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人教版（2019）物理必修一同步學習筆記：4.6超重和失重
一、超重和失重的判斷
1．對視重的理解
當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上相對靜止時，彈簧測力計或臺秤的示數稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力．
當物體處于超重或失重狀態時，物體的重力并未變化，只是視重變了．
2．超重、失重的比較
特征狀態 加速度 視重(F)與重力的關系 運動情況 受力圖
平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運動 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\新建文件夾\\4-105.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\4-105.TIF" \* MERGEFORMATINET
超重 豎直向上或有豎直向上的分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a) >mg 向上加速或向下減速 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\新建文件夾\\4-106.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\4-106.TIF" \* MERGEFORMATINET
失重 豎直向下或有豎直向下的分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a) 完全失重 a＝g F＝0 自由落體運動、拋體運動 INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\新建文件夾\\4-108.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "F:\\米昕\\2021\\同步\\物理 人教版 必修第一冊 蘇京\\4-108.TIF" \* MERGEFORMATINET
二、超重、失重的有關計算
解決超重和失重問題的一般思路
超重和失重現象的實質就是牛頓第二定律的應用，解答有關問題時：
(1)分析物體運動的加速度方向；
(2)判斷物體處于超重狀態還是失重狀態；
(3)對物體進行受力分析；
(4)利用牛頓第二定律分析和求解．
考點一　超重和失重的分析和判斷
1．如圖所示，質量為m的游客乘坐環形座艙（套裝在豎直柱子），由升降機送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時，制動系統啟動，到地面時剛好停下．已知座艙開始下落時的高度為76m，當落到離地面28m的位置時開始制動做勻減速運動．不計空氣阻力，重力加速度為g，則此過程中下列說法中正確的是（　?。?br/>A．當座艙落到離地面50m時，座艙對游客的作用力大小等于mg
B．當座艙落到離地面50m時，座艙對游客的作用力大小大于mg
C．當座艙落到離地面20m時，座艙對游客的作用力大小大于mg
D．當座艙落到離地面20m時，座艙對游客的作用力大小小于mg
【詳解】AB．當座艙落到離地面50m時，座艙處于自由落體過程中，所以座艙對游客的作用力大小等于0，故AB錯誤；
CD．當座艙落到離地面20m時，制動系統已啟動，座艙勻減速下落，游客處于超重狀態，所以座艙對游客的作用力大小大于mg，C正確，故D錯誤。
故選C。
考點二　超重、失重的有關計算
2．某同學用臺秤研究在電梯中的超失重現象．在地面上稱得其體重為500 N，再將臺秤移至電梯內稱其體重．電梯從t=0時由靜止開始運動，到t=11 s時停止，得到臺秤的示數F隨時間t變化的情況如圖所示（g=10 m/s2）。則（ ）
A．電梯為下降過程
B．在10~11 s內電梯的加速度大小為2 m/s2
C．F3的示數為550 Ｎ
D．電梯運行的總位移為19 m
