上课前，大家先看 PPT 上的这幅图片。今年上半年，也就是 2021 年 6 月 17 日，中国的神舟十二号与天和核心舱成功对接，大家知道这意味着什么吗？我们中国有了自己的第一个空间站，多么令人自豪。接下来，我们看看中国宇航员在空间站里是怎么生活的。可能大家看到宇航员在天上飘着，觉得很神奇，但实际上他们心里也有特别的感受。整个睡眠区大概三点多个立方米，分为两个区域，睡板上面大概是 2.7 立方米，睡板下边掀开，因为不受力，板下有个储物空间，航天员的个人衣物、鞋都放在这里。而上面这块区域，航天员可以调节温度和风量。大家看，刘伯明穿衣服的时候特别聪明，用脚在两边床沿一蹬，这就像太空步一样，自己就固定住了，不然衣服也是飘着的。这里面还有很多类似有趣的现象。
看完这个视频，老师先问大家两个问题。第一个问题，为什么在空间站里，人和衣服，以及所有物体都能自由漂浮？有同学说因为失重，这是大家现在的想法。那老师再问一个问题，为什么火箭起飞，在地面的时候，宇航员要穿厚重的宇航服？这个宇航服有什么作用呢？有同学说抗压，那是什么压力呢？是大气压力吗？我们还在地面上呢。会不会是抵抗火箭的推力，因为火箭起飞时推力很大，对吧？这也是大家现在的想法。那么，如何科学地解释这两个问题呢？让我们正式进入今天的学习，请大家带着这些想法，跟老师一起来探究超重与失重。
为了让大家认识什么是超重，什么是失重，大家注意到桌子上有这样一个东西，老师用一个纸袋装着钩码，并且用绳子穿在了纸袋上面。每组派一个同学提着纸袋站起来，和老师一起做个互动演示。好，现在大家都把纸袋提在手里，钩码挂在纸袋上，我们先静止不动。这时候，钩码是不是被挂在这里？接下来，老师数 1、2、3，然后大家右手突然向上提，速度越快越好，另一只手把钩码接住，别让它掉了。
1、2、3！好，9 个同学先坐。大家观察到什么现象？纸袋断了。纸袋本来好好地挂着钩码，突然向上提，纸袋就断了。请问大家，纸袋为什么会断呢？大家肯定意识到，这肯定和力有关，什么力呢？我们一起来分析，必然要做受力分析。我们先对谁受力分析呢？对这个物体，也就是钩码。我们先来分析静止的时候，这个物体受到几个力的作用？两个，哪两个力？重力，还有纸袋对它的拉力。我们现在分析纸袋为什么断，其实就是在分析纸袋的受力。
重物对纸袋有一个拉力，纸袋对重物也有一个拉力，这是什么原理？牛顿第三定律，这两个力大小相等，方向相反。在静止的时候，这是一种平衡态，说明这两个力相等，那为什么这时候纸袋没有断呢？有同学说和纸袋的耐受力有关，纸袋能够承受这么大的拉力。那为什么现在纸袋断了呢？说明拉力变大了，纸袋承受不了这么大的拉力了。这时候物体对纸袋的拉力 T'大于物体的重力 mg。在物理上，我们把这种物体对支持物的压力，或者对悬挂物的拉力大于它重力的现象，叫做超重现象。
简单来说，就是物体对支持物的压力 F 压，或者对悬挂物的拉力 T 大于物体的重力 G 的这种现象，就叫做超重。同理，什么是失重呢？失重就是物体对支持物的压力，或对悬挂物的拉力小于重力的情况，就叫做失重。大家明白超重和失重的概念了吗？
学习完超重失重的概念，大家想一想，生活中有哪些超重失重现象呢？有同学说电梯，坐电梯时，电梯上升、下降，还有蹲下、起立的时候都有感觉。还有蹦极、坐过山车、跳楼机，这些游乐项目超重失重现象都非常明显。当然，生活中最普遍的超重失重现象，就是电梯了，大家每天都可以在电梯里体验，只要你想。所以今天我们就从电梯入手，研究电梯里的超重失重现象。
大家思考一下，我们刚学完超重概念，怎么设计一个实验来研究电梯上的超重失重现象呢？有同学说用电子秤放在电梯上，人站在电子秤上，观察电梯上下行过程中电子秤示数的变化。这位同学说得非常好。那老师问大家，电子秤的示数反映了什么？反映了人对电子秤的压力。如果这个压力示数变大，大于人的重力，那不就超重了吗？如果小于重力，就是失重了。
老师和这位同学想的一样，也用电子秤在学校的尚志楼做了一个实验。同学们，我们都知道坐电梯时，经常会感觉自己变重或变轻，那真的是我们体重变了吗？电梯里到底蕴含着什么样的原理？老师今天就在尚志楼电梯为大家做一系列演示实验。同学们注意观看示数的变化，老师来给大家播报。电梯现在处于静止状态，台秤的读数是 83.7。接下来让电梯运行，注意看示数变化。电梯启动阶段，示数怎么样？变大了。然后是平稳上行阶段，示数不变。马上电梯到达顶楼的过程，示数先变小再变大。
同学们，老师问两个问题。第一个问题，电梯在上行过程中，电子秤的示数有几种变化情况？在电梯启动阶段，示数先变大再变小，恢复后保持不变；平稳上行阶段，示数保持不变；到达顶楼过程，示数先变小再变大，一共三种情况。第二个问题，电梯向上运动可以分为几个运动过程？也是三个，电梯启动阶段是向上加速运动，因为一开始静止，要有向上的速度，就得向上加速。中间阶段是向上匀速运动。到达顶楼最后的过程是向上减速运动。
今天我们先从电梯上行入手，分析这三种情况。首先，第一个阶段是加速上升阶段。老师把刚刚启动向上加速过程的截图放出来，这时示数是 94.7，这个示数反映了此时物体对电子秤的压力大小，对比平稳时的 83 点几，明显变大了，说明物体对电子秤的压力大于重力。根据刚刚学的超重概念，此时物体处于什么状态？超重状态。
同学们，我们讲超重失重，一直在说力学特征，超重就是对支撑物的压力大于重力，失重就是对支撑物的压力小于重力。那我们能不能分析它的运动学特征呢？从力学过渡到运动学，要用到牛顿定律。有同学想到牛顿第二定律可以过渡，非常好。根据牛顿第二定律，我们得对物体进行受力分析。这个物体受到几个力的作用？两个，一个是重力，一个是支持力。这两个力谁大呢？支持力大。为什么支持力大？因为压力等于支持力，而压力大于重力，所以支持力大于重力。