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第5節(jié)　超重與失重
選擇題1～10題，每小題8分，共80分。
基礎對點練
題組一　超重和失重的理解與判斷
1.下列關于超重和失重的說法中正確的是(　　)
物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了
物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零
物體處于超重或失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止狀態(tài)時增加或減小了
物體處于超重或失重狀態(tài)時，其質(zhì)量及受到的重力都沒有變化
2.一只小鳥飛來停在一根細樹枝上，隨樹枝上下晃動，小鳥從最低點運動到最高點的過程中(　　)
受到的重力先增大后減小
一直處于超重狀態(tài)
先失重后超重
先超重后失重
3.如圖所示，A、B兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，不計空氣對人的阻力，下列說法正確的是(　　)
在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定為零
在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B的重力
在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B的重力
在降落傘打開后減速下降過程中，安全帶的作用力小于B的重力
4.圖(a)用力傳感器掛重物，圖(b)是力傳感器向上運動和向下運動時，利用計算機作出的力傳感器的拉力隨時間變化的曲線。通過觀察，下列判斷正確的是(　　)
曲線的最低點表示完全失重
MN以上曲線表示超重
物體向上運動時只出現(xiàn)超重現(xiàn)象
物體向下運動時只出現(xiàn)失重現(xiàn)象
題組二　超重和失重的分析與計算
5.如圖所示，質(zhì)量為m的人站在體重計上，隨電梯以大小為a的加速度加速上升，重力加速度大小為g。下列說法正確的是(　　)
人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(g－a)
人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma
人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma
人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(g＋a)
6.在電梯內(nèi)放一體重計，電梯靜止時，小花站在體重計上示數(shù)為50 kg，電梯運動過程中，某段時間內(nèi)小花發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，已知重力加速度為g，則在這段時間內(nèi)下列說法正確的是(　　)
電梯一定豎直向上運動
電梯一定豎直向下運動
小花所受的重力變小了
電梯的加速度大小為，方向豎直向下
7.(多選)如圖，小明為了研究超重和失重現(xiàn)象，站在電梯內(nèi)水平放置的體重計上，小明質(zhì)量為55 kg，電梯由啟動到停止的過程中，下列說法正確的是(g取
10 m/s2)(　　)
由圖甲可知電梯此時處于靜止或勻速運動狀態(tài)
由圖乙可知小明此時一定處于超重狀態(tài)
由圖乙可知電梯此時一定處于加速上升狀態(tài)
由圖乙可知電梯此時的加速度大小約為0.7 m/s2
8.(多選)(2024·貴州銅仁一中高一期末)圖甲是某人站在接有傳感器的地板上做下蹲、起跳和回落動作的示意圖，圖中的小黑點表示人的重心，圖乙是地板所受壓力隨時間變化的圖像，取重力加速度g＝10 m/s2。根據(jù)圖像分析可知(　　)
b到c的過程中，人先處于失重狀態(tài)再處于超重狀態(tài)
人的重力可由b點讀出，約為500 N
f點是人在雙腳離開地板的過程中上升最高的點
人上升的最大高度約為0.312 5 m
綜合提升練
9.(多選)(2024·陜西漢中高一期末)神舟十七號返回艙減速過程中，降落傘可以讓返回艙的速度最終降低到3.5 m/s。當返回艙離地面1 m時點燃4臺推力發(fā)動機，使返回艙以約2.5 m/s的速度軟著陸，此階段可看作勻減速直線運動。則關于該階段的描述正確的是(　　)
宇航員處于超重狀態(tài)
宇航員處于失重狀態(tài)
加速度大小為10 m/s2
此過程持續(xù)時間為 s
10.(多選)同一乘客三次分別乘坐不同的電梯上樓，過程中都經(jīng)歷了電梯加速上升階段，假設三次的加速度大小相同，且乘客相對電梯均靜止，如圖甲、乙、丙所示。在上述加速階段中，下列說法正確的是(　　)
三種方式乘客均受到了電梯地板的摩擦力作用
只有在甲種方式中，乘客才受到了摩擦力作用
在丙種方式中，乘客受到電梯地板的支持力最大
三種方式中的乘客均處于超重狀態(tài)
11.(10分)太空是一個微重力、高真空、強輻射的環(huán)境，人類可以利用這樣的天然實驗室制造出沒有內(nèi)部缺陷的晶體，生產(chǎn)出能承受強大拉力的細如蠶絲的金屬絲。假如未來的某天你乘坐飛船進行“微重力的體驗”行動，飛船由6 000 m的高空靜止下落，可以獲得持續(xù)25 s 之久的失重狀態(tài)，你在這段時間里可以進行關于微重力影響的實驗。已知下落的過程中飛船受到的空氣阻力為重力的，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)(5分)飛船在失重狀態(tài)下的加速度大小；
(2)(5分)飛船在微重力狀態(tài)中下落的距離。
培優(yōu)加強練