【詳解】A．電梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始為靜止，所以電梯為勻加速下降，支持力等于重力，平衡狀態，保持末的速度勻速直線運動，支持力大于重力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此階段向下勻減速。選項A對；
BCD．勻加速階段加速度
末的速度
此階段位移
勻速階段位移
勻減速階段時間，初速度為末的速度，末速度等于0，所以可得此階段加速度
根據牛頓第二定律
帶入計算得此時的支持力，即，此階段位移
總位移
C錯誒BD正確；
故選ABD。
3．圖甲為一彈簧高蹺的結構簡圖。當人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就被向上彈起，進而帶動高蹺跳躍，如圖乙所示。則下列說法正確的是（　?。?br/>A．人向上彈起的過程中，一直處于超重狀態
B．人向上彈起的過程中，踏板對人的作用力大于人對踏板的作用力
C．彈簧壓縮到最短時，高蹺對人的作用力大于人受到的重力
D．彈簧壓縮到最短時，高蹺對人的作用力小于人受到的重力
4．某海洋館中的“海豚頂球”節目因其互動性強而深受小朋友們的喜愛。如圖所示為一海豚把球頂向空中，并等其落下。下列說法正確的是（　?。?br/>A．球在最高點時受到重力和海豚對它的頂力作用
B．球在最高點時速度和加速度都為零
C．球在上升過程中處于超重狀態
D．球在下落過程中處于失重狀態
5．某電梯運動時可簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t=0時由靜止開始上升，其加速度a與時間t的關系如圖所示。下列相關說法正確的是（　?。?br/>A．t=6 s時，電梯處于失重狀態
B．7~53 s時間內，繩索拉力最小
C．t=59 s時，電梯處于超重狀態
D．t=60 s時，電梯速度恰好為0
6．如圖所示為兩種形式的電梯，甲是商場中常用的扶梯，乙是居民樓中常用的直梯。則當它們都加速上升時（加速度方向如圖所示）。下列說法正確的是（　　）
A．甲電梯上的人受到重力、支持力和摩擦力的作用
B．甲電梯上的人處于失重狀態
C．乙電梯中的人處于失重狀態
D．乙電梯中的人受到重力、支持力和摩擦力的作用
7．電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了一個質量為1 kg的重物，電梯勻速直線運動時，彈簧測力計的示數為10 N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數變為12 N.關于電梯的運動（如圖所示），下列說法正確的是（g取10 m/s2）（ ）
A．電梯可能向上加速運動，加速度大小為2 m/s2
B．電梯可能向下加速運動，加速度大小為4 m/s2
C．電梯一定向上減速運動，加速度大小為4 m/s2
D．電梯一定向下減速運動，加速度大小為2 m/s2
8．下列有關超重與失重的說法正確的是（　?。?br/>A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中靜止不動時處于失重狀態
B．蹦床運動員在空中上升和下降過程中都處于失重狀態
C．舉重運動員在舉起杠鈴后靜止不動的那段時間內處于超重狀態
D．完全失重就是物體失去了重力
9．如圖所示，質量為M的斜面體始終處于靜止狀態，重力加速度為g，當質量為m的物體以加速度a沿斜面加速下滑時有（　　）
A．地面對斜面體的支持力大于
B．地面對斜面體的支持力等于
C．地面對斜面體的支持力小于
D．由于不知道a的具體數值，無法判斷地面對斜面體的支持力的大小與的關系
10．2021年9月17日，搭載著3名英雄航天員的神舟十二號載人飛船返回艙成功著陸于東風著陸場，標志著神舟十二號返回任務取得圓滿成功，航天員在火箭發射與飛船回收的過程中均要經受超重與失重的考驗，下列說法正確的是（　?。?br/>A．火箭加速上升時，航天員處于超重狀態
B．火箭加速上升時，航天員對座椅的壓力小于自身重力
C．在飛船繞地球運行時，航天員處于完全失重狀態，則航天員的重力消失了
D．飛船落地前減速下落時，航天員處于失重狀態
11．如圖，用一細繩將條形磁鐵A豎直掛起來，A的下端吸起一小鐵塊B。A、B質量相等并處于靜止狀態?，F將細繩燒斷，不計空氣阻力，在A、B同時下落的過程中（　?。?br/>A．小鐵塊B的加速度為零 B．磁鐵A的加速度為2g
C．A、B之間彈力為零 D．A、B整體處于完全失重狀態
