64 失重和超重现象

方法一

器材 一个直径约 3cm、长约 30cm 的塑料管，在离管底约 5cm 处的管壁上均匀地钻四个直径为 1mm 的小孔，下端用一个橡皮塞塞住，使它不漏水，上端用长约 1.5m 的细绳拴住（如图）。

64 失重和超重现象 - 图1

操作

  1. 塑料管内注满水，小孔中有水射出。

  2. 手拿住绳的一端，让塑料管竖直落下。在下落过程中，水停止从小孔中射出，显示了水的失重现象。

  3. 当塑料管落到细绳恰好被拉直时，橡皮塞突然被冲出，这说明水对橡皮塞的压力突然增大，显示了水的超重现象。

注意 橡皮塞不要塞得太紧，以免当绳子张紧时，水不能把塞子冲出去。

方法二

器材 两块普通的砖，一条长约 1m、宽约 1cm 的纸条、吊篮等。

操作

  1. 将长纸条压在两块砖之间，把砖静置在桌上，用力抽纸条，纸条将被扯断。

  2. 同样将长纸条夹在两块砖之间，再把它们平放在一个吊篮中，用纱线把吊篮悬挂于高处。用一只手抓住纸条，另一只手用点燃的火柴烧断纱线，让吊篮与两砖自由降落，抓住纸条之手可毫不费力地把纸条完好地抽出，此实验可显示砖的失重现象。

方法三

器材 整个实验装置如图所示，图(a)是实体图，图(b)是电路图。图中的平台是用一块较大的金属板制成，在其左右各焊接一小片金属触片。金属触片分别与两只可调节的螺钉接触，平台下面焊接四只足以承载实验器材的弹簧（四只弹簧的规格要相同）。

64 失重和超重现象 - 图2

操作

  1. 将物体 m1 和 m2 置于实验箱内的平台上，调节滑轮右边钩码的质量与滑轮左边整个实验箱的质量相等，整个系统处于平衡状态。调节两个螺钉的位置，使它们和金属触片都不接触，这时红、绿灯都不亮。如向物体 m2 上放置适量的砝码，平台下降，右边的金属片与螺钉接触，红灯亮；如拿走 m2 平台上升，左边的金属触片与螺钉接触，绿灯亮。上述结果说明：红灯亮，表示平台所受的重力增大；绿灯亮，表示平台所受的重力减小。

  2. 重新让整个实验系统恢复平衡状态，在滑轮右边添加适量的钩码，使实验箱向上作加速运动。绿灯亮，说明物体平台处于“超重”状态。

  3. 减少滑轮右边的钩码，使实验箱向下作加速运动。红灯亮，说明平台处于“失重”状态。

方法四

器材 有记忆功能的测力计（如 J2138 型高中运动学、动力学组合教具中的双指针式测力计），定滑轮，钩码，细绳等。

操作

  1. 64 失重和超重现象 - 图3细绳跨过定滑轮，一端通过质量为 m 的测力计悬挂一串质量为 m1 的钩码，另一端直接悬挂质量为 m2 的钩码（如图）。

  2. 调整测力计，使其能记忆拉力的最大值，使 m2>m+m1。用手托住右边钩码，使系统静止，从测力计上读出左边钩码的重力 G。释放右边钩码，在系统作加速运动的过程中，测力计可记下左边钩码的“重力”G′。由 G′>G 可看出左边钩码处于“超重”状态。

  3. 根据牛顿运动定律可知，在不考虑滑轮的质量与摩擦时，G′=

G + m1 ( m2 − m1 − m) g。检验实验值与理论值在误差范围内是否吻合。m1 + m2 + m

  1. 调整测力计，使其能记忆拉力的最小值。调整滑轮左右钩码的个数，使 m1+m>m2。用手拉住右边钩码，使系统静止，从测力计上读出左边钩码的重力 G。释放右边钩码，在系统作加速运动的过程中，测力计可记下左边钩码的“重力”G′。由 G′<G 可看出左边钩码处于“失重”状态。

  2. 根据牛顿运动定律可知，在不考虑滑轮的质量与摩擦时，G′=

G − m1 ( m1 + m − m2 ) g。检验实验值与理论值在误差范围内是否吻合。m1 + m 2 + m

注意

  1. 系统的加速度宜大不宜小。这样，可以使“超重”和“失重”比较明显。

  2. 如果没有能记忆的测力计，也可用普通的弹簧秤代替。用普通的弹簧秤时必须要在运动过程中观察，实验过程比较困难。