12.(10分)如圖為游樂場中的“轟天雷”，它可以急上急下，讓游客體驗超重和失重的刺激感覺。游客由靜止急升到h0＝14.4 m的高度，所用的時間t＝2 s，此上升過程可視為勻加速直線運動，取g＝10 m/s2。
(1)(3分)加速上升時游客處于什么狀態(tài)，加速下落時游客處于什么狀態(tài)(選填“超重”或“失重”)；
(2)(3分)求游客在此上升過程中加速度a的大小；
(3)(4分)若上升到h1＝10 m高度時，某一游客的鞋子不慎脫落，設該鞋子所受空氣阻力恒為其重力的0.2倍，即F阻＝0.2 mg，求鞋子落地時的速度v。
第5節(jié)　超重與失重
1.D　[超重和失重只是一種物理現(xiàn)象，物體的質(zhì)量和重力均不變；由于質(zhì)量不變，慣性不變，所以選項A、B、C錯誤，D正確。]
2.D　[小鳥從最低點運動到最高點的過程中，受到的重力不變，加速度先向上后向下，則小鳥先超重后失重，選項A、B、C錯誤，D正確。]
3.A　[降落傘未打開時，A、B兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則A、B之間安全帶的作用力為0，A正確，B、C錯誤；降落傘打開后，A、B減速下降，加速度向上，則A、B處于超重狀態(tài)，對B有T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D錯誤。]
4.B　[曲線的最低點表示拉力最小，但不為零，此時受重力和拉力的作用，不表示完全失重，故A錯誤；MN以上曲線表示拉力大于重力，加速度方向向上，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，故B正確；物體向上做減速運動時，加速度方向向下，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，故C錯誤；物體向下做減速運動時，加速度方向向上，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，故D錯誤。]
5.D　[由于人隨電梯以大小為a的加速度加速上升，所以人處于超重狀態(tài)，對人進行受力分析，設人受到的支持力為N，由牛頓第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力大小為N′＝N＝m(g＋a)，故A、B、C錯誤，D正確。]
6.D　[由題意可知，小花這段時間是處于失重狀態(tài)，故小花的加速度方向豎直向下，可能是加速向下運動，也有可能是減速向上運動，故A、B錯誤；小花所受的重力只與小花的質(zhì)量和當?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P，而這兩個物理量沒有發(fā)生變化，故C錯誤；由牛頓第二定律可得mg－N＝ma，解得a＝，方向豎直向下，故D正確。]
7.ABD　[由題圖甲可知小明處于平衡狀態(tài)，電梯此時處于靜止或勻速運動狀態(tài)，A正確；由題圖乙可知小明處于超重狀態(tài)，有向上的加速度，則電梯向上加速或向下減速，B正確，C錯誤；由題圖乙知，此時小明受到的支持力大小為N＝
590 N，則加速度大小為a＝＝0.7 m/s2，D正確。]
8.AD　[由圖乙知人的重力可由a讀出，約為1 000 N，故B錯誤；b到c的過程中，壓力從400 N增加到2 000 N，壓力先小于重力后大于重力，所以人先處于失重狀態(tài)再處于超重狀態(tài)，故A正確；從d點到e點壓力等于零，表明從d點到e點人在空中運動，d點是人雙腳離開地板的一瞬間，e點是人落回地板的一瞬間，故C錯誤；人在空中運動的時間t＝2.5 s－2 s＝0.5 s，人上升的最大高度約為h＝g＝×10× m＝0.312 5 m，故D正確。]
9.AD　[宇航員向下做勻減速直線運動，加速度方向向上，宇航員處于超重狀態(tài)，故A正確，B錯誤；設該階段的加速度大小為a，則有v－v＝－2as，解得a＝＝ m/s2＝3 m/s2，此過程持續(xù)時間為t＝＝ s＝ s，故C錯誤，D正確。]
10.CD　[電梯加速上升階段，在甲種方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙種方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙種方式中，乘客受到支持力、重力，不受摩擦力作用，故A、B錯誤；在甲種方式中，乘客受到電梯地板的支持力為N1＝mgcos θ，在乙種方式中，根據(jù)牛頓第二定律有N2－mg＝masin θ，乘客受到電梯地板的支持力為N2＝mg＋masin θ，在丙種方式中，根據(jù)牛頓第二定律有N3－mg＝ma，乘客受到電梯地板的支持力為N3＝mg＋ma，可得N111.(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)設飛船在失重狀態(tài)下的加速度大小為a，由牛頓第二定律得
mg－f＝ma
又f＝mg
解得a＝9.6 m/s2。
(2)由s＝at2得
s＝×9.6×252 m＝3 000 m。
12.(1)超重　失重　(2)7.2 m/s2 　(3)16 m/s
解析　(1)加速上升時因加速度向上，則游客處于超重狀態(tài)；加速下落時，因加速度向下，則游客處于失重狀態(tài)。
(2)根據(jù)h0＝at2
可得a＝＝ m/s2＝7.2 m/s2 。
(3)上升到h1＝10 m高度時的速度
v1＝＝ m/s＝12 m/s
鞋子上升階段根據(jù)牛頓第二定律有
mg＋F阻＝ma1
解得a1＝12 m/s2
鞋子繼續(xù)上升的高度h2＝＝ m＝6 m
鞋子下降階段根據(jù)牛頓第二定律有
mg－F阻＝ma2
解得a2＝8 m/s2
則鞋子落地的速度
v＝＝ m/s＝16 m/s。第5節(jié)　超重與失重
