資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
4.6超重與失重
一、基本概念 1
二、判斷超重和失重的方法 4
三、對超重和失重現象的理解 7
【鞏固提高】 7
[學習目標]
課程標準 課標解讀
知道常用的測量重力的方法。 了解超重和失重的含義，認識超重和失重現象。 能運用牛頓運動定律分析求解超重、失重問題。 1、通過體驗或者實驗，認識超重和失重現象。 2、通過在電梯里觀察體重計示數或其他方式發現超重和失重現象產生的條件，并應用牛頓運動定律分析超重和失重現象發生的動力學原因，理解超重和失重現象的本質，培養學生從實際情境中捕捉信息、發現問題并提出問題的能力。 3、通過查閱資料、分享和交流，了解超重和失重現象在各個領域中的應用，解釋生活中的超重和失重現象，培養學生用科學知識解釋生活現象的能力，激發學生的 學習熱情和興趣，形成良好的科學態度與責任。
[知識分析]
一、基本概念
1、實重和視重
實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態無關.
視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或對臺秤的壓力將不等于物體的重力.此時彈簧測力計的示數或臺秤的示數即為視重.
2、超重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受重力的現象. (2)產生條件：物體具有向上的加速度.
3、失重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受重力的現象. (2)產生條件：物體具有向下的加速度.
4、完全失重
(1)定義：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現象稱為完全失重現象. (2)產生條件：物體的加速度 a＝g，方向豎直向下.
（2022秋 湖州期末）如圖所示，一個兩端封閉的玻璃管（也稱牛頓管），內有質量不同的鐵片和羽毛。用抽氣機將玻璃管里的空氣抽出，玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時由靜止開始下落，觀察物體下落的情況。下列說法正確的是（　　）
A．圖甲為管內空氣被抽掉后的實驗現象
B．圖甲中，鐵片和羽毛間距不變
C．圖乙為管內空氣被抽掉后的實驗現象
D．圖乙中，鐵片和羽毛均做勻速運動
（2022秋 惠州期末）如圖為小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受壓力時的平衡位置，B位置是他從最高點直立下落的過程中將床面壓到的最低位置。對于小明從最高點下落到最低點的過程，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．A位置下降到B位置的過程中，小明的速度先增大后減小
B．床面在B位置時，小明所受合外力為零
C．小明接觸床面前處于失重狀態，接觸床面后處于超重狀態
D．從A位置下降到B位置的過程中，小明的加速度方向始終向下
（2022秋 玉溪期末）某學校運動會圓滿結束，高一（五）班穩奪冠軍，同學們激動之余一起將班主任拋向天空并接住她表示慶祝。下列說法正確的是（　　）
A．同學們向上舉起班主任的過程，班主任處于失重狀態
B．班主任離開學生的手向上運動的過程，處于超重狀態
C．班主任下落到被接住之前，處于完全失重狀態
D．班主任從被同學們接住到停下的過程，處于失重狀態
（2022秋 淄川區校級期末）跳水運動是一項具有觀賞性且難度系數較大的運動，東京奧運會跳水比賽中我國跳水隊收獲7金5銀。圖中為我國跳水運動員的颯爽英姿。若只研究運動員豎直方向的運動，針對運動員跳水的整個過程，不計空氣阻力，下列說法正確的是（　　）
A．在最高點時其加速度為零
B．離開跳臺前的起跳過程中處于失重狀態
C．離開跳臺到手接觸水面這一過程中處于完全失重狀態
D．運動員從手接觸水面至入水后下落到最低點的過程中一直是減速運動
二、判斷超重和失重的方法
從受力的角度判斷
當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態；小于重力時，物體處于失重狀態；等于零時，物體處于完全失重狀態.
從加速度的角度判斷
當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態；具有向下的加速度時，物體處于失重狀態；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態.
