师：同学们，上一个内容我们分析了汽车过拱桥最高点时的受力情况和运动情况。接下来思考与讨论这样一个问题：地球可看作一个巨大的拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零的情况呢？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？我们对汽车整体进行受力分析，此时它只受到地球对它向下的重力，这个重力提供其做圆周运动的向心力，即$mg = m\frac{v^{2}}{r}$。所以当汽车速度$v = \sqrt{gr}$时，它与地面之间压力为0，同时人和座椅之间的压力也为0。这里的$r$是地球半径。这个探究情景其实已实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中。

　　我们来看生活实例3当中航天器中的失重现象。第一个问题，当航天器发射升空加速上升时，航天员处在超重还是失重状态？对航天员进行受力分析，他受到竖直向下的重力和座舱对他向上的支持力。因为是加速上升，加速度方向向上，根据牛顿第二定律，$F_N - mg = ma$，此时座舱对航天员的支持力$F_N = mg + ma$，所以航天员对座舱的压力$F_N^\prime$大于$mg$，属于超重状态。

　　那么当航天器在轨道正常运行，绕地球做匀速圆周运动时，航天员处于超重还是失重状态呢？假设航天器绕地球做匀速圆周运动的线速度大小为$v$，轨道半径近似等于地球半径$r$，此时离地高度大概100 - 200千米，与地球半径$r = 6400$千米相比可忽略不计。航天员受到的地球引力近似等于他在地面上测得的重力$mg$。根据航天员受力情况，$mg - F_N = m\frac{v^{2}}{r}$，支持力$F_N = mg - m\frac{v^{2}}{r}$，属于失重状态。当速度$v = \sqrt{gr}$时，座舱对航天员的支持力$F_N = 0$，航天员处于完全失重状态。

　　有人说航天器失重是因为离地球太远摆脱了地球引力，这种说法对吗？根据前面分析，正是由于地球引力存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动，所以这种说法错误。

　　我们再来分析下面视频中运动产生的原因和条件。第一个运动是懒人练球，球飞出去了；第二个是在水平转盘上放一个木块，木块能和水平转盘一起运动，结果也飞出去了。为什么会这样呢？之前我们分析的都是做圆周运动，现在它们不能做圆周运动了。我们发现，当物体所受合力正好等于它做圆周运动的向心力（这里向心力用$m\omega^{2}r$表示）时，物体将会做匀速圆周运动。但是如果物体所受合外力突然为0，根据惯性，物体将沿切线方向飞出，远离圆心。如果合外力既不等于0，又小于$m\omega^{2}r$，物体会做逐渐远离圆心的运动。