學習目標　1.結合生活體驗，通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象。2.理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì).3.能辨別實際生活中的超重和失重現(xiàn)象。4.通過實例掌握利用牛頓運動定律分析超重和失重問題的方法。
知識點一　超重和失重的理解與判斷
如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運動。
(1)電梯啟動瞬間加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是小？
(2)電梯勻速向上運動時，人受到的支持力與其重力大小關系是怎樣的？
(3)電梯將要到達目的地減速運動時加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是小？
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1.超重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)________物體所受重力的現(xiàn)象稱為超重。
(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直________的加速度。
2.失重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)________物體所受重力的現(xiàn)象稱為失重。
(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直________的加速度。
3.完全失重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物(或支持物)完全沒有作用力的現(xiàn)象。
說明：物體的重力始終存在，大小沒有變化。
(2)產(chǎn)生條件：a＝____，方向____________。
【思考判斷】
(1)超重就是物體受到的重力增加了。(　　)
(2)物體處于完全失重狀態(tài)時，物體的重力就消失了。(　　)
(3)物體處于超重狀態(tài)時，物體一定在上升。(　　)
(4)物體處于失重狀態(tài)時，物體可能在上升。(　　)
(5)舉重運動員高舉杠鈴靜止時處于超重狀態(tài)。(　 )
(6)跳高運動員上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)。(　　)
(7)不計空氣阻力，拋向空中的礦泉水瓶中的水，對側壁和底部的壓力都為零。(　　)
例1 (魯科版教材P146“科學書屋”改編)2022年11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，三名航天員順利進入太空，與神舟十四號飛船勝利“太空會師”，發(fā)射任務圓滿完成。則下列說法錯誤的是(　　)
A.火箭點火加速上升時航天員處于超重狀態(tài)
B.火箭點火加速上升時，加速度越大，航天員越容易受傷
C.在空間站航天員可以用天平測物體的質(zhì)量
D.航天員返回時，在打開降落傘后，返回艙在減速下降的過程中處于超重狀態(tài)
例2 (魯科版教材P147節(jié)練習5改編)如圖所示，一個盛水的容器底部有一小孔。靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設容器在下述幾種運動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則(　　)
A.容器自由下落時，小孔向下漏水
B.將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水
C.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都向下漏水
D.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都不向下漏水
1.對超重、失重的“三點”理解
(1)發(fā)生超重和失重時，物體所受的重力并沒有變化。
(2)物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運動方向無關。
(3)在完全失重狀態(tài)下，由重力引起的現(xiàn)象將消失。例如：液體的壓強、浮力將為零，水銀壓強計、天平將無法使用；擺鐘停擺；彈簧測力計不能測重力等。
2.判斷超重、失重狀態(tài)的方法
(1)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(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。
(2)從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)。
(3)注意：超重、失重與物體的運動方向(即速度方向)無關；發(fā)生超重和失重時，物體所受的重力并沒有變化。　　
訓練1 某同學站在體重計上，通過做下蹲、起立的動作來探究超重和失重現(xiàn)象。下列說法正確的是(　　)
A.下蹲過程中人始終處于超重狀態(tài)
B.起立過程中人始終處于超重狀態(tài)
C.下蹲過程中人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)
D.起立過程中人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)
訓練2 某志愿者站在力傳感器上分別完成下蹲和站起動作，計算機同時采集相應的數(shù)據(jù)，如圖所示，這是做其中一個動作時，力傳感器的示數(shù)隨時間變化的情況，下面判斷正確的是(　　)