特征狀態 加速度 視重(F)與重力關系 運動情況 受力示意圖
平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運動
超重 向上 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下減速
失重 向下 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)完全失重 向下且a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落體運動，拋體運動
（2022秋 隆回縣期末）質量為m的人站在升降機中，如果升降機做加速度大小為a的勻變速直線運動，升降機地板對人的支持力N＝m（g+a），則升降機的運動情況可能是（　　）
A．以加速度a向下加速運動
B．以加速度a向上加速運動
C．以加速度a在上升過程中制動
D．以加速度g+a在下降過程中制動
（2022秋 哈爾濱期末）如圖是某同學站在壓力傳感器上做下蹲—起立的動作時傳感器記錄的壓力隨時間變化的圖線，縱坐標為壓力，橫坐標為時間。由圖線可知，該同學的體重約為650N，除此以外，還可以得到的信息是（　?。?br/>A．1s時人處在下蹲的最低點
B．下蹲過程中人處于先失重后超重的狀態
C．2s時人仍處于下蹲的運動過程
D．4s內該同學完成了2次下蹲—起立的動作
（2022秋 濰坊期末）中國無人潛水器海斗一號，最大下潛深度達到10908m，創造世界紀錄。某次潛水器模擬下潛過程的速度v隨時間t變化規律如圖所示。潛水器內水平地板上放著質量為m的物塊，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（　　）
A．0～5s內物塊受到的重力小于mg
B．10～15s內物塊處于失重狀態
C．0～5s內物塊對地板的壓力小于mg
D．下潛過程中只有5～10s內物塊受到的重力等于mg
（2022秋 崇川區校級期末）萬米級全海深潛水器“奮斗者”號創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。某次深潛探測中，“奮斗者”號的v﹣t圖像如圖所示，則內部的科考人員（　?。?br/>A．0～t1時間內處于超重狀態，t1～t2時間內處于失重狀態
B．0～t1時間內處于失重狀態，t1～t2時間內處于超重狀態
C．0～t1和t1～t2時間內都處于超重狀態
D．0～t1和t1～t2時間內都處于失重狀態
（2022秋 浦東新區校級期末）如圖所示，質量分別為m、M的兩物體P、Q保持相對靜止，一起沿傾角為θ的固定光滑斜面下滑，Q的上表面水平，P、Q之間的動摩擦因數為μ，則下列說法正確的是（　?。?br/>A．P處于超重狀態
B．P受到的摩擦力大小為mgsinθcosθ，方向水平向左
C．P受到的摩擦力大小為mgsinθ，方向沿斜面向下
D．P受到的支持力大小為mg
（2022秋 沙坪壩區校級期末）“反向蹦極”如圖所示，彈性輕繩的上端固定在O點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，并與固定在地面上的力傳感器相連，傳感器示數為1400N，打開扣環，從A點由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發射”，經B點上升到最高位置C點，在B點時速度最大，人與裝備的總質量為70kg（可視為質點），不計空氣阻力，g＝10m/s2，則下列說法正確的是（　?。?br/>A．在C點，人處于靜止狀態
B．在B點，人處于失重狀態
C．打開扣環瞬間，人的加速度大小為20m/s2
D．從A點到C點上升過程中，人的加速度先增大后減小
三、對超重和失重現象的理解
1、發生超重或失重現象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了(即“視重”變大或變小了).
2、物體處于超重或失重狀態只與加速度方向有關，而與速度方向無關.
3、物體超重或失重多少由物體的質量 m 和豎直加速度 a 共同決定，其大小等于 ma.
4、在完全失重的狀態下，一切由重力產生的物理現象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產生壓強等.
【鞏固提高】
一．選擇題（共12小題）
1．（2022秋 鎮江期末）如圖甲所示，在升降機的頂部安裝了力傳感器，傳感器下方掛上一輕質彈簧，彈簧下端掛一質量為m的小球。若升降機在勻速運行過程中突然停止，并以此時為零時刻，在后面一段時間內傳感器顯示彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，g為重力加速度，則下列說法正確的是（　　）
A．0～t1時間內小球處于失重狀態
B．t1～t2時間內小球處于超重狀態
C．t2～t3時間內小球處于超重狀態
D．t3～t4時間內小球處于平衡狀態
2．（2022秋 鞍山期末）如圖所示，輕質彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小球，在電梯靜止時輕質彈簧的伸長量等于電梯運動時伸長量的五分之四、g＝10m/s2，由此可判斷（　?。?br/>A．電梯可能加速上升，加速度大小為2m/s2
B．電梯可能減速上升，加速度大小為2m/s2
C．電梯可能加速下降，加速度大小為2.5m/s2
D．電梯可能減速下降，加速度大小為2.5m/s2
3．（2022秋 郴州期末）圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動作的示意圖，中間的P點表示人的重心。圖乙是根據傳感器采集到的數據畫出的F﹣t圖像。兩圖中a﹣g各點均對應，其中有幾個點在圖甲中沒有畫出。取重力加速度g＝10m/s2。根據圖像分析可知（　　）
A．人的重力為1500N
B．e點位置人處于失重狀態
C．g點位置人處于失重狀態
D．d點的加速度小于f點的加速度
4．（2022秋 安徽期末）如圖所示為蹦極運動的示意圖，輕質彈性繩的一端固定在O點，另一端和運動員相連，運動員從O點自由下落，至B點彈性繩自然伸直，經過合力為零的C點到達最低點D，然后彈起。不計空氣阻力，下列表述正確的是（　　）
