4.6失重和超重 导学案 -2024-2025学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

粤教版（2019）必修第一册导学案 4.6失重和超重 超重和失重 1、实重：物体实际所受的重力 2、视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。（（ （视重的大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。 3、超重 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。 产生条件：物体具有向上的加速度。 4、失重 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。 产生条件：物体具有向下的加速度。 5.完全失重 定义：物体对支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）等于零的现象称为完全失重现象。 产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下。 6、超重和失重的判断方法 速度变化角度：物体向上加速或向下减速时为超重；物体向下加速或向上减速时为失重。 加速度的角度：物体具有向上的加速度时为超重；具有向下的加速度时为失重。 受力的角度：物体受到向上的拉力（或支持力）大于重力时为超重；物体受到向上的拉力（或支持力）小于重力时处于失重状态。 7、对超重和失重的理解 发生超重和失重时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变大或变小了。超重、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变化而已。 物体发生超重和失重时的运动状态： 类型 受力分析 加速度方向 视重 运动状态 超重 在竖直方向上有F-mg=ma则F=mg +ma>mg 向上 F=mg +ma 物体可能是向上加速运动或向下减速运动。 失重 在竖直方向上有 mg-F=ma,则F=mg-ma<mg 向下 F=mg-ma 物体可能是向下加速运动或向上减速运动。 完全失重 F=0，加速度a=g 竖直向下 F=0 宇宙飞船等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。 1.判断超重与失重 例1.（24-25高三上·广东江门·月考）表演“隔空取物”时，魔术师将一强磁铁藏在手心，然后靠近水平桌面上的静止金属小球的正上方，小球在他神奇的功力下向上飞起直奔他手心而去。下列说法正确的是（　　） A．小球上升过程处于超重状态 B．小球上升过程处于失重状态 C．小球上升过程先超重后失重 D．磁铁对小球的吸力大于小球对磁铁的吸力 【答案】A 【解析】ABC．小球上升的过程中受到铁对小球的吸力，且铁对小球的吸力大于其重力，故根据牛顿第二定律可得加速度向上，则小球上升过程处于超重状态，故A正确，BC错误； D．根据牛顿第三定律可得磁铁对小球的吸力等于小球对磁铁的吸力，故D错误。 故选A。 例2.（2025·福建泉州·一模）校运会是学校教育活动中的一项重要内容，对促进学生的全面发展具有重要意义。图示为某运动员跳高时成功越杆的精彩瞬间，该运动员（　　） A．在离地后上升过程中处于失重状态 B．在最高点时处于平衡状态 C．在开始下降时处于超重状态 D．落地时地面对他的支持力大于他对地面的压力 【答案】A 【解析】A．在离地后上升过程中，仅受重力，加速度竖直向下，故处于失重状态，A正确； B．在最高点时，仅受重力，处于失重状态，故B错误； C．在开始下降时，仅受重力，处于失重状态，故C错误； D．落地时地面对他的支持力等于他对地面的压力，它们是一对作用力与反作用力，故D错误。 故选A。 例3.（多选）（24-25高一上·全国·课后作业）超重和失重现象在日常生活中比较常见，关于超重和失重，下列说法正确的是（    ） A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中处于失重状态 B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中处于超重状态 C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态 D．站在匀速上升的电梯上的顾客处于超重状态 【答案】AC 【解析】A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中，竖直方向加速度向下，处于失重状态。故A正确； B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中，加速度向下，处于失重状态。故B错误； C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中，加速度向上，处于超重状态。故C正确； D．站在匀速上升的电梯上的顾客加速度为零，不超重也不失重。故D错误。 故选AC。 例4．某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．A点对应人处于失重状态 B．B点对应人在站起阶段 C．C点对应人正在蹲着不动 D．图中表示该同学完成了两次“下蹲-站起” 【答案】B 【详解】A．开始时人处于平衡状态，A点人对传感器的压力大于重力，人处于超重状态，故A错误； B．站起过程先是加速上升，处于超重状态，后再减速上升，处于失重状态，先超重再失重，对应压力先增大后减小，可知B点对应人正在站起阶段，故B正确； C．