A.這是站起過程，先失重后超重
B.這是站起過程，先超重后失重
C.這是下蹲過程，先失重后超重
D.這是下蹲過程，先超重后失重
知識點二　超重和失重的分析與計算
例3 彈簧測力計上掛一質(zhì)量為1 kg的物體，在下列各種情況下，彈簧測力計的示數(shù)為多少？(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度勻速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直下降。
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超重和失重的計算
超重和失重現(xiàn)象的實質(zhì)就是牛頓第二定律的應用，解答有關問題的步驟：
(1)分析物體運動的加速度方向。
(2)判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)。
(3)對物體進行受力分析。
(4)利用牛頓第二定律分析、求解。　　
訓練3 如圖所示，質(zhì)量為M的斜面體始終處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g，當質(zhì)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(M＋m)g
B.地面對斜面體的支持力等于(M＋m)g
C.地面對斜面體的支持力小于(M＋m)g
D.由于不知道a的具體數(shù)值，無法判斷地面對斜面體的支持力的大小與(M＋m)g的關系
隨堂對點自測
1.(超重與失重的判斷)如圖所示為小張同學在秋季運動會上跳高的情景。若忽略空氣阻力，則關于小張同學在跳高比賽過程中，說法正確的是(　　)
A.小張在下降過程中重力消失了
B.小張離地上升過程中處于失重狀態(tài)
C.小張離地上升過程中加速度方向向上
D.小張離地上升到最高點時加速度等于0
2.(超重與失重的分析) (多選)(2024·福州市高一期末)如圖所示，某高中生在自家小區(qū)住宅樓的一客梯內(nèi)研究超重和失重現(xiàn)象，將質(zhì)量為1 kg的物體懸掛在彈簧測力計上，觀察到測力計示數(shù)穩(wěn)定為12 N，則該客梯當前狀態(tài)及運行情況是(　　)
A.該客梯處于失重狀態(tài)
B.該客梯處于超重狀態(tài)
C.該客梯可能向下做勻減速直線運動
D.該客梯可能向下做勻加速直線運動
3.(超重與失重的計算)如圖所示，升降機天花板上用輕彈簧懸掛一物體，升降機靜止時彈簧伸長10 cm，運動時彈簧伸長9 cm，則升降機的運動狀態(tài)可能是(g取
10 m/s2)(　　)
A.以a＝1 m/s2的加速度加速下降
B.以a＝1 m/s2的加速度加速上升
C.以a＝9 m/s2的加速度減速上升
D.以a＝9 m/s2的加速度減速下降
第5節(jié)　超重與失重
知識點一
導學　提示　(1)電梯啟動瞬間加速度方向向上；人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。
(2)電梯勻速向上運動時，人受到的合力為零，所以支持力大小等于重力大小。
(3)減速運動時，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，支持力小于重力。
知識梳理
1.(1)大于　(2)向上　2.(1)小于　(2)向下　3.(2)豎直向下
[思考判斷] (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√
例1 C　[火箭點火加速上升時，航天員也加速上升，處于超重狀態(tài)，航天員受到的支持力大于重力，如果加速度越大，座椅對航天員的支持力也越大，航天員也越容易受傷，故A、B正確；天平是等臂杠桿，由于重力的原因而產(chǎn)生的對托盤的壓力，使得天平處于平衡狀態(tài)，在空間站里時，處于完全失重，重力全部用來提供向心力，因此用天平測物體質(zhì)量不再適用，故C錯誤；返回艙返回時，減速向下運動，其加速度向上，因此處于減速倉中的航天員處于超重狀態(tài)，故D正確。]
例2 D　[無論是讓容器自由下落，還是豎直上拋，水和容器都是處于完全失重狀態(tài)，運動情況相同。所以不管怎樣，水都不會漏下來，所以A、B、C錯誤，D正確。]
訓練1 C　[下蹲過程中，人的重心是先加速下降后減速下降，故人的加速度先向下，后向上，根據(jù)牛頓第二定律可知，人先處于失重后處于超重狀態(tài)，A錯誤，C正確；起立過程中，人的重心是先加速上升，后減速上升，故人的加速度先向上，后向下，故該過程中，人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)，B、D錯誤。]
訓練2 B　[根據(jù)題圖可知，F(xiàn)先增大，后減小，再增大，最后不變，則先超重再失重，最后平衡，加速度先向上再向下，最后為零，則該過程中先向上加速再向上減速，最后靜止，應為站起過程，故B正確。]
知識點二
例3 (1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
解析　以物體為研究對象，在運動過程中物體僅受到兩個力的作用，如圖所示。
(1)由牛頓第二定律有T1－mg＝0，得
T1＝mg＝1×10 N＝10 N
由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)等于10 N。
(2)以5m/s2的加速度勻加速上升時，若以向上為正方向，由牛頓第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5) N＝15 N。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數(shù)為15 N(超重現(xiàn)象)。