A．經過B點后，運動員下落速率開始減小
B．經過C點時，運動員的速率最大
C．從B點到C點，運動員處于超重狀態
D．從C點到D點，運動員處于失重狀態
5．（2022秋 大理州期末）某同學乘電梯從1樓到20樓，電梯經歷了加速上升，勻速上升和減速上升三個階段，電梯對人的支持力大小用F1表示，人對電梯的壓力大小用F2表示，該同學質量為m，重力加速度為g。下列說法正確的是（　　）
A．加速上升過程中F1＞F2 B．勻速上升過程中F1＝F2
C．減速上升過程中F1＜F2 D．減速上升過程中F1＞mg
6．（2022秋 湖州期末）如圖所示，小張在測力板上完成下蹲的動作。可以通過力傳感器記錄壓力F隨時間t變化的圖像，下列圖像能反映下蹲過程中壓力隨時間變化的是（　?。?br/>A． B．
C． D．
7．（2022秋 渝北區期末）2021年12月20日，在第十五屆泳聯世界短池游泳錦標賽“跳水表演賽”中，全紅嬋首次挑戰10米臺“跳?！?，再度上演海上“水花消失術”，全紅嬋在跳水過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．起跳時，受到的支持力是由腳部的形變產生的
B．在空中上升階段，處于超重狀態
C．在最高點時處于平衡狀態
D．她在空中做翻轉動作的同時也在下落，研究它在空中運動的時間長短時，可將其視為質點
8．（2022秋 沙坪壩區校級期末）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐兩種電動扶梯上樓，此時兩電梯都勻加速向上運轉，則（　　）
A．甲受到兩個力作用，乙受到三個力的作用
B．扶梯對甲的支持力小于重力
C．扶梯對甲的支持力大于重力
D．扶梯對乙的支持力大于重力
9．（2022秋 西昌市期末）塔吊是現代工地必不可少的建筑設備，某次施工，吊車司機將100kg的物體從地面開始豎直提升，之后其運動的v﹣t圖像如圖所示，重力加速度g＝10m/s2，下列判斷正確的是（　　）
A．前10s物體處于失重狀態
B．30s末物體離地面的距離最高，大小為25m
C．前10s鋼索對物體的拉力最大，大小為1010N
D．36～46s內鋼索的拉力大于0～10s內鋼索的拉力
10．（2022秋 沙坪壩區校級期末）蹦床運動集競技、健身、觀賞和娛樂于一體的綜合性運動，如圖所示為小南在豎直方向上練習蹦床運動的情景。若忽略空氣阻力，下列說法正確的是（　　）
A．離開蹦床向上運動過程中，小南處于完全失重狀態
B．下落過程中，腳剛接觸到蹦床時速度最大
C．從接觸蹦床到下降到最低點的過程中，小南先超重再失重
D．從接觸蹦床到下降到最低點的過程中，小南一直處于超重狀態
11．（2022秋 沙坪壩區校級期末）直升機懸停在空中向地面投放裝有救災物資的箱子，如圖所示，設投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運動過程中箱子始終保持圖示姿態。則在箱子下落過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．箱子剛從飛機上投下時，箱內物體受到的支持力最大
B．箱子接近地面時，箱內物體可能處于超重狀態
C．箱子先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動
D．若下落距離足夠長，箱內物體所受支持力大小有可能等于它的重力大小
12．（2022秋 聊城期末）如圖甲，2022年10月31日15時37分，“夢天”實驗艙在長征五號B運載火箭的托舉下順利升空，這是中國航天的又一次壯美騰飛?！皦籼臁睂嶒炁撡|量約為23噸，長征五號B運載火箭起飛質量約為837噸，點火后產生1000噸的推力（相當于地面上質量為1000噸的物體的重力），其簡化模型如圖乙所示。忽略大氣阻力、火箭噴氣造成的質量變化和重力加速度的變化，重力加速度大小取g＝10m/s2?！皦籼臁睂嶒炁摵烷L征五號B運載火箭在分離前勻加速直線上升的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．“夢天”實驗艙所搭載的物體處于失重狀態
B．離地升空的加速度大小約為11.6m/s2
C．從起飛開始，經過10s上升的高度約為160m
D．“夢天”實驗艙受到長征五號B運載火箭的推力大小約為2.7×105N
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4.6超重與失重
一、基本概念 1
二、判斷超重和失重的方法 5
三、對超重和失重現象的理解 9
【鞏固提高】 9
[學習目標]
課程標準 課標解讀
知道常用的測量重力的方法。 了解超重和失重的含義，認識超重和失重現象。 能運用牛頓運動定律分析求解超重、失重問題。 1、通過體驗或者實驗，認識超重和失重現象。 2、通過在電梯里觀察體重計示數或其他方式發現超重和失重現象產生的條件，并應用牛頓運動定律分析超重和失重現象發生的動力學原因，理解超重和失重現象的本質，培養學生從實際情境中捕捉信息、發現問題并提出問題的能力。 3、通過查閱資料、分享和交流，了解超重和失重現象在各個領域中的應用，解釋生活中的超重和失重現象，培養學生用科學知識解釋生活現象的能力，激發學生的 學習熱情和興趣，形成良好的科學態度與責任。
[知識分析]
一、基本概念
1、實重和視重
實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態無關.
視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或對臺秤的壓力將不等于物體的重力.此時彈簧測力計的示數或臺秤的示數即為視重.
2、超重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物體所受重力的現象. (2)產生條件：物體具有向上的加速度.
3、失重
(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小于物體所受重力的現象. (2)產生條件：物體具有向下的加速度.
4、完全失重
(1)定義：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現象稱為完全失重現象. (2)產生條件：物體的加速度 a＝g，方向豎直向下.