由于B点对应人正在站起阶段，C点对应平衡状态，所以C点对应人正在站着不动，故C错误； D．站起过程先是加速上升，后再减速上升，对应压力先增大后减小；下蹲过程先是加速下降，后再减速下降，对应压力先减小后增大，所以图中所示过程表示该同学完成了一次“站起-下蹲”，故D错误。 故选B。 例5．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，张同学站在体重计上，体重计示数为50kg。电梯在运动过程中，某一段时间内张同学发现体重计示数如图所示，重力加速度为g，在这段时间内下列说法正确的是（　　） A．张同学所受的重力变小了 B．张同学对体重计的压力小于体重计对张同学的支持力 C．电梯一定正在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小小于g，方向一定竖直向下 【答案】D 【详解】A．根据题意，视重小于实重，物体处于失重状态，而物体的重力保持不变，故A错误； B．张同学对体重计的压力与体重计对张同学的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故B错误； C．电梯处于失重状态时，可能向下加速，也可能向上减速，故C错误； D．根据牛顿第二定律有 所以 方向竖直向下，故D正确。 故选D。 二、超重和失重的计算 例1.（24-25高二上·浙江·月考）火箭发射时，航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中，有一段时间加速度达到了3g（g为重力加速度），重为700N的航天员，在该超重的过程中需要的支持力是（　　） A．700N B．1400N C．2100N D．2800N 【答案】D 【解析】根据牛顿第二定律 可得支持力 故选D。 例2.某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重。电梯从t=0时由静止开始运动，到t=11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示（g=10 m/s2）。则（　　） A．电梯为下降过程 B．电梯为上升过程 C．在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2 D．F3的示数为550Ｎ 【答案】AC 【详解】AB．电梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始为静止，所以电梯为匀加速下降，支持力等于重力，处于平衡状态，保持末的速度匀速直线运动，支持力大于重力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此阶段向下匀减速运动。选项A正确，B错误； CD．匀加速阶段加速度 末的速度 此阶段位移 匀速阶段位移 匀减速阶段时间 初速度为末的速度，末速度等于0，所以可得此阶段加速度 根据牛顿第二定律 代入数据计算得此时的支持力 即 此阶段位移 总位移 选项C正确，D错误。 故选AC。 例3.（24-25高一上·全国·单元测试）跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后竖直向下跌落（跌落的加速度接近g），最后将乘坐台在落地前停住的游乐设备。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为60kg的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10s末该游客口袋中的一颗糖果从口袋中恰好滑出（不考虑水平方向速度）。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，重力加速度g取。下列说法正确的是（    ） A．糖果从口袋中滑出来后，处于超重状态 B．该游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是720N C．糖果能够达到的离地最大高度是12m D．糖果在滑出口袋时的速度大小为2m/s 【答案】D 【解析】A．糖果从口袋中滑出来后，仅受重力作用，处于失重状态，故A错误； D．糖果在第10s末滑出时，有竖直向上的速度，大小为 故D正确； B．对该游客分析，由牛顿第二定律可得 解得 故B错误； C．糖果在10s内上升高度 之后以2m/s的初速度做竖直上抛运动，上升高度为 糖果能够达到的离地最大高度 故C错误。 故选D。 例4.（23-24高一上·陕西西安·期末）如图，质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。 （1）以的加速度减速上升； （2）以的加速度减速下降。 【答案】（1）30kg；（2）90kg 【解析】（1）规定初速度方向为正方向，以的加速度减速上升时，加速度方向向下，由牛顿第二定律得 解得体重计对人的支持力为 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300N，质量，即体重计示数为 (3) 以的加速度减速下降时，加速度方向向上，由牛顿第二定律得 解得体重计对人的支持力为 由牛顿第三定律得：人对体重计压力为900N，质量，即体重计示数为 三、超重和失重的图像问题 例1.（22-23高一上·湖南益阳·期末）小红和小明用体重计研究人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知升降电梯从时经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。下列说法正确的是（　　） A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态 B．