(3)以5 m/s2的加速度勻加速下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5) N＝5 N。由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)為5 N(失重現(xiàn)象)。
(4)以重力加速度g豎直下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T4＝ma2，其中a2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)為零(完全失重現(xiàn)象)。
訓練3 C　[對M和m組成的系統(tǒng)，當m具有向下的加速度而M保持平衡時，可以認為系統(tǒng)的重心向下運動，故系統(tǒng)具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，所受到的地面的支持力小于系統(tǒng)的重力，故選項C正確。]
隨堂對點自測
1.B　[小張無論是上升過程還是下降過程還是在最高點，都只受重力作用，具有豎直向下的重力加速度，處于完全失重狀態(tài)。故A、C、D錯誤，B正確。]
2.BC　[由于觀察到測力計示數(shù)比物體的重力大，故該客梯處于超重狀態(tài)，A錯誤，B正確；由牛頓第二定律F－mg＝ma知該客梯有向上的加速度，則該客梯可能向下做勻減速直線運動或向上做勻加速直線運動，C正確，D錯誤。]
3.A　[當升降機靜止時，根據(jù)胡克定律和二力平衡條件得kx1－mg＝0，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x1＝10 cm。當彈簧伸長量為x2＝9 cm時，kx2第5節(jié)　超重與失重
第五章　牛頓運動定律
1.結合生活體驗，通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象。
2.理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。
3.能辨別實際生活中的超重和失重現(xiàn)象。
4.通過實例掌握利用牛頓運動定律分析超重和失重問題的方法。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　超重和失重的分析與計算
知識點一　超重和失重的理解與判斷
知識點一　超重和失重的理解與判斷
如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運動。
(1)電梯啟動瞬間加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是小？
(2)電梯勻速向上運動時，人受到的支持力與其重力大小關系是怎樣的？
(3)電梯將要到達目的地減速運動時加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是小？
提示　(1)電梯啟動瞬間加速度方向向上；人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。
(2)電梯勻速向上運動時，人受到的合力為零，所以支持力大小等于重力大小。
(3)減速運動時，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，支持力小于重力。
1.超重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)______ 物體所受重力的現(xiàn)象稱為超重。
(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直______的加速度。
2.失重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)______ 物體所受重力的現(xiàn)象稱為失重。
(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直______的加速度。
大于
向上
小于
向下
3.完全失重現(xiàn)象
(1)定義：把物體對懸掛物(或支持物)完全沒有作用力的現(xiàn)象。
說明：物體的重力始終存在，大小沒有變化。
(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向__________。
豎直向下
【思考判斷】
(1)超重就是物體受到的重力增加了。( )
(2)物體處于完全失重狀態(tài)時，物體的重力就消失了。( )
(3)物體處于超重狀態(tài)時，物體一定在上升。( )
(4)物體處于失重狀態(tài)時，物體可能在上升。( )
(5)舉重運動員高舉杠鈴靜止時處于超重狀態(tài)。( )
(6)跳高運動員上升過程處于超重狀態(tài)，下落過程處于失重狀態(tài)。( )
(7)不計空氣阻力，拋向空中的礦泉水瓶中的水，對側壁和底部的壓力都為零。( )
×
×
×
√
×
×
√
C
例1 (魯科版教材P146“科學書屋”改編)2022年11月29日23時08分，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，三名航天員順利進入太空，與神舟十四號飛船勝利“太空會師”，發(fā)射任務圓滿完成。則下列說法錯誤的是(　　)
A.火箭點火加速上升時航天員處于超重
狀態(tài)
B.火箭點火加速上升時，加速度越大，
航天員越容易受傷
C.在空間站航天員可以用天平測物體的質(zhì)量
D.航天員返回時，在打開降落傘后，返回艙在減速下降的過程中處于超重狀態(tài)