（2022秋 湖州期末）如圖所示，一個兩端封閉的玻璃管（也稱牛頓管），內有質量不同的鐵片和羽毛。用抽氣機將玻璃管里的空氣抽出，玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時由靜止開始下落，觀察物體下落的情況。下列說法正確的是（　?。?br/>A．圖甲為管內空氣被抽掉后的實驗現象
B．圖甲中，鐵片和羽毛間距不變
C．圖乙為管內空氣被抽掉后的實驗現象
D．圖乙中，鐵片和羽毛均做勻速運動
【解答】解：AC．玻璃管里的空氣如果被抽出后，當玻璃管豎直放置時，鐵片和羽毛均僅僅受到重力作用，均做自由落體運動，根據，可知，相同時間內，兩者下落位移相等，兩者的運動情況一樣，即圖乙為管內空氣被抽掉后的實驗現象，圖甲管內空氣沒有被抽掉，故A錯誤，C正確；
B．根據上述，圖甲中空氣沒有被抽出，鐵片和羽毛受到重力與空氣阻力作用，由于空氣阻力對羽毛的影響大，則羽毛的加速度比鐵片小，即羽毛加速得要慢一些，速度比鐵片小，鐵片在前面，即兩者之間的間距逐漸增大，故B錯誤；
D．根據上述可知，圖乙中，鐵片和羽毛均做自由落體運動，即加速度為重力加速度的勻加速直線運動，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋 惠州期末）如圖為小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受壓力時的平衡位置，B位置是他從最高點直立下落的過程中將床面壓到的最低位置。對于小明從最高點下落到最低點的過程，下列說法中正確的是（　?。?br/>A．A位置下降到B位置的過程中，小明的速度先增大后減小
B．床面在B位置時，小明所受合外力為零
C．小明接觸床面前處于失重狀態，接觸床面后處于超重狀態
D．從A位置下降到B位置的過程中，小明的加速度方向始終向下
【解答】解：AD、A位置是床面未受壓力的平衡位置，B位置是床面最低位置，在該過程中，小明所受彈力先大于重力，后小于重力，小明所受合力先向下后向上，加速度先向下后向上，速度先增加后減小，到B位置時速度減為零，故A正確，D錯誤；
B、床面在B位置，是小明所受彈力最大的時候，此時彈力大于重力，小明所受合外力豎直向上，不為零，故B錯誤；
C．小明在接觸床面前只受重力，處于失重狀態，接觸床面后，由A得，小明的加速度先豎直向下后豎直向上，所以接觸床面后先處于失重狀態后處于超重狀態，故C錯誤；
故選：A。
（2022秋 玉溪期末）某學校運動會圓滿結束，高一（五）班穩奪冠軍，同學們激動之余一起將班主任拋向天空并接住她表示慶祝。下列說法正確的是（　　）
A．同學們向上舉起班主任的過程，班主任處于失重狀態
B．班主任離開學生的手向上運動的過程，處于超重狀態
C．班主任下落到被接住之前，處于完全失重狀態
D．班主任從被同學們接住到停下的過程，處于失重狀態
【解答】解：A．同學們向上舉起班主任的過程，班主任向上加速，加速度向上，為超重狀態，故A錯誤；
BC．班主任離開學生的手向上運動的過程，到被接住之前只受重力作用，加速度為g，且向下，都屬于完全失重狀態，故B錯誤，C正確；
D．班主任從被同學們接住到停下的過程，向下減速運動，加速度向上，為超重狀態，故D錯誤。
故選：C。
（2022秋 淄川區校級期末）跳水運動是一項具有觀賞性且難度系數較大的運動，東京奧運會跳水比賽中我國跳水隊收獲7金5銀。圖中為我國跳水運動員的颯爽英姿。若只研究運動員豎直方向的運動，針對運動員跳水的整個過程，不計空氣阻力，下列說法正確的是（　?。?br/>A．在最高點時其加速度為零
B．離開跳臺前的起跳過程中處于失重狀態
C．離開跳臺到手接觸水面這一過程中處于完全失重狀態
D．運動員從手接觸水面至入水后下落到最低點的過程中一直是減速運動
【解答】解：AC．離開跳臺后至入水前，運動員只受重力作用，加速度為g，處于完全失重狀態，運動員上升至最高點時，其加速度為g，故A錯誤，C正確；
B．離開跳臺前，運動員處于加速運動狀態，具有向上的加速度，根據牛頓第二定律可知，臺面給運動員的彈力大于運動員所受重力，處于超重狀態，故B錯誤；
D．運動員從手入水開始，受到水向上的浮力和阻力作用，所以合力和加速度先向下后向上，運動員先加速再減速，故D錯誤。
故選：C。
二、判斷超重和失重的方法
從受力的角度判斷
當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態；小于重力時，物體處于失重狀態；等于零時，物體處于完全失重狀態.
從加速度的角度判斷
當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態；具有向下的加速度時，物體處于失重狀態；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態.