升降电梯在小明观察的这段时间内向下运动 C．小红在内匀速运动的速度为 D．小红在内位移为22m 【答案】C 【解析】A．由图像可知，小红在内处于超重状态，但小红的重力保持不变，故A错误； B．由题意可知在内由静止开始匀加速运动，小红在这段时间内处于超重状态，加速度方向向上，可知升降电梯在小明观察的这段时间内向上运动，故B错误； C．小红在内的加速度大小为 可知小红在时的速度为 则小红在内匀速运动的速度为，故C正确； D．小红在内的位移为 小红在内的位移为 小红在时停止，则的位移为 小红在内位移为 故D错误。 故选C。 例2.（24-25高三上·北京顺义·月考）某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（　　） A．在0～5s内，电梯加速上升，该同学处于失重状态 B．在5s～10s内，该同学对电梯地板的压力小于其重力 C．在10s～20s内，电梯减速上升，该同学处于失重状态 D．在20s～25s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态 【答案】C 【解析】A．在0～5s内，从速度--时间图像可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故A错误； B．5～10 s内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B错误； C．在10～20s内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故C正确； D．在20～25s内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故D错误。 故选C。 例3.引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一，如图甲所示，质量为的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，由图像可知，下列说法正确的是(  ) A．时，他的加速度约为 B．，他的位移约为 C．时，他正处于失重状态 D．时，他受到单杠的作用力大小为 【答案】ABC 【详解】A．图像的斜率表示加速度，内内图像近似一条直线，可认为，内学生做匀加速运动，时，他的加速度约为 故A正确； B．图像与坐标轴围成的面积表示位移，，他的位移约为 故B正确； C．时，图像的斜率为负，他的加速度方向向下，正处于失重状态，故C正确； D．时，根据牛顿第二定律 解得 故D错误｡ 故选ABC。 例4.某人站在力传感器（连着计算机）上完成下蹲动作，计算机屏幕上显示出力传感器的示数F随时间t变化的情况如图所示，为下蹲时间。下列说法正确的是（　　） A．时间内先失重后超重 B．时间内先超重后失重 C．时刻加速度不为零 D．时刻加速度为零 【答案】D 【详解】AB．由图像可知，时间内力传感器的示数F等于人的重力G，时间内，人处于失重状态，时间内，人处于超重状态，AB错误； C．时刻，合力为零，加速度为零，速度为零，C错误； D．时间内，合力竖直向下，加速度竖直向下，加速度先增大后减小，人一直加速，时刻合力为零，加速度为零，速度最大，D正确。 故选D。 一、单选题 1．（2024高一·全国·专题练习）如图甲所示，建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处，图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，在竖直方向的运动分三段，第0～2 s为第Ⅰ段，第2～4 s为第Ⅱ段，第4～5 s为第Ⅲ段，以向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．第1 s内建筑材料的加速度大小为2 m/s2 B．第5 s内建筑材料处于超重状态 C．整个过程材料上升高度是10 m D．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度方向相反，速度方向也相反 【答案】A 【详解】A．v－t图像斜率代表加速度，第1 s内建筑材料的加速度大小为 故A正确； B．第5 s内建筑材料向上减速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误； C．v－t图像与t轴围成的面积代表位移，整个过程材料上升高度 故C错误； D．第Ⅰ段和第Ⅲ段速度均为正值，方向相同，加速度方向相反，故D错误。 故选A。 2．（23-24高一下·广东揭阳·期末）在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 【答案】A 【详解】D．突然绳子断了，表明细绳的弹力突然增大，即细绳的弹力大于重力，即电梯的加速度方向向上故D错误； ABC．由于电梯的初速度为0，加速度方向向上，可知，电梯可能是加速上升，故A正确，BC错误。 故选A。 3．（23-24高一上·广东汕头·期末）2023年10月3日杭州亚运会10m跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳裁判全给10分并获得冠军。如图1所示是她站在跳台踏板起跳的精彩瞬间，从她离开跳板开始计时，跳水过程中全红婵重心的图像可简化为如图2所示，则下列说法正确的是（　　） A．运动员在0~t2内一直下降 B．运动员0~t1内处于失重状态 C．运动员在t3时已浮出水面 D．运动员在水中的加速度逐渐增大 【答案】B 【详解】AB．由图像可知，运动员在内向上运动，加速度为重力加速度，方向向下，运动员处于失重状态，故A错误，B正确； C．