[摘 要] 超重、失重现象是常见的物理现象，是学习完牛顿运动定律后的知识迁移和应用，是重要和典型的应用知识点。超重和失重是一个贴近生活的实际问题，并且和航天技术紧密联系，是生活中常见的物理现象。但是，由于同学们对超重和失重缺乏直接的感性认识，因而不容易建立正确的超重和失重的概念，有时甚至形成错误的思想。因此我们必须走出超重和失重的误区，摆脱对超重和失重理解的错误模式。

　　[关键词] 摆脱 超重 失重 错误模式

　　一、超重和失重的概念

　　如图1所示，一质量为m的物体置于台秤上，物体受到支持力N和重力G的作用。物体对台秤的压力为N′，由牛顿第三定律，N和N′是作用力和反作用力，大小相等，所以台秤的示数等于N的大小。

　　超重的定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，即N=N′＞G。超重的条件：物体有向上的加速度。超重的可能情况：物体加速上升或者减速下降。

　　失重的定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，即N=N′＜G。失重的条件：物体有向下的加速度。失重的可能情况：物体加速下降或者减速上升。完全失重的定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象，即N=N′=0。完全失重的条件：物体有向下的加速度，且a=g。超重和失重与物体运动的方向无关，并且处于超重和失重状态的物体所受重力没有发生变化。

　　二、对超重和失重理解的错误模式及对策

　　1.思维停顿模式

　　错误模式内容：思维停顿模式是指对超重和失重的理解只停留在字面意思上，没有任何正确的理解。认为超重就是物体的重量增加了，此时物体很重，应该向下运动。失重就是物体的重量减少了，此时物体很轻，应该向上运动。

　　原因分析：学生只是按照字面意思理解超重和失重，被超重和失重字面意思所误导，想当然地认为超重就是物体的重量增加了，物体变得很重，这样很重的物体不应该向下运动吗？失重就是物体的重量减少了，物体变得很轻，像气球一样，这样轻的物体不应该上升吗？

　　讲解对策：处于超重和失重状态的物体其重力没有变化，处于超重和失重状态的根本原因是物体处于不平衡的状态造成的。如果物体处于平衡状态，支持力（拉力）大小等于重力。如果物体处于不平衡状态，就是说物体具有加速度，按照牛顿第二定律，物体所受的合力不为零，这样支持力（拉力）大小不再等于重力，如果支持力（拉力）大小大于重力，物体处于超重状态，如果支持力（拉力）大小小于重力，物体处于失重状态。例如图1所示，台秤如果向上加速或者向下减速，物体就具有一个向上的加速度，按照牛顿第二定律，物体所受的合力应该向上，这样支持力（拉力）大小大于重力，台秤的示数大于物体的重力，物体处于超重状态。台秤如果向下加速或者向上减速，物体就具有一个向下的加速度，按照牛顿第二定律，物体所受的合力应该向下，这样支持力（拉力）大小小于重力，台秤的示数小于物体的重力，物体处于失重状态。

　　2.思维肤浅模式

　　错误模式内容：对超重和失重有一定理解，但是理解不深入，太机械化，容易被表面现象所迷惑，情况稍微变化，就会得出错误结论。例如：有学生问：超重的定义是”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。”举例来说，书本在某平面上，用手去压书本，此时书本对此平面（支持物）的压力，就大于物体所受的重力了。那么按照定义，这是超重现象？但是物体并没有处于加速上升或者减速下降状态，为什么产生这样误解呢？

　　原因分析：这是典型的偷换概念错误，没有弄清前提，没有真正理解超重和失重的物理内涵是物体处于不平衡的状态造成的一种现象，并不是所有的物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）不等于物体所受重力的现象都是超重和失重现象。只有因为物体处于不平衡的状态造成的支持力（或者拉力）不等于物体所受重力的现象才是超重和失重现象。

　　讲解对策：物体处于不平衡的状态是造成超重和失重的根本原因，其他原因导致的支持力（或者拉力）不等于物体所受重力的现象不是超重和失重现象。书放在桌子上，用手去压书本，此时书本对桌面的压力的确大于书本自身的重力，这是手压书本的结果，书本仍然处于平衡状态，并不是处于超重状态。

　　3.思维不清模式

　　错误模式内容：认为处于超重状态的物体肯定是向上运动的，处于失重状态的物体肯定是向下运动的，太空舱里的宇航员处于完全失重状态是因为不受到任何力的作用。

　　原因分析：概念模糊，思维不清晰，只凭经验和感觉判断问题，没有依据或者依据片面。最终导致片面的错误结论。

　　讲解对策：向上加速运动的物体的确处于超重状态，但是处于超重状态不仅仅只有向上加速运动，向下减速运动的物体也处于超重状态。同时，向下加速运动的物体的确处于失重状态，但是处于失重状态不仅仅只有向下加速运动，向上减速运动的物体也处于失重状态。所以物体处于超重或者失重状态与物体的运动方向无关，只与加速度的方向有关。加速度向上，物体处于超重状态；加速度向下，物体处于失重状态。太空舱里的宇航员不是不受任何力，而是受到地球对他的万有引力，这个万有引力指向地心，产生一个向心加速度也指向地心。在地面上的人看来，宇航员具有向下的加速度，处于失重状态！这与抛出去的有孔瓶子中水不流出，水瓶处于完全失重的情况完全类似。

　　4.思维混乱模式

　　错误模式内容：对超重和失重有较深层次的理解，能解决一般性的简单问题，但是具体解题时会出现这样那样的问题。例如，有同学问这样一道题：

　　对于N=mg+ma，这里考虑了a的方向为正方向，故a=4m/s2，为什么不考虑g的方向呢？a为正g应该为-10才对啊 所以N应该等于60*（-10）+60*4 但是这样算下来就失重了！？

　　原因分析：受力分析没有搞清楚，没有注意到求合力时已经把重力的方向考虑进去了，结果如果再考虑重力的方向问题，再加上负号，其实就重复考虑方向了。

　　讲解对策：人减速下降，受到向下的重力G和向上的支持力N，加速度向上。按照牛顿第二定律F=ma，合理应该向上，如果合力写成，则，重力加速度g的方向其实已经考虑进去了，公式中g应该只是指重力加速度的大小了。故而g=10 m/s2。如果求合力时不考虑重力加速度g的方向，则合力应为：，此时，g=-10 m/s2。上题的解法变为：

　　大多数学生对超重和失重现象都只有模糊、朦胧、感性的认识，但是要真正理解超重和失重的本质，是有一定困难的。有的学生认为超重就是物体受到的重力增加了，失重就是物体受到的重力减少了，这是物理语言的误导；还有的同学认为物体向上运动就是超重，物体向下运动就是失重，这是生活经验的误导等等。应该尽快让同学们摆脱对超重和失重现象的错误理解模式，相信上面的分析能够对同学们正确理解超重和失重现象有益。

　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文