解析　火箭點火加速上升時，航天員也加速上升，處于超重狀態(tài)，航天員受到的支持力大于重力，如果加速度越大，座椅對航天員的支持力也越大，航天員也越容易受傷，故A、B正確；天平是等臂杠桿，由于重力的原因而產(chǎn)生的對托盤的壓力，使得天平處于平衡狀態(tài)，在空間站里時，處于完全失重，重力全部用來提供向心力，因此用天平測物體質(zhì)量不再適用，故C錯誤；返回艙返回時，減速向下運動，其加速度向上，因此處于減速倉中的航天員處于超重狀態(tài)，故D正確。
例2 (魯科版教材P147節(jié)練習5改編)如圖所示，一個盛水的容器底部有一小孔。靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設容器在下述幾種運動過程中始終保持平動，且忽略空氣阻力，則(　　)
A.容器自由下落時，小孔向下漏水
B.將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水
C.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都向下漏水
D.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運動，還是向下運動，小孔都不向下漏水
D
解析　無論是讓容器自由下落，還是豎直上拋，水和容器都是處于完全失重狀態(tài)，運動情況相同。所以不管怎樣，水都不會漏下來，所以A、B、C錯誤，D正確。
1.對超重、失重的“三點”理解
(1)發(fā)生超重和失重時，物體所受的重力并沒有變化。
(2)物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運動方向無關。
(3)在完全失重狀態(tài)下，由重力引起的現(xiàn)象將消失。例如：液體的壓強、浮力將為零，水銀壓強計、天平將無法使用；擺鐘停擺；彈簧測力計不能測重力等。
2.判斷超重、失重狀態(tài)的方法
(1)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(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。
(2)從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)。
(3)注意：超重、失重與物體的運動方向(即速度方向)無關；發(fā)生超重和失重時，物體所受的重力并沒有變化。　　
C
訓練1 某同學站在體重計上，通過做下蹲、起立的動作來探究超重和失重現(xiàn)象。下列說法正確的是(　　)
A.下蹲過程中人始終處于超重狀態(tài)
B.起立過程中人始終處于超重狀態(tài)
C.下蹲過程中人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)
D.起立過程中人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)
解析　下蹲過程中，人的重心是先加速下降后減速下降，故人的加速度先向下，后向上，根據(jù)牛頓第二定律可知，人先處于失重后處于超重狀態(tài)，A錯誤，C正確；起立過程中，人的重心是先加速上升，后減速上升，故人的加速度先向上，后向下，故該過程中，人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)，B、D錯誤。
訓練2 某志愿者站在力傳感器上分別完成下蹲和站起動作，計算機同時采集相應的數(shù)據(jù)，如圖所示，這是做其中一個動作時，力傳感器的示數(shù)隨時間變化的情況，下面判斷正確的是(　　)
A.這是站起過程，先失重后超重
B.這是站起過程，先超重后失重
C.這是下蹲過程，先失重后超重
D.這是下蹲過程，先超重后失重
B
解析　根據(jù)題圖可知，F(xiàn)先增大，后減小，再增大，最后不變，則先超重再失重，最后平衡，加速度先向上再向下，最后為零，則該過程中先向上加速再向上減速，最后靜止，應為站起過程，故B正確。
知識點二　超重和失重的分析與計算
例3 彈簧測力計上掛一質(zhì)量為1 kg的物體，在下列各種情況下，彈簧測力計的示數(shù)為多少？(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度勻速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直下降。
解析　以物體為研究對象，在運動過程中物體僅受到兩個力的作用，如圖所示。
(1)由牛頓第二定律有T1－mg＝0，得
T1＝mg＝1×10 N＝10 N
由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)等于10 N。
(2)以5m/s2的加速度勻加速上升時，若以向上為正方向，由牛頓第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5) N＝15 N。由牛頓第三定律得彈簧測力計的示數(shù)為15 N(超重現(xiàn)象)。
(3)以5 m/s2的加速度勻加速下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5) N＝5 N。由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)為5 N(失重現(xiàn)象)。
(4)以重力加速度g豎直下降時，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T4＝ma2，其中a2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛頓第三定律知彈簧測力計的示數(shù)為零(完全失重現(xiàn)象)。