由图像可知，运动员在时运动到水下最低点，故C错误； D．根据图像的切线斜率绝对值表示加速度大小，可知运动员在水中的加速度逐渐减小，故D错误。 故选B。 4．（23-24高一上·广东潮州·期末）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中到时间段图像为直线。则以下说法正确的是（    ） A．时间内，乘客处于超重状态 B．时间内，乘客处于失重状态 C．时间内，乘客处于超重状态 D．时间内，乘客的速度一直增大 【答案】A 【详解】AB．一名乘客乘坐电梯竖直上升，位移x与时间t的图像斜率表示速度，由图可知时间内，乘客向上加速，乘客处于超重，故A正确，B错误； C．由图可知时间内，斜率不变，乘客做匀速直线运动，乘客处于平衡态，故C错误； D．由图可知时间内，斜率减小，乘客向上做减速运动，速度减小，故D错误。 故选A。 5．（2023高二上·天津河北·学业考试）升降机运送重物，若以向上为正方向，通过传感器获得重物运动的图像，如图所示。由此可推断出（　　）    A．前内重物先向上运动后再向下运动 B．前内重物的位移先增大后减小 C．前10s内重物处于超重状态 D．第10s末至第20s末重物处于失重状态 【答案】C 【详解】AB．由图可知前内，重物的速度一直为正值，重物一直向上运动，位移一直增大，故AB错误； C．图象的斜率表示加速度，前10s内图象的斜率为正值，重物有向上的加速度，重物处于超重状态，故C正确； D．第10s末至第20s末，图象的斜率为零，重物的加速度为零，物体处于受力平衡状态，故D错误。 故选C。 6．（2023高二下·辽宁·学业考试）如图所示，某同学站在体重计上由静止开始下蹲，发现体重计的示数发生了变化。结合所学的知识，对该过程中示数变化的描述正确的是（　　） A．先变小后不变再变大 B．先变大后不变再变小 C．先变小后变大再变小 D．先变大后变小再变大 【答案】C 【详解】某同学站在体重计上由静止开始下蹲，人先是加速下降，有向下的加速度，此时人处于失重状态，人对体重计的压力减小，然后是减速下降，有向上的加速度，此时人处于超重状态，人对体重计的压力增加，最后静止等于他的重力。所以体重计的示数先变小后变大再变小。 故选C。 7．（23-24高一上·广东茂名·期末）如图所示，一人在电梯水平天花板上固定一弹簧测力计，并在其下方悬挂质量为1kg的重物，然后站立在水平地板上，当电梯开始运动，此人观察到测力计示数稳定为12N。已知人的质量为60kg，重力加速度，弹簧测力计自重不计。下列说法正确的是（　　） A．该电梯处于失重状态 B．该电梯一定向下做匀减速直线运动 C．电梯此时的加速度大小为，方向竖直向下 D．人对地板的压力大小为720N 【答案】D 【详解】ABC．对重物受力分析可知，其合外力方向竖直向上，故具有竖直向上的加速度，则电梯处于超重状态，由于电梯速度方向未知，故其可能向下做匀减速直线运动，也可能向上做匀加速直线运动，故ABC错误； D．对重物由牛顿第二定律有 解得 对人由牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律，人对地板的压力大小为720N，故D正确。 故选D。 8．（23-24高一下·广东韶关·期末）匹克球是一种用球拍击球的运动，它是网球、羽毛球和乒乓球的混合运动.近年来匹克球在我国部分地区逐渐成为“新晋网红运动”.若忽略空气阻力，由我们所学的物理知识可知，以下说法正确的是（　　） A．球在空中飞行时，受重力和推力的作用 B．球撞击球拍时，球拍对球的力大于球对球拍的力 C．球的速度越大，惯性越大 D．球在空中飞行时，处于失重状态 【答案】D 【详解】A．球在空中飞行时，只受重力作用，而不受推力，故A错误； B．球撞击球拍时，由牛顿第三定律可知球拍对球的力等于球对球拍的力，故B错误； C．球的惯性由质量决定，则球的速度越大，惯性依然不变，故C错误； D．球在空中飞行时，只受重力，则处于完全失重状态，故D正确。 故选D。 9．（21-22高一上·湖南益阳·期末）小华住的楼房中有一部电梯，在电梯中，他用测力计悬挂一个重物，保持测力计相对电梯静止，下列各种情况，测力计示数最小的是（　　） A．匀减速下降，加速度的大小为 B．匀加速下降，加速度的大小为 C．匀减速上升，加速度的大小为 D．匀加速上升，加速度的大小为 【答案】C 【详解】AD．对重物进行分析，受到重力与弹簧测力计的拉力作用，若加速度方向向上，即重物向上加速或向下减速时，测力计拉力大于重力，此时弹簧测力计的示数不是最小，故AD错误； BC．根据上述，若加速度方向向下，即重物向下加速或向上减速时，测力计拉力小于重力，当匀加速下降，加速度的大小为时有 当匀减速上升，加速度的大小为时有 解得 故B错误，C正确。 故选C。 10．（21-22高一上·广东深圳·期末）如图，用手平托着几本高中物理新教材，下列哪种情况下教材对手的压力比教材的重力小（　　） A．使教材匀速向上运动 B．使教材匀速向下运动 C．使教材匀加速向上运动 D．使教材匀减速向上运动 【答案】D 【详解】AB．使教材匀速向上、向下运动均处于平衡状态，支持力等于重力大小，由牛顿第三定律可知压力大小等于支持力大小，说明教材对手的压力等于教材的重力大小，故AB错误； C．使教材匀加速向上运动，合力向上，支持力大于重力大小，则压力大于重力大小，故C错误； D．使教材匀减速向上运动，合力向下，支持力小于重力大小，则压力小于重力大小，故D正确。 故选D。 11．（22-23高一上·广东惠州·期末）如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是（　　） A．A位置下降到B位置的过程中，小明的速度先增大后减小 B．床面在B位置时，小明所受合外力为零 C．