特征狀態 加速度 視重(F)與重力關系 運動情況 受力示意圖
平衡 a＝0 F＝mg 靜止或勻速直線運動
超重 向上 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下減速
失重 向下 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)完全失重 向下且a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落體運動，拋體運動
（2022秋 隆回縣期末）質量為m的人站在升降機中，如果升降機做加速度大小為a的勻變速直線運動，升降機地板對人的支持力N＝m（g+a），則升降機的運動情況可能是（　?。?br/>A．以加速度a向下加速運動
B．以加速度a向上加速運動
C．以加速度a在上升過程中制動
D．以加速度g+a在下降過程中制動
【解答】解：根據牛頓第二定律：N﹣mg＝ma，得
方向向上，所以升降機以加速度a加速上升或以加速度a減速下降，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
（2022秋 哈爾濱期末）如圖是某同學站在壓力傳感器上做下蹲—起立的動作時傳感器記錄的壓力隨時間變化的圖線，縱坐標為壓力，橫坐標為時間。由圖線可知，該同學的體重約為650N，除此以外，還可以得到的信息是（　?。?br/>A．1s時人處在下蹲的最低點
B．下蹲過程中人處于先失重后超重的狀態
C．2s時人仍處于下蹲的運動過程
D．4s內該同學完成了2次下蹲—起立的動作
【解答】解：人在下蹲的過程中，先向下加速運動，此時加速度的方向向下，故人處于失重狀態，最后人處于靜止狀態，所以后半段人向下做減速運動，加速度的方向向上，此過程人處于超重狀態，結合圖像可以看出，1s時人處在下蹲的過程當中，2s時人下蹲過程結束，2s之后進行的是起立動作，故4s內該同學完成了1次下蹲—起立的動作，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
（2022秋 濰坊期末）中國無人潛水器海斗一號，最大下潛深度達到10908m，創造世界紀錄。某次潛水器模擬下潛過程的速度v隨時間t變化規律如圖所示。潛水器內水平地板上放著質量為m的物塊，重力加速度大小為g，下列說法正確的是（　?。?br/>A．0～5s內物塊受到的重力小于mg
B．10～15s內物塊處于失重狀態
C．0～5s內物塊對地板的壓力小于mg
D．下潛過程中只有5～10s內物塊受到的重力等于mg
【解答】解：AD、根據重力的特點：物體的重力與物體的運動狀態無關，所以整個過程中重力是不變的，一直為mg，故AD錯誤；
B、由v﹣t圖象可知，10s～15s內物塊減速下降，則加速度方向向上，物體處于超重狀態，故B錯誤；
C．0～5s內物塊加速下降，加速度方向向下，物體處于失重狀態，物塊對地板的壓力小于mg，故C正確。
故選：C。
（2022秋 崇川區校級期末）萬米級全海深潛水器“奮斗者”號創造了10909米的中國載人深潛新紀錄。某次深潛探測中，“奮斗者”號的v﹣t圖像如圖所示，則內部的科考人員（　　）
A．0～t1時間內處于超重狀態，t1～t2時間內處于失重狀態
B．0～t1時間內處于失重狀態，t1～t2時間內處于超重狀態
C．0～t1和t1～t2時間內都處于超重狀態
D．0～t1和t1～t2時間內都處于失重狀態
【解答】解：根據v﹣t圖像可知0～t1時間內“奮斗者”號向下加速，加速度向下，處于失重狀態；t1～t2時間內“奮斗者”號向下減速，加速度向上，處于超重狀態，故B正確，ACD錯誤；
故選：B。
（2022秋 浦東新區校級期末）如圖所示，質量分別為m、M的兩物體P、Q保持相對靜止，一起沿傾角為θ的固定光滑斜面下滑，Q的上表面水平，P、Q之間的動摩擦因數為μ，則下列說法正確的是（　　）
A．P處于超重狀態
B．P受到的摩擦力大小為mgsinθcosθ，方向水平向左
C．P受到的摩擦力大小為mgsinθ，方向沿斜面向下
D．P受到的支持力大小為mg
【解答】解：A．將P、Q看作整體，由牛頓第二定律知（m+M）gsinθ＝（m+M）a
解得a＝gsinθ
方向沿斜面向下，故加速度有豎直向下的分量，P處于失重狀態，故A錯誤；
BC．在水平方向上，P受到的摩擦力大小為
f＝macosθ＝mgsinθcosθ
方向水平向左，故B正確，C錯誤；
D．在豎直方向上，對P由牛頓第二定律得mg﹣N＝masinθ
P受到的支持力大小為N＝mg﹣masinθ＝mg﹣mgsin2θ＝mg（1﹣sin2θ）＝mgcos2θ
故D錯誤。
故選：B。
（2022秋 沙坪壩區校級期末）“反向蹦極”如圖所示，彈性輕繩的上端固定在O點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，并與固定在地面上的力傳感器相連，傳感器示數為1400N，打開扣環，從A點由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發射”，經B點上升到最高位置C點，在B點時速度最大，人與裝備的總質量為70kg（可視為質點），不計空氣阻力，g＝10m/s2，則下列說法正確的是（　　）
A．在C點，人處于靜止狀態
B．在B點，人處于失重狀態
C．打開扣環瞬間，人的加速度大小為20m/s2
D．從A點到C點上升過程中，人的加速度先增大后減小
【解答】解：A、在最高位置C點，速度為零，加速度向下，人處于失重狀態，故A錯誤；
B、在B點時人的速度最大，加速度為零，人既不處于超重狀態，也不處于失重狀態，故B錯誤；
C、固定在地面時傳感器示數為T＝1400N，設此時彈性繩的彈力為F，由平衡條件得F＝T+mg
打開扣環瞬間，對人，由牛頓第二定律得F﹣mg＝ma
代入數據解得a＝20m/s2，故C正確；
D．人從A點到B點過程，彈性繩的拉力大于人的重力，隨著人向上運動，彈性繩的伸長量減小，彈性繩的彈力F減小，人所受合力減小，加速度減小，從B點到C點過程，彈性繩的伸長量進一步減小，彈性繩的彈力F進一步減小，彈力F開始小于重力，人受到的合力方向豎直向下，逐漸增大，根據簡諧振動對稱性可知人到達最高點時彈性輕繩已恢復原長，彈性輕繩恢復到原長至最高點，人的加速度不變，為重力加速度，因此從A點到C點上升過程中，人的加速度先減小后增大，最后不變，故D錯誤。
故選：C。
三、對超重和失重現象的理解
1、發生超重或失重現象時，物體所受的重力沒有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了(即“視重”變大或變小了).
