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2020湖南教师资格物理考点:换个视角看超重和失重

长沙中公教育 2020-05-11 14:21:22
公告解读
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教师资格试题

超重和失重,就是在地球环境中,除重力之外还受到其他外力,导致重力加速度不等于g。

脑子里想象一下这样的情景吧:在体重秤上面做蹲起运动。当我们在体重秤上向下蹲,身体产生向下的加速度,此时我们就处于超重状态,重力加速度大于g,体重秤的数值也会高于我们的实际体重。而我们从蹲着的状态向上起身,身体就会产生向上的加速度,此时重力加速度就会小于g,产生失重,体重秤数值也会降低。这是牛顿经典力学,从上学时期就一直教育我们的事实。我们都知道,牛顿第二定律适用于惯性系,因此实际上超重与失重,都是以地球引力为参考系的。

我们生活中,超重和失重,更接近一种感受类的词语。当我们坐过山车、蹦极或跳楼机时,身体感觉变重,就知道现在是超重状态,感觉身体飘飘然,就是失重状态。而这些感觉,都是以地球给予我们的重力加速度为参考。

这就产生了一个疑问。人类在地球上,失重和超重以地球重力加速度为标准,那么人类离开地球,进入其他星球,失重和超重的概念会不会产生改变呢?目前来看,只要地球是我们的家园,人类就算走到月球上,也会说:“我现在失重啦!”如果人类永远离开地球,失重和超重还有意义吗?在物理学中,失重和超重并非一个常用的词,除了在高中牛顿经典力学的时候使用,后面基本用不到这两个词。

就是因为这两个词局限性太大,只在地球上适用。你能想象外星人会如何描述超重和失重吗?或许他们的标准完全跟我们不一样,或许他们根本没有这样的概念,或许没有外星人。我们放远看向未来,如果地球资源真的枯竭,就如流浪地球描述的那样,地球成了太空的孤儿,失重和超重还有意义吗?你可能会说,看起来似乎失重和超重完全没有意义,但并非如此。人类作为漫长进化的生命,适应地球数百万年,这些让人体对失重和超重异常敏感,处于地球给予我们的重力加速度环境下,人类可以健康生存。长期处于失重,人体肌肉、骨骼都会受损,长期失重,对于人体是致命的负担。长期处于超重,人体器官会受到损伤,同时加速人体的衰老,进而影响大脑寿命。

因此,从某个角度来说,超重和失重的概念将永远伴随着人类,成为刻在DNA里的一切,并影响着人类的行为和健康。

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