小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态 D．从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向始终向下 【答案】A 【详解】A．A位置是床面未受压力的平衡位置，B位置是床面最低位置，在该过程中，合力先向下后向上，小明的速度先加速后减速，到B位置时速度减为零，故A正确； B．床面在B位置，是小明所受弹力最大的时候，此时弹力大于重力，小明所受合外力不为零，故B错误； C．小明在接触床面前处于失重状态，接触床面后，其开始时弹力小于重力，仍然处于失重状态，后来弹力大于重力，出于超重状态。所以其接触床面后先处于失重状态后处于超重状态，故C错误； D．由之前的分析可知，从接触床面开始先是弹力小于重力，此时合力向下，即加速度方向向下，之后是弹力大于重力，此时合力向上，即加速度向上。所以，从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向先向下后向上，故D错误。 故选A。 二、多选题 12．（23-24高一下·广东深圳·期末）2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场成功发射，之后准确进入奔月轨道，再经过近月制动、环月飞行、月球着陆等过程，开启世界首次月球背面采样返回之旅。探测器减速着陆的过程中，下列说法正确的有（    ） A．探测器处于超重状态 B．探测器处于失重状态 C．火箭对探测器的作用力大于探测器对火箭的作用力 D．火箭对探测器的作用力与探测器对火箭的作用力大小相等 【答案】AD 【详解】A B．探测器减速着陆的过程中，加速度向上，探测器处于超重状态，故A正确，B错误； C D．由牛顿第三定律，火箭对探测器的作用力与探测器对火箭的作用力大小相等，故C错误，D正确； 故选AD。 13．（22-23高一下·广东中山·阶段练习）某同学在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，至时间段内，体重计的示数如图所示，电梯运行的v-t图像可能是下图中的哪一个？（取电梯向下运动的方向为正）（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】由图像可知，人先超重，再平衡，最后失重，则电梯的加速度先向上，再匀速或静止，后加速度向下。 AD．若电梯向下运动，则电梯应先匀减速向下，再静止或匀速向下，最后匀加速向下，故A错误，D正确； BC．若电梯向上运动，则电梯应先匀加速向上，再匀速向上，再匀减速向上，故B正确，C错误。 故选BD。 14．（2011高三·全国·专题练习）某人在地面上用体重计称得体重为 490N。他将体重计移至电梯内称其体重，t0至 t3时间段内，体重计的示数如图所示，电梯运行的v-t 图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（    ） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】AD．由G-t图可知，t0至 t1时间段内体重计的示数为 ＞G=490N 人处于超重状态，具有竖直向上的加速度，人可能向上做匀加速直线运动或者向下做匀减速直线运动，而v-t图像的斜率表示加速度，且规定向上为正方向，故AD错误； BC．t1至 t2时间段内体重计的示数为 人处于平衡状态，人可能处于匀速直线运动或静止 t2至 t3时间段内体重计的示数为 ＜G 人处于失重状态，具有竖直向下的加速度，人可能向上做匀减直线运动或者向下做匀加速直线运动，而v-t图像的斜率表示加速度，且规定向上为正方向，故BC正确。 故选BC。 15．（23-24高一上·广东深圳·期末）质量为的同学乘坐升降电梯时，利用手机中的加速度传感器得到其加速度随时间变化的图像如图所示。若同学所受的支持力为，重力加速度为，取向下为正方向，下列说法正确的是（　　） A．内， B．内电梯一直在下降 C．内电梯处于静止状态 D．内，该同学处于超重状态 【答案】AD 【详解】A．内，电梯向下做匀加速运动，则人处于失重状态，即，选项A正确； BCD．内电梯加速度向下，可能向下加速，也可能向上减速；内电梯速度可能为零，处于静止状态，也可能处于匀速运动状态；内，电梯加速度向上，人处于超重状态，电梯可能加速上升，也可能减速下降。选项BC错误，D正确。 故选AD。 16．（23-24高一下·广东广州·开学考试）电梯的顶部悬挂一个弹簧测力计，测力计下端挂一个重物。当电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N。在某时刻，电梯中的人观察到弹簧测力计的示数为8N，此时电梯运动的（　　） A．加速上升 B．加速下降 C．减速上升 D．减速下降 【答案】BC 【详解】当电梯做匀速直线运动时，有 若电梯中的人观察到弹簧测力计的示数为8N，即弹簧拉力小于重力，此时电梯的加速度向下，所以电梯可能向下加速，也可能向上减速。 故选BC。 17．（23-24高一上·广东中山·期末）小红在学习完牛顿第二定律后使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”来测定电梯的加速度。如图所示，弹簧上端固定在电梯顶部，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺刻度处。若某次测量中当钢球与电梯相对静止时，指针位于刻度处，重力加速度大小为，则关于电梯的运动描述正确的（    ） A．电梯正在向上加速运动，加速度大小为 B．电梯正在向下加速运动，加速度大小为 C．电梯正在向上减速运动，加速度大小为 D．