2、物體處于超重或失重狀態只與加速度方向有關，而與速度方向無關.
3、物體超重或失重多少由物體的質量 m 和豎直加速度 a 共同決定，其大小等于 ma.
4、在完全失重的狀態下，一切由重力產生的物理現象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產生壓強等.
【鞏固提高】
一．選擇題（共12小題）
1．（2022秋 鎮江期末）如圖甲所示，在升降機的頂部安裝了力傳感器，傳感器下方掛上一輕質彈簧，彈簧下端掛一質量為m的小球。若升降機在勻速運行過程中突然停止，并以此時為零時刻，在后面一段時間內傳感器顯示彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示，g為重力加速度，則下列說法正確的是（　?。?br/>A．0～t1時間內小球處于失重狀態
B．t1～t2時間內小球處于超重狀態
C．t2～t3時間內小球處于超重狀態
D．t3～t4時間內小球處于平衡狀態
【解答】解：AB．0～t2時間內，小球受到的彈力大于自身重力，合力向上，處于超重狀態，0～t1時間內，小球處于超重狀態，t1～t2時間內小球處于超重狀態，故A錯誤，B正確；
CD．t2～t4時間內，小球受到的彈力小于自身重力，合力向下，處于失重狀態，t2～t3時間內小球處于失重重狀態，t3～t4時間內小球處于失重狀態，故C、D錯誤。
故選：B。
2．（2022秋 鞍山期末）如圖所示，輕質彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小球，在電梯靜止時輕質彈簧的伸長量等于電梯運動時伸長量的五分之四、g＝10m/s2，由此可判斷（　?。?br/>A．電梯可能加速上升，加速度大小為2m/s2
B．電梯可能減速上升，加速度大小為2m/s2
C．電梯可能加速下降，加速度大小為2.5m/s2
D．電梯可能減速下降，加速度大小為2.5m/s2
【解答】解：根據題意，以豎直向下為正方向，對小球進行受力分析，
電梯靜止時：F彈＝mg
設電梯靜止時的伸長量為x0
則由胡可定律可得：F彈＝kx0
由題可知，電梯運動時，彈簧的伸長量為：
則由胡可定律可得：
根據牛頓第二定律有：mg﹣F彈'＝ma
即：
解得：a＝﹣0.25g＝﹣2.5m/s2，
即加速度大小為2.5m/s2，方向豎直向上，
AB．根據上面的計算可知加速度大小為2.5m/s2，故AB錯誤；
C．電梯加速下降時，速度方向向下，而且加速度方向向下，根據上面的計算可知加速度方向豎直向上，故C錯誤；
D．電梯減速下降時，速度方向向下，但是加速度方向向上，根據上面的計算可知加速度方向豎直向上，故D正確。
故選：D。
3．（2022秋 郴州期末）圖甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動作的示意圖，中間的P點表示人的重心。圖乙是根據傳感器采集到的數據畫出的F﹣t圖像。兩圖中a﹣g各點均對應，其中有幾個點在圖甲中沒有畫出。取重力加速度g＝10m/s2。根據圖像分析可知（　?。?br/>A．人的重力為1500N
B．e點位置人處于失重狀態
C．g點位置人處于失重狀態
D．d點的加速度小于f點的加速度
【解答】解：A．開始時人處于平衡狀態，人對傳感器的壓力是500N，傳感器對人的支持力也為500N，根據力的平衡可知，人的重力也是500N，故A錯誤；
B．e點時人對傳感器的壓力大于其重力，故傳感器對人的支持力大于其重力，人所受合力向上，所以加速度方向向上，處于超重狀態，故B錯誤；
C．g點時人對傳感器的壓力為零，人僅受重力，加速度方向向下，處于失重狀態，故C正確；
D．人在d點時人受到的支持力較大，加速度方向向上，根據牛頓第二定律可知大小為：，f點的支持力為零，人處于完全失重狀態，加速度為重力加速度10m/s2，d點的加速度大于f點的加速度，故D錯誤。
故選：C。
4．（2022秋 安徽期末）如圖所示為蹦極運動的示意圖，輕質彈性繩的一端固定在O點，另一端和運動員相連，運動員從O點自由下落，至B點彈性繩自然伸直，經過合力為零的C點到達最低點D，然后彈起。不計空氣阻力，下列表述正確的是（　?。?br/>A．經過B點后，運動員下落速率開始減小
B．經過C點時，運動員的速率最大
C．從B點到C點，運動員處于超重狀態
D．從C點到D點，運動員處于失重狀態