答案　(1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
超重和失重的計算
超重和失重現(xiàn)象的實質(zhì)就是牛頓第二定律的應用，解答有關問題的步驟：
(1)分析物體運動的加速度方向。
(2)判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)。
(3)對物體進行受力分析。
(4)利用牛頓第二定律分析、求解。　　
訓練3 如圖所示，質(zhì)量為M的斜面體始終處于靜止狀態(tài)，重力加速度為g，當質(zhì)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(M＋m)g
B.地面對斜面體的支持力等于(M＋m)g
C.地面對斜面體的支持力小于(M＋m)g
D.由于不知道a的具體數(shù)值，無法判斷地面對斜面體的支持力的大小與
(M＋m)g的關系
C
解析　對M和m組成的系統(tǒng)，當m具有向下的加速度而M保持平衡時，可以認為系統(tǒng)的重心向下運動，故系統(tǒng)具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，所受到的地面的支持力小于系統(tǒng)的重力，故選項C正確。
隨堂對點自測
2
B
1.(超重與失重的判斷)如圖所示為小張同學在秋季運動會上跳高的情景。若忽略空氣阻力，則關于小張同學在跳高比賽過程中，說法正確的是(　　)
A.小張在下降過程中重力消失了
B.小張離地上升過程中處于失重狀態(tài)
C.小張離地上升過程中加速度方向向上
D.小張離地上升到最高點時加速度等于0
解析　小張無論是上升過程還是下降過程還是在最高點，都只受重力作用，具有豎直向下的重力加速度，處于完全失重狀態(tài)。故A、C、D錯誤，B正確。
BC
2.(超重與失重的分析) (多選)(2024·福州市高一期末)如圖所示，某高中生在自家小區(qū)住宅樓的一客梯內(nèi)研究超重和失重現(xiàn)象，將質(zhì)量為1 kg的物體懸掛在彈簧測力計上，觀察到測力計示數(shù)穩(wěn)定為12 N，則該客梯當前狀態(tài)及運行情況是(　　)
A.該客梯處于失重狀態(tài)
B.該客梯處于超重狀態(tài)
C.該客梯可能向下做勻減速直線運動
D.該客梯可能向下做勻加速直線運動
解析　由于觀察到測力計示數(shù)比物體的重力大，故該客梯處于超重狀態(tài)，A錯誤，B正確；由牛頓第二定律F－mg＝ma知該客梯有向上的加速度，則該客梯可能向下做勻減速直線運動或向上做勻加速直線運動，C正確，D錯誤。
A
3.(超重與失重的計算)如圖所示，升降機天花板上用輕彈簧懸掛一物體，升降機靜止時彈簧伸長10 cm，運動時彈簧伸長9 cm，則升降機的運動狀態(tài)可能是(g取10 m/s2)(　　)
A.以a＝1 m/s2的加速度加速下降
B.以a＝1 m/s2的加速度加速上升
C.以a＝9 m/s2的加速度減速上升
D.以a＝9 m/s2的加速度減速下降
解析　當升降機靜止時，根據(jù)胡克定律和二力平衡條件得kx1－mg＝0，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x1＝10 cm。當彈簧伸長量為x2＝9 cm時，kx2課后鞏固訓練
3
D
題組一　超重和失重的理解與判斷
1.下列關于超重和失重的說法中正確的是(　　)
A.物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了
B.物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零
C.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止狀態(tài)時增加或減小了
D.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其質(zhì)量及受到的重力都沒有變化
解析　超重和失重只是一種物理現(xiàn)象，物體的質(zhì)量和重力均不變；由于質(zhì)量不變，慣性不變，所以選項A、B、C錯誤，D正確。
基礎對點練
D
2.一只小鳥飛來停在一根細樹枝上，隨樹枝上下晃動，小鳥從最低點運動到最高點的過程中(　　)
A.受到的重力先增大后減小
B.一直處于超重狀態(tài)
C.先失重后超重
D.先超重后失重
解析　小鳥從最低點運動到最高點的過程中，受到的重力不變，加速度先向上后向下，則小鳥先超重后失重，選項A、B、C錯誤，D正確。
A
3.如圖所示，A、B兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，不計空氣對人的阻力，下列說法正確的是(　　)
A.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定
為零
B.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B的重力
C.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B的重力
D.在降落傘打開后減速下降過程中，安全帶的作用力小于B的重力
解析　降落傘未打開時，A、B兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則A、B之間安全帶的作用力為0，A正確，B、C錯誤；降落傘打開后，A、B減速下降，加速度向上，則A、B處于超重狀態(tài)，對B有T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D錯誤。
B
4.圖(a)用力傳感器掛重物，圖(b)是力傳感器向上運動和向下運動時，利用計算機作出的力傳感器的拉力隨時間變化的曲線。通過觀察，下列判斷正確的是(　　)
