考点04 超重和失重-2024年新高考物理一轮专题复习方略

04 运动和力的关系 [-考点-04-] 超重和失重 一、重力的测量 1．方法一：利用牛顿第二定律 先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量m，利用牛顿第二定律可得G＝mg. 2．方法二：利用力的平衡条件 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态．这时物体受到的重力的大小等于测力计对物体的拉力或支持力的大小． 二、超重和失重 1．视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力． 2．失重现象 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向下(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度． 3．超重现象 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向上(选填“竖直向上”或“竖直向下”)的加速度． 4．完全失重状态 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态． (2)产生条件：a＝g，方向竖直向下． 1．对视重的理解 当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了． 2． 超重、失重的比较 特征状态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 竖直向上或有竖直向上的分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a) >mg 向上加速或向下减速 失重 竖直向下或有竖直向下的分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a) <mg 向下加速或向上减速 完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、竖直上抛运动 判断超重、失重状态的方法 1．从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． 2．从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态． 3．注意：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关． 4．完全失重状态的说明：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用(如天平、液体压强计等)． 5．完全失重时重力本身并没有变化． 典例1(超重和失重的分析和判断)(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是(　　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内处于超重状态 D．不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变 典例2(超重、失重的有关计算)(多选)如图，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　) A．由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态 B．由图乙可知小明此时一定处于超重状态 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度大小约为0.7 m/s2 1．2021年9月17日，搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功．宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是(　　) A．火箭加速上升时，宇航员处于超重状态 B．火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态 2.如图所示为游乐场中的一种大型游乐设施跳楼机，它可以使人体验超重和失重．参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，升降机从静止开始经历加速、匀速、减速过程，将座椅提升到一定高度处，然后由静止释放，落到一定位置时，制动系统启动，座椅做减速运动，下降到某一高度时停下．在上述过程中，关于座椅中的人所处的状态，下列判断正确的是(　　) A．在座椅上升的整个过程中人都处于超重状态 B．在座椅减速上升的过程中人处于超重状态 C．在座椅下降的整个过程中人都处于失重状态 D．在座椅减速下降的过程中人处于超重状态 3.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是(　　) A．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零 B．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作