【解答】解：由題意可知，運動員先做自由落體運動，加速度為g，到達B點時繩子張緊后人受到彈力作用，運動員從B點到C點的過程重力大于彈力，加速度方向向下，為失重狀態；向下運動的過程中彈力增大，加速度減小，做加速度逐漸減小的加速運動，到達C點，加速度為零，速度達到最大；從C到D過程中，彈力大于重力，合力向上且逐漸增加，所以加速度方向向上且逐漸增加，處于超重狀態，故B正確，ACD錯誤；
故選：B。
5．（2022秋 大理州期末）某同學乘電梯從1樓到20樓，電梯經歷了加速上升，勻速上升和減速上升三個階段，電梯對人的支持力大小用F1表示，人對電梯的壓力大小用F2表示，該同學質量為m，重力加速度為g。下列說法正確的是（　?。?br/>A．加速上升過程中F1＞F2 B．勻速上升過程中F1＝F2
C．減速上升過程中F1＜F2 D．減速上升過程中F1＞mg
【解答】解：ABC．電梯對人的壓力和人對電梯的支持力是一對相互作用力，由牛頓第三定律知，F1與F2總是大小相等，方向相反，與運動過程無關，故A、C錯誤，B正確；
D．減速上升過程中，人的加速度向下，根據牛頓第二定律有：
mg﹣F1＝ma
可知F1＜mg，物體處于失重狀態，故D錯誤。
故選：B。
6．（2022秋 湖州期末）如圖所示，小張在測力板上完成下蹲的動作?？梢酝ㄟ^力傳感器記錄壓力F隨時間t變化的圖像，下列圖像能反映下蹲過程中壓力隨時間變化的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：小張下蹲的時候，經歷的過程是先加速下蹲，再減速下蹲，最后蹲著靜止在測力板上；加速下蹲時，小張處于失重狀態，小張所受支持力小于重力；減速下蹲時，小張處于超重狀態，小張所受支持力大于重力；蹲著靜止在測力板上時，小張處于平衡狀態，小張所受支持力等于重力，故ABC錯誤，D正確；
故選：D。
7．（2022秋 渝北區期末）2021年12月20日，在第十五屆泳聯世界短池游泳錦標賽“跳水表演賽”中，全紅嬋首次挑戰10米臺“跳海”，再度上演海上“水花消失術”，全紅嬋在跳水過程中，下列說法正確的是（　　）
A．起跳時，受到的支持力是由腳部的形變產生的
B．在空中上升階段，處于超重狀態
C．在最高點時處于平衡狀態
D．她在空中做翻轉動作的同時也在下落，研究它在空中運動的時間長短時，可將其視為質點
【解答】解：A、起跳時受到的支持力是由于與腳部接觸的跳臺形變產生的，故A錯誤；
B、在空中上升階段加速度方向向下，處于失重狀態，故B錯誤；
C、在空中最高點受重力，處于非平衡狀態，故C錯誤；
D、她在空中做翻轉動作的同時也在下落，研究它在空中運動的時間長短時，她的大小與形狀可以忽略不計，可將其視為質點，故D正確。
故選：D。
8．（2022秋 沙坪壩區校級期末）如圖所示，甲、乙兩人分別乘坐兩種電動扶梯上樓，此時兩電梯都勻加速向上運轉，則（　?。?br/>A．甲受到兩個力作用，乙受到三個力的作用
B．扶梯對甲的支持力小于重力
C．扶梯對甲的支持力大于重力
D．扶梯對乙的支持力大于重力
【解答】解：A．甲勻加速直線運動，受重力、支持力及水平階梯的靜摩擦力作用，則甲受三個力的作用
乙做勻加速直線運動，受重力、支持力及沿斜面向上的摩擦力的作用，則乙受三個力的作用，故A錯誤；
BC．對甲受力分析，如圖
由于甲沿斜面向上勻加速直線運動，處于超重狀態，故FN＞G
故B錯誤，C正確；
D．對乙受力分析。如圖
在垂直于斜面方向上，受力平衡，則FN＝Gcosθ＜G
故D錯誤。
故選：C。
9．（2022秋 西昌市期末）塔吊是現代工地必不可少的建筑設備，某次施工，吊車司機將100kg的物體從地面開始豎直提升，之后其運動的v﹣t圖像如圖所示，重力加速度g＝10m/s2，下列判斷正確的是（　?。?br/>A．前10s物體處于失重狀態
B．30s末物體離地面的距離最高，大小為25m
C．前10s鋼索對物體的拉力最大，大小為1010N
D．36～46s內鋼索的拉力大于0～10s內鋼索的拉力
【解答】解：ACD．由圖可知，前10s物體加速上升，具有向上的加速度，則物體處于超重狀態，10～30s物體做勻速運動，處于平衡狀態，30～36s物體減速上升，具有向下的加速度，處于失重狀態，36～46s物體加速下降，具有向下的加速度，處于失重狀態，則前10s鋼索對物體的拉力最大，則36～46s內鋼索的拉力小于0～10s內鋼索的拉力由牛頓第二定律有F﹣mg＝ma，由圖可知，前10s物體的加速度：，解得：F＝1010N，故AD錯誤，C正確；