电梯正在向下减速运动，加速度大小为 【答案】AD 【详解】设钢球质量为m，弹簧的劲度系数为k，电梯静止时，根据平衡条件及胡克定律有 电梯运动时，根据牛顿第二定律及胡克定律有 联立解得，钢球的加速度为 ，方向竖直向上 若电梯正在向上运动，则电梯正在向上加速运动，加速度大小为；若电梯正在向下运动，则电梯正在向下减速运动，加速度大小为。 故选AD。 18．（23-24高一上·广东深圳·期末）下图是“神舟”系列飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则喷气过程中（　　） A．返回舱处于失重状态 B．返回舱处于超重状态 C．伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力 D．伞绳对返回舱的拉力等于返回舱对伞绳的拉力 【答案】BD 【详解】AB．在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，所以返回舱整体的加速度向上，气体对返回舱整体向上的作用力大于返回舱整体的重力，所以返回舱处于超重状态，故A错误，B正确； CD．伞绳对返回舱的拉力与返回舱对伞绳的拉力是相互作用力，大小相等、方向相反，故C错误，D正确。 故选BD。 16 学科网（北京）股份有限公司 $$ 粤教版（2019）必修第一册导学案 4.6失重和超重 超重和失重 1、实重：物体实际所受的重力 2、视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。（（ （视重的大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。 3、超重 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。 产生条件：物体具有向上的加速度。 4、失重 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。 产生条件：物体具有向下的加速度。 5.完全失重 定义：物体对支持物的压力（或对竖直悬挂物的拉力）等于零的现象称为完全失重现象。 产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下。 6、超重和失重的判断方法 速度变化角度：物体向上加速或向下减速时为超重；物体向下加速或向上减速时为失重。 加速度的角度：物体具有向上的加速度时为超重；具有向下的加速度时为失重。 受力的角度：物体受到向上的拉力（或支持力）大于重力时为超重；物体受到向上的拉力（或支持力）小于重力时处于失重状态。 7、对超重和失重的理解 发生超重和失重时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变大或变小了。超重、失重现象的实质是物体的实重与视重相比发生了变化而已。 物体发生超重和失重时的运动状态： 类型 受力分析 加速度方向 视重 运动状态 超重 在竖直方向上有F-mg=ma则F=mg +ma>mg 向上 F=mg +ma 物体可能是向上加速运动或向下减速运动。 失重 在竖直方向上有 mg-F=ma,则F=mg-ma<mg 向下 F=mg-ma 物体可能是向下加速运动或向上减速运动。 完全失重 F=0，加速度a=g 竖直向下 F=0 宇宙飞船等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。 1.判断超重与失重 例1.（24-25高三上·广东江门·月考）表演“隔空取物”时，魔术师将一强磁铁藏在手心，然后靠近水平桌面上的静止金属小球的正上方，小球在他神奇的功力下向上飞起直奔他手心而去。下列说法正确的是（　　） A．小球上升过程处于超重状态 B．小球上升过程处于失重状态 C．小球上升过程先超重后失重 D．磁铁对小球的吸力大于小球对磁铁的吸力 例2.（2025·福建泉州·一模）校运会是学校教育活动中的一项重要内容，对促进学生的全面发展具有重要意义。图示为某运动员跳高时成功越杆的精彩瞬间，该运动员（　　） A．在离地后上升过程中处于失重状态 B．在最高点时处于平衡状态 C．在开始下降时处于超重状态 D．落地时地面对他的支持力大于他对地面的压力 例3.（多选）（24-25高一上·全国·课后作业）超重和失重现象在日常生活中比较常见，关于超重和失重，下列说法正确的是（    ） A．高山滑雪运动员在加速下滑过程中处于失重状态 B．柱形喷泉的水在空中运动的过程中处于超重状态 C．打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态 D．站在匀速上升的电梯上的顾客处于超重状态 例4．某同学站在力传感器上连续做“下蹲-站起-下蹲-站起…”的动作。截取力传感器某一时段内的采集数据如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．A点对应人处于失重状态 B．B点对应人在站起阶段 C．C点对应人正在蹲着不动 例5．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，张同学站在体重计上，体重计示数为50kg。电梯在运动过程中，某一段时间内张同学发现体重计示数如图所示，重力加速度为g，在这段时间内下列说法正确的是（　　） A．张同学所受的重力变小了 B．张同学对体重计的压力小于体重计对张同学的支持力 C．电梯一定正在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小小于g，方向一定竖直向下 二、超重和失重的计算 例1.（24-25高二上·浙江·月考）火箭发射时，航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中，有一段时间加速度达到了3g（g为重力加速度），重为700N的航天员，在该超重的过程中需要的支持力是（　　） A．