对“失重”现象的一个理解
湖北省恩施高中陈恩谱
一、重力的两个作用效果
我们以最常见的讨论超失重现象的升降机问题为例，来引入“重力的两个效果”说法：
竖直悬挂的升降机的底板上放着一个质量为m的物体，先让升降机处于静止状态，这时物体的重力使
得物体紧紧地压在升降机底板上；然后假定升降机失去控制自由下落，则物体的重力为物体提供随升降机
一起自由下落的加速度g。
最后，让升降机以加速度a（
N，变形，
得升降机底板对物体的支持力为F(mg(ma
N，由牛顿第三定律可知，物体对升降机底板得压力大小为
FN((((，变形得mg(F((ma
Fmgma
N
N——对这个表达式，可以如此理解：重力产生了两个效果，
其一是为物体提供随升降机一起运动的向下的加速度（ma），其二是使物体紧紧地压在升降机底板上
（
F(），两者之和为mg——ma(F((mg
N。N
在上述理解基础上，可以认为：升降机静止时，物体的重力没有提供加速度，全部用来产生挤压底板
的效果，因此，物体对升降机底板的压力等于物体的重力；升降机自由下落时，物体的重力全部提供向下
的加速度了，就不再产生挤压升降机底板的效果；升降机具有向下的小于g的加速度时，物体的重力一部
分用来提供随升降机向下的加速度，剩下一部分才产生挤压升降机底板的作用——所以，升降机底板受到
的压力小于物体的重力，这就是物体失重的本质。
二、重力的“意图”与“失重”
1、对“重力的两个效果”的另一种解读——重力的“意图”
对于自由物体而言，重力的“意图”本来是要使物体以加速度g自由下落的，但是，由于升降机的限
制，重力的“意图”未必能够完全得逞：
（1）升降机自由落体——物体重力的“意图”完全得逞；
（2）升降机以向下的小于g的加速度a运动——物体重力的“意图”部分得逞；
（3）升降机静止——物体重力的“意图”完全没得逞。
总结起来，就是：完全顺了重力的“意图”，则物体处于完全失重状态；部分的实现了重力的“意图”，
则物体处于部分失重状态。
2、用“重力的意图”之实现与否来分析复杂的超失重现象
【例1】如图所示，上表面光滑的斜面体M始终处于静止状态，当物体m沿斜面上自由滑下时（）
A．M对地面压力等于Mg
B．M对地面压力等于(M+m)g
C．M对地面压力小于(M+m)g
D．M对地面压力大于(M+m)g
[解析]m自由下滑，是顺着重力的“意图”来的，但是又不是自由落体运动，因此，系统处于部分失重
状态，故选C。
【例2】如图，不计滑轮质量与摩擦，用一段轻绳通过定滑轮将P、Q两物体连在
m(，那么定滑轮对天花板O点的作用力F的大小，下列说法正确的
Pm
Q
一起，已知
是（）
A.F一定大于mg（(
2B.F一定等于mPm）g
QQ
C.F一定小于（m(mgD.F一定小于2mg
P）
QQ
[解析]
m(，所以在重力作用下，必定是P向下加速、Q向上加速，这也是顺
Pm
Q
着重力的“意图”来的，但是两者又不是做自由落体运动，因此，系统处于部分失重状态，
故C正确。另外，Q加速度向上，处于超重状态，绳中张力必定大于mQg，则F一定大于2mQg，A也
正确。【例3】如图，一根细线一端固定在容器底部，另一端系一木球，木球浸没在水中，
整个装置在台秤上．现将细线割断，在木球上浮的过程中（不计水的阻力），台秤示数
将（）
A．增大B．减小C．不变D．无法确定
[解析]浮力实际上是由于重力而产生的（等体积水的重力大于木球重力），木球上
浮也可以看作是顺着重力的“意图”所做的运动，因此，该系统必然处于部分失重状态，答案选B。
【例4】L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，轻质弹簧一端固定在木板上，另一端与置于木
板上表面的滑块Q相连，如图所示。若P、Q一起沿斜面匀加速下滑，不计空气阻力。则木板P的受力
个数可能为
A．3B．4C．5D．6
[解析]本题可用等效重力场来分析——沿斜面方向向下，等效重力加
速度为g((gsin(。若斜面光滑，系统向下的加速度为a(gsin(，则系统完全顺着“等效重力”的“意图”运动，处于“完全失重状态”，
故弹簧弹力为零，木板P只受自身重力、斜面支持力和Q对它的压力等3个力，A正确；如果斜面粗糙，
则系统向下的加速度为a(gsin(((gcos((g(，系统部分地顺着“等效重力”的“意图”运动，处于“部分失重状态”，故弹簧弹力不等于零，木板P除了受自身重力、斜面支持力和Q对它的压力等3个力外，还受到弹簧弹力、斜面的摩擦力，故C正确。
说明：本文收录于陈恩谱老师《物理原来可以这样学》2019年6月第三次修订版。
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