Page 97 - 这样学高中物理更有益——力学部分
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第三章 牛顿定律
如图所示，将泡沫塑料块和金属块用橡皮筋连接起来，使橡皮筋的长
度控制在瓶高三分之二左右，并放入瓶内，然后在瓶中加入清水，以将泡沫
塑料块浸没为宜。为使实验达到最佳效果，尽可能调节泡沫塑料块和金属块
的总重量，使它们在水中接近悬浮状态，但铁块必须沉入水底。用手握住塑
料瓶让其在竖直方向运动，观察在不同的运动情况下，泡沫塑料块和金属块
的相对位置变化。如果让瓶做自由落体运动或竖直上抛运动，实验中会发现，
金属块将离开底部向水面运动，泡沫塑料块将离开水面向瓶底运动，两者相
对位置发生明显变化。
说明：应用牛顿第二定律分析，浮力产生原因为物体受到的上下表面压力
差（前提是压强差），当物体处于失重状态时，物体上下表面压力差变小，
即浮力变小，而橡皮筋的拉力没有变化，故塑料块所受合力向下，产生向下
的加速度，塑料块相对于水向下运动；处于超重状态时，塑料块受到的浮力
大于原来受到的浮力，而橡皮筋的拉力不变，塑料块相对于水向上运动，铁
块同理可得；当水处于完全失重状态时，物体所受的浮力为零，故塑料块和
铁块只受到橡皮筋的作用力而相向运动。
知识窗
从人造卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重现象。
当人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器在加速上升阶段，其中的人
和物体都处于超重状态，他们对其下方物体的压力是其自身重力的几倍；而
当航天器进入轨道后，其中的人和物体又处于完全失重状态，此时他们对其
下方物体将没有一点压力。物体在宇宙飞船中完全可以处于漂浮状态，而这
在地球上是很难想象的事情！其实，只要物体相对于地球有竖直向上的加速
度时，就会产生超重现象；反之则会产生失重现象。应当指出，无论物体处
于超重还是失重状态，地球作用于物体的重力始终存在，大小也没有发生变化，
只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化，看起来好像物
体的重量有所增大或减小。
超重是物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象。
当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物
体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。超重现象在发
射航天器时更是常见，所有航天器及其中的宇航员在刚开始加速上升的阶段
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