B．由圖可知，36s時物體的速度為零，方向改變，開始向下運動，所以36s末物體離地面的距離最高，0﹣36s速度圖像圍成的面積為距離地面的最高距離，大小為，故B錯誤。
故選：C。
10．（2022秋 沙坪壩區校級期末）蹦床運動集競技、健身、觀賞和娛樂于一體的綜合性運動，如圖所示為小南在豎直方向上練習蹦床運動的情景。若忽略空氣阻力，下列說法正確的是（　?。?br/>A．離開蹦床向上運動過程中，小南處于完全失重狀態
B．下落過程中，腳剛接觸到蹦床時速度最大
C．從接觸蹦床到下降到最低點的過程中，小南先超重再失重
D．從接觸蹦床到下降到最低點的過程中，小南一直處于超重狀態
【解答】解：A．離開蹦床向上運動過程中，小南只受重力作用，所以處于完全失重狀態，故A正確；
B．下落過程中，腳剛接觸到蹦床時，加速度向下，速度不是最大；當向下運動，彈力與重力大小相等時，加速度為零，此時速度最大，故B錯誤；
CD．從接觸蹦床到下降到最低點的過程中，開始階段彈力小于重力，加速度向下，小南處于失重狀態；后來彈力大于重力，加速度向上，小南處于超重狀態，即小南先失重再超重，故CD錯誤。
故選：A。
11．（2022秋 沙坪壩區校級期末）直升機懸停在空中向地面投放裝有救災物資的箱子，如圖所示，設投放初速度為零，箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，且運動過程中箱子始終保持圖示姿態。則在箱子下落過程中，下列說法正確的是（　　）
A．箱子剛從飛機上投下時，箱內物體受到的支持力最大
B．箱子接近地面時，箱內物體可能處于超重狀態
C．箱子先做加速度減小的加速運動，后做加速度增大的減速運動
D．若下落距離足夠長，箱內物體所受支持力大小有可能等于它的重力大小
【解答】解：BC、剛釋放時，速度較小，阻力較小，箱子做加速運動，空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比，阻力不斷變大，故箱子做加速度不斷減小的加速運動。箱子處于失重狀態，當加速度減為零時，速度達到最大，之后做勻速運動，故BC錯誤；
AD、對箱內物體受力分析，受到重力和支持力，根據牛頓第二定律得mg﹣N＝ma
由于a逐漸由g減小到零，故支持力N由0逐漸增大到mg，之后保持不變，故A錯誤，D正確。
故選：D。
12．（2022秋 聊城期末）如圖甲，2022年10月31日15時37分，“夢天”實驗艙在長征五號B運載火箭的托舉下順利升空，這是中國航天的又一次壯美騰飛?！皦籼臁睂嶒炁撡|量約為23噸，長征五號B運載火箭起飛質量約為837噸，點火后產生1000噸的推力（相當于地面上質量為1000噸的物體的重力），其簡化模型如圖乙所示。忽略大氣阻力、火箭噴氣造成的質量變化和重力加速度的變化，重力加速度大小取g＝10m/s2?！皦籼臁睂嶒炁摵烷L征五號B運載火箭在分離前勻加速直線上升的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．“夢天”實驗艙所搭載的物體處于失重狀態
B．離地升空的加速度大小約為11.6m/s2
C．從起飛開始，經過10s上升的高度約為160m
D．“夢天”實驗艙受到長征五號B運載火箭的推力大小約為2.7×105N
【解答】解：A.“夢天”實驗艙和長征五號B運載火箭在分離前勻加速直線上升的過程中，加速度豎直向上，故處于超重狀態，故A錯誤；
B.由題可知：點火后產生1000噸的推力（相當于地面上質量為1000噸的物體的重力），故點火后產生的推力F＝1000×1000kg×10m/s2＝1×107N
由牛頓第二定律有：F﹣（M+m）g＝（M+m）a
則可得：
代入數據有：1.6m/s2，故B錯誤；
C.從起飛開始，經過10s上升的高度約為：，故C錯誤；
D.設“夢天”實驗艙受到長征五號B運載火箭的推力大小為F1，
由F1﹣mg＝ma，得：F1＝m（g+a）＝23×103kg×（10m/s2+1.6m/s2）＝2.7×105N，故D正確。
故選：D。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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