12．某同學研究超重和失重現象。將一礦泉水瓶底部鉆一小孔后裝滿水，打開瓶蓋，現將此礦泉水瓶豎直向上拋出，礦泉水瓶始終保持底部朝下，重力加速度大小為g，忽略空氣阻力，則關于礦泉水瓶被拋出后，在空中運動的過程，下列說法正確的是（　　）
A．當礦泉水瓶向上運動時，底部有水漏出，向下運動時，底部沒有水漏出
B．當礦泉水瓶向上運動時，底部沒有水漏出，向下運動時，底部有水漏出
C．無論礦泉水瓶向上運動還是向下運動，底部都有水漏出
D．無論礦泉水瓶向上運動還是向下運動，底部都沒有水漏出
13．如圖所示是某同學站在力傳感器上做下蹲-起立的動作時記錄的壓力F隨時間t變化的圖線． 由圖線可知該同學（　?。?br/>A．做了一次下蹲-起立的動作
B．做了兩次下蹲-起立的動作，且下蹲后約4s起立
C．下蹲過程處于失重狀態，起立過程處于超重狀態
D．下蹲過程先處于失重狀態后處于超重狀態
14．如圖所示，蹦床運動員從空中落到床面上，運動員從接觸床面下降到最低點為第一過程，從最低點上升到離開床面為第二過程，則運動員（　?。?br/>A．在第一過程中始終處于失重狀態
B．在第二過程中始終處于超重狀態
C．在第一過程中先處于失重狀態，后處于超重狀態
D．在第二過程中先處于超重狀態，后處于失重狀態
15．某實驗小組利用DIS系統觀察超重和失重現象。他們在學校電梯房內做實驗，在電梯天花板上固定一個力傳感器，測量掛鉤向下，并在掛鉤上懸掛一個重為10N的鉤碼，在電梯運動過程中，計算機顯示屏上顯示出如圖所示圖象，以下根據圖象分析所得結論錯誤的是（　　）
A．該圖象顯示出了力傳感器對鉤碼的拉力大小隨時間的變化情況
B．從時刻t1到t2，鉤碼處于失重狀態，從時刻t3到t4，鉤碼處于超重狀態
C．電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后靜止
D．電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后靜止
3．C
【詳解】A．人向上彈起的過程中，經歷了先加速后減速的過程，所以先有向上的加速度，后有向下的加速度，人先處于超重狀態，后處于失重狀態，故A錯誤；
B．踏板對人的作用力與人對踏板的作用力是一對作用力與反作用力，根據牛頓第三定律，二者大小始終相等，故B錯誤；
CD．彈簧壓縮到最短時，人有豎直向上的加速度，根據牛頓第二定律，可知高蹺對人的作用力大于人的重力，故C正確，D錯誤。
故選C。
4．D
【詳解】A．海豚把球頂向空中后，球只在重力作用下運動，球在最高處只受到重力，故A錯誤；
B．球上升到最高點時只受重力作用，速度為零，加速度為g，故B錯誤；
C．球在上升過程中只受到重力的作用，有向下的加速度，處于失重狀態，故C錯誤；
D．球在下落過程中只受到重力的作用，加速度為g，加速度的方向向下，處于失重狀態，故D正確。
故選D。
5．D
【詳解】A．根據a-t圖像可知t=6 s時電梯的加速度向上，電梯處于超重狀態，故A錯誤；
B．53~55 s時間內，加速度的方向向下，電梯處于失重狀態，繩索的拉力小于電梯的重力；而7~53 s時間內，a=0，電梯處于平衡狀態，繩索拉力等于電梯的重力，應大于電梯失重時繩索的拉力，所以這段時間內繩索拉力不是最小，故B錯誤；
C．t=59 s時，電梯減速向上運動，加速度方向向下，電梯處于失重狀態，故C錯誤；
D．根據a-t圖像與橫軸所圍的面積表示速度的變化量，由幾何知識可知，60 s內電梯速度的變化量為0，而電梯的初速度為0，所以t=60 s時，電梯速度恰好為0，故D正確。
故選D。
【點睛】當物體只在豎直方向上運動時，加速度向下即為失重，加速度向上即為超重。與運動方向無關。
6．A
【詳解】A．甲電梯上的人有斜向左上方的加速度，所受合力斜向左上方，因而人受到水平向左的摩擦力、重力、支持力三個力的作用，故A正確；
BC．由于甲、乙電梯中的人均具有向上的加速度，所以人都處于超重狀態，故BC錯誤；
D．乙電梯中的人具有向上的加速度，且由受力分析可知，人水平方向不受外力，即人在水平方向不受摩擦力，故D錯誤。
故選A。
7．A
【詳解】電梯勻速直線運動時，彈簧測力計的示數為10 N，知重物的重力等于10 N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數變為12 N，對重物有
解得