A.曲線的最低點表示完全失重
B.MN以上曲線表示超重
C.物體向上運動時只出現(xiàn)超重現(xiàn)象
D.物體向下運動時只出現(xiàn)失重現(xiàn)象
解析　曲線的最低點表示拉力最小，但不為零，此時受重力和拉力的作用，不表示完全失重，故A錯誤；MN以上曲線表示拉力大于重力，加速度方向向上，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，故B正確；物體向上做減速運動時，加速度方向向下，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，故C錯誤；物體向下做減速運動時，加速度方向向上，出現(xiàn)超重現(xiàn)象，故D錯誤。
D
題組二　超重和失重的分析與計算
5.如圖所示，質(zhì)量為m的人站在體重計上，隨電梯以大小為a的加速度加速上升，重力加速度大小為g。下列說法正確的是(　　)
A.人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(g－a)
B.人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma
C.人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma
D.人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(g＋a)
解析　由于人隨電梯以大小為a的加速度加速上升，所以人處于超重狀態(tài)，對人進行受力分析，設人受到的支持力為N，由牛頓第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，根據(jù)牛頓第三定律，人對體重計的壓力大小為N′＝N＝m(g＋a)，故A、B、C錯誤，D正確。
D
6.在電梯內(nèi)放一體重計，電梯靜止時，小花站在體重計上示數(shù)為50 kg，電梯運動過程中，某段時間內(nèi)小花發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示，已知重力加速度為g，則在這段時間內(nèi)下列說法正確的是(　　)
ABD
7.(多選)如圖，小明為了研究超重和失重現(xiàn)象，站在電梯內(nèi)水平放置的體重計上，小明質(zhì)量為55 kg，電梯由啟動到停止的過程中，下列說法正確的是(g取
10 m/s2)(　　 )
A.由圖甲可知電梯此時處于靜止或勻速運動狀態(tài)
B.由圖乙可知小明此時一定處于超重狀態(tài)
C.由圖乙可知電梯此時一定處于加速上升狀態(tài)
D.由圖乙可知電梯此時的加速度大小約為0.7 m/s2
AD
8.(多選)(2024·貴州銅仁一中高一期末)圖甲是某人站在接有傳感器的地板上做下蹲、起跳和回落動作的示意圖，圖中的小黑點表示人的重心，圖乙是地板所受壓力隨時間變化的圖像，取重力加速度g＝10 m/s2。根據(jù)圖像分析可知(　　)
A.b到c的過程中，人先處于失重
狀態(tài)再處于超重狀態(tài)
B.人的重力可由b點讀出，約為
500 N
C.f點是人在雙腳離開地板的過程中
上升最高的點
D.人上升的最大高度約為0.312 5 m
AD
綜合提升練
CD
10.(多選)同一乘客三次分別乘坐不同的電梯上樓，過程中都經(jīng)歷了電梯加速上升階段，假設三次的加速度大小相同，且乘客相對電梯均靜止，如圖甲、乙、丙所示。在上述加速階段中，下列說法正確的是(　　)
A.三種方式乘客均受到了電梯地板的摩擦力作用
B.只有在甲種方式中，乘客才受到了摩擦力作用
C.在丙種方式中，乘客受到電梯地板的支持力最大
D.三種方式中的乘客均處于超重狀態(tài)
解析　電梯加速上升階段，在甲種方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙種方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙種方式中，乘客受到支持力、重力，不受摩擦力作用，故A、B錯誤；在甲種方式中，乘客受到電梯地板的支持力為N1＝mgcos θ，在乙種方式中，根據(jù)牛頓第二定律有N2－mg＝masin θ，乘客受到電梯地板的支持力為N2＝mg＋masin θ，在丙種方式中，根據(jù)牛頓第二定律有N3－mg＝ma，乘客受到電梯地板的支持力為N3＝mg＋ma，可得N1答案　(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)設飛船在失重狀態(tài)下的加速度大小為a，由牛頓第二定律得
mg－f＝ma
解得a＝9.6 m/s2。
培優(yōu)加強練
12.如圖為游樂場中的“轟天雷”，它可以急上急下，讓游客體驗超重和失重的刺激感覺。游客由靜止急升到h0＝14.4 m的高度，所用的時間t＝2 s，此上升過程可視為勻加速直線運動，取g＝10 m/s2。
(1)加速上升時游客處于什么狀態(tài)，加速下落時游客處于
什么狀態(tài)(選填“超重”或“失重”)；
(2)求游客在此上升過程中加速度a的大小；
(3)若上升到h1＝10 m高度時，某一游客的鞋子不慎脫落，設該鞋子所受空氣阻力恒為其重力的0.2倍，即F阻＝0.2 mg，求鞋子落地時的速度v。
答案　(1)超重　失重　(2)7.2 m/s2 　(3)16 m/s
解析　(1)加速上升時因加速度向上，則游客處于超重狀態(tài)；加速下落時，因加速度向下，則游客處于失重狀態(tài)。
鞋子上升階段根據(jù)牛頓第二定律有
mg＋F阻＝ma1
解得a1＝12 m/s2
鞋子下降階段根據(jù)牛頓第二定律有
mg－F阻＝ma2
解得a2＝8 m/s2
則鞋子落地的速度

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