700N B．1400N C．2100N D．2800N 例2.某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重。电梯从t=0时由静止开始运动，到t=11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示（g=10 m/s2）。则（　　） A．电梯为下降过程 B．电梯为上升过程 C．在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2 D．F3的示数为550Ｎ 例3.（24-25高一上·全国·单元测试）跳楼机是用乘坐台将乘客载至高空，然后竖直向下跌落（跌落的加速度接近g），最后将乘坐台在落地前停住的游乐设备。跳楼机通过电动机将乘坐台上质量为60kg的游客送至高空。在从地面以的加速度匀加速竖直上升的过程中，在加速上升的第10s末该游客口袋中的一颗糖果从口袋中恰好滑出（不考虑水平方向速度）。假设糖果在以后的运动过程中只受重力，重力加速度g取。下列说法正确的是（    ） A．糖果从口袋中滑出来后，处于超重状态 B．该游客在加速上升的过程中，乘坐台对他的作用力是720N C．糖果能够达到的离地最大高度是12m D．糖果在滑出口袋时的速度大小为2m/s 例4.（23-24高一上·陕西西安·期末）如图，质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，重力加速度g取，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。 （1）以的加速度减速上升； （2）以的加速度减速下降。 三、超重和失重的图像问题 例1.（22-23高一上·湖南益阳·期末）小红和小明用体重计研究人在观光升降电梯中的超重和失重现象。在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时小红站在体重计上。在升降电梯运动过程中，小明观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知升降电梯从时经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动和匀减速运动，在时停止，。下列说法正确的是（　　） A．小红在内重力增加了，小红处于超重状态 B．升降电梯在小明观察的这段时间内向下运动 C．小红在内匀速运动的速度为 D．小红在内位移为22m 例2.（24-25高三上·北京顺义·月考）某同学站在电梯的水平地板上，利用速度传感器研究电梯的升降过程。取竖直向上为正方向，电梯在某一段时间内速度的变化情况如图所示。根据图像提供的信息，下列说法正确的是（　　） A．在0～5s内，电梯加速上升，该同学处于失重状态 B．在5s～10s内，该同学对电梯地板的压力小于其重力 C．在10s～20s内，电梯减速上升，该同学处于失重状态 D．在20s～25s内，电梯加速下降，该同学处于超重状态 例3.引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一，如图甲所示，质量为的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示，取，由图像可知，下列说法正确的是(  ) A．时，他的加速度约为 B．，他的位移约为 C．时，他正处于失重状态 D．时，他受到单杠的作用力大小为 例4.某人站在力传感器（连着计算机）上完成下蹲动作，计算机屏幕上显示出力传感器的示数F随时间t变化的情况如图所示，为下蹲时间。下列说法正确的是（　　） A．时间内先失重后超重 B．时间内先超重后失重 C．时刻加速度不为零 D．时刻加速度为零 一、单选题 1．（2024高一·全国·专题练习）如图甲所示，建筑工地常用吊车通过绳索将建筑材料从地面吊到高处，图乙为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，在竖直方向的运动分三段，第0～2 s为第Ⅰ段，第2～4 s为第Ⅱ段，第4～5 s为第Ⅲ段，以向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．第1 s内建筑材料的加速度大小为2 m/s2 B．第5 s内建筑材料处于超重状态 C．整个过程材料上升高度是10 m D．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度方向相反，速度方向也相反 2．（23-24高一下·广东揭阳·期末）在电梯中用细绳静止悬挂一重物，当电梯在竖直方向运动时，突然绳子断了，由此可以判断电梯此时的运动情况是（　　） A．电梯可能是加速上升 B．电梯可能是减速上升 C．电梯可能是匀速上升 D．电梯的加速度方向一定向下 3．（23-24高一上·广东汕头·期末）2023年10月3日杭州亚运会10m跳台的跳水决赛中，中国运动员全红婵完美一跳裁判全给10分并获得冠军。如图1所示是她站在跳台踏板起跳的精彩瞬间，从她离开跳板开始计时，跳水过程中全红婵重心的图像可简化为如图2所示，则下列说法正确的是（　　） A．运动员在0~t2内一直下降 B．运动员0~t1内处于失重状态 C．运动员在t3时已浮出水面 D．运动员在水中的加速度逐渐增大 4．（23-24高一上·广东潮州·期末）一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中到时间段图像为直线。则以下说法正确的是（    ） A．时间内，乘客处于超重状态 B．时间内，乘客处于失重状态 C．时间内，乘客处于超重状态 D．时间内，乘客的速度一直增大 5．