方向豎直向上，則電梯的加速度大小為2 m/s2，方向豎直向上，電梯可能向上做加速運動，也可能向下做減速運動，故A正確，BCD錯誤。
故選A。
8．B
【詳解】A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中靜止不動時單杠對運動員的拉力大小等于運動員的重力，運動員既不處于超重狀態也不處于失重狀態，故A錯誤；
B．蹦床運動員在空中上升和下降過程中都有方向豎直向下的加速度，都處于失重狀態，故B正確；
C．舉重運動員在舉起杠鈴后靜止不動的那段時間內，地面對運動員和杠鈴的支持力大小等于運動員和杠鈴的重力，運動員和杠鈴既不處于超重狀態也不處于失重狀態，故C錯誤；
D．不論是超重、失重或是完全失重，物體所受的重力都沒有發生改變，故D錯誤。
故選B。
9．C
【詳解】對斜面體和物體組成的系統，當物體具有向下的加速度而斜面體保持平衡時，可以認為系統的重心向下運動，故系統具有向下的加速度，處于失重狀態，所受到的地面的支持力小于系統的重力。
故選C。
10．A
【詳解】AB．火箭加速上升時，加速度方向向上，根據牛頓第二定律可知航天員受到的支持力大于自身的重力，航天員處于超重狀態，對座椅的壓力大于自身重力，故A正確，B錯誤；
C．航天員處于完全失重狀態時，仍然受重力，故C錯誤；
D．飛船落地前減速下落時，加速度方向向上，根據牛頓第二定律可知航天員受到的支持力大于自身的重力，航天員處于超重狀態，故D錯誤。
故選A。
11．D
【詳解】AB．細繩燒斷后，以整體為研究對象，根據牛頓第二定律得到
加速度大小為
方向豎直向下，故A、B錯誤。
C．由于條形磁鐵A對B有向上的吸引力，則A對B一定有向下有彈力，大小等于磁鐵的引力，故C錯誤。
D．細繩燒斷后，A、B同時下落，不計空氣阻力，重力加速度為g，屬于完全失重狀態，故D正確。
故選D。
12．D
【詳解】AB．拋出后在空中向上或向下運動的水瓶，只在重力的作用下運動，即處于失重狀態，失重狀態下的液體內部沒有壓力，所以水不會漏出來，故A、B錯誤；
CD．無論水瓶向上或者向下，或者向其他方向運動，瓶子都處于失重狀態，瓶內液體內部沒有壓力，所以水不會漏出來；故C錯誤，D正確。
故選D。
13．AD
【分析】失重狀態：當物體對接觸面的壓力小于物體的真實重力時，就說物體處于失重狀態，此時有向下的加速度；超重狀態：當物體對接觸面的壓力大于物體的真實重力時，就說物體處于超重狀態，此時有向上的加速度．人下蹲過程分別有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，起立也是如此．
【詳解】人下蹲動作包含有失重和超重兩個過程，先是加速下降失重，到達一個最大速度后再減速下降超重，即先失重再超重；同理，起立動作也包含兩個過程，先加速向上超重，后減速向上失重．對應圖象可知，該同學做了一次下蹲-起立的動作，故B、C錯誤，A、D正確．故選AD．
【點睛】本題考查物理知識與生活的聯系，注意細致分析物理過程，仔細觀察速度的變化情況，與超失重的概念聯系起來加以識別．
14．CD
【詳解】AC．運動員剛接觸床面時，重力大于彈力，運動員向下做加速運動，運動員處于失重狀態；當彈力增大到等于重力時速度最大；繼續下降，彈力大于重力，做向下減速運動，運動員處于超重狀態，即在第一過程中先處于失重狀態，后處于超重狀態，A錯誤，C正確；
BD．在第二過程中運動員先向上加速運動，處于超重狀態，后向上減速運動，處于失重狀態，B錯誤，D正確。
故選CD。
15．D
【詳解】A．題圖中圖象顯示了力傳感器對鉤碼的拉力大小隨時間的變化情況。故A正確，不符合題意；
B．0~t1，鉤碼受力平衡；t1~t2，拉力小于10N，鉤碼處于失重狀態；t2~t3，鉤碼受力平衡；t3~t4，拉力大于10N，鉤碼處于超重狀態。故B正確，不符合題意；
CD．由于不知道電梯運動方向，則電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后靜止；電梯也可能先勻速向上，接著減速向上，再靜止，然后加速向上，最后勻速。故C正確，不符合題意，D錯誤，符合題意。
故選D。
知識梳理
考點歸納
鞏固練習
參考答案
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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