（2023高二上·天津河北·学业考试）升降机运送重物，若以向上为正方向，通过传感器获得重物运动的图像，如图所示。由此可推断出（　　）    A．前内重物先向上运动后再向下运动 B．前内重物的位移先增大后减小 C．前10s内重物处于超重状态 D．第10s末至第20s末重物处于失重状态 6．（2023高二下·辽宁·学业考试）如图所示，某同学站在体重计上由静止开始下蹲，发现体重计的示数发生了变化。结合所学的知识，对该过程中示数变化的描述正确的是（　　） A．先变小后不变再变大 B．先变大后不变再变小 C．先变小后变大再变小 D．先变大后变小再变大 7．（23-24高一上·广东茂名·期末）如图所示，一人在电梯水平天花板上固定一弹簧测力计，并在其下方悬挂质量为1kg的重物，然后站立在水平地板上，当电梯开始运动，此人观察到测力计示数稳定为12N。已知人的质量为60kg，重力加速度，弹簧测力计自重不计。下列说法正确的是（　　） A．该电梯处于失重状态 B．该电梯一定向下做匀减速直线运动 C．电梯此时的加速度大小为，方向竖直向下 D．人对地板的压力大小为720N 8．（23-24高一下·广东韶关·期末）匹克球是一种用球拍击球的运动，它是网球、羽毛球和乒乓球的混合运动.近年来匹克球在我国部分地区逐渐成为“新晋网红运动”.若忽略空气阻力，由我们所学的物理知识可知，以下说法正确的是（　　） A．球在空中飞行时，受重力和推力的作用 B．球撞击球拍时，球拍对球的力大于球对球拍的力 C．球的速度越大，惯性越大 D．球在空中飞行时，处于失重状态 9．（21-22高一上·湖南益阳·期末）小华住的楼房中有一部电梯，在电梯中，他用测力计悬挂一个重物，保持测力计相对电梯静止，下列各种情况，测力计示数最小的是（　　） A．匀减速下降，加速度的大小为 B．匀加速下降，加速度的大小为 C．匀减速上升，加速度的大小为 D．匀加速上升，加速度的大小为 10．（21-22高一上·广东深圳·期末）如图，用手平托着几本高中物理新教材，下列哪种情况下教材对手的压力比教材的重力小（　　） A．使教材匀速向上运动 B．使教材匀速向下运动 C．使教材匀加速向上运动 D．使教材匀减速向上运动 11．（22-23高一上·广东惠州·期末）如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是（　　） A．A位置下降到B位置的过程中，小明的速度先增大后减小 B．床面在B位置时，小明所受合外力为零 C．小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态 D．从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向始终向下 二、多选题 12．（23-24高一下·广东深圳·期末）2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在文昌航天发射场成功发射，之后准确进入奔月轨道，再经过近月制动、环月飞行、月球着陆等过程，开启世界首次月球背面采样返回之旅。探测器减速着陆的过程中，下列说法正确的有（    ） A．探测器处于超重状态 B．探测器处于失重状态 C．火箭对探测器的作用力大于探测器对火箭的作用力 D．火箭对探测器的作用力与探测器对火箭的作用力大小相等 13．（22-23高一下·广东中山·阶段练习）某同学在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，至时间段内，体重计的示数如图所示，电梯运行的v-t图像可能是下图中的哪一个？（取电梯向下运动的方向为正）（　　） A． B． C． D． 14．（2011高三·全国·专题练习）某人在地面上用体重计称得体重为 490N。他将体重计移至电梯内称其体重，t0至 t3时间段内，体重计的示数如图所示，电梯运行的v-t 图可能是（取电梯向上运动的方向为正）（    ） A． B． C． D． 15．（23-24高一上·广东深圳·期末）质量为的同学乘坐升降电梯时，利用手机中的加速度传感器得到其加速度随时间变化的图像如图所示。若同学所受的支持力为，重力加速度为，取向下为正方向，下列说法正确的是（　　） A．内， B．内电梯一直在下降 C．内电梯处于静止状态 D．内，该同学处于超重状态 16．（23-24高一下·广东广州·开学考试）电梯的顶部悬挂一个弹簧测力计，测力计下端挂一个重物。当电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10N。在某时刻，电梯中的人观察到弹簧测力计的示数为8N，此时电梯运动的（　　） A．加速上升 B．加速下降 C．减速上升 D．减速下降 17．（23-24高一上·广东中山·期末）小红在学习完牛顿第二定律后使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”来测定电梯的加速度。如图所示，弹簧上端固定在电梯顶部，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺刻度处。若某次测量中当钢球与电梯相对静止时，指针位于刻度处，重力加速度大小为，则关于电梯的运动描述正确的（    ） A．电梯正在向上加速运动，加速度大小为 B．电梯正在向下加速运动，加速度大小为 C．电梯正在向上减速运动，加速度大小为 D．电梯正在向下减速运动，加速度大小为 18．（23-24高一上·广东深圳·期末）下图是“神舟”系列飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则喷气过程中（　　） A．返回舱处于失重状态 B．返回舱处于超重状态 C．伞绳对返回舱的拉力大于返回舱对伞绳的拉力 D．伞绳对返回舱的拉力等于返回舱对伞绳的拉力 14 学科网（北京）股份有限公司 $$