衔接点26 超重与失重-2025年初升高物理无忧衔接（上海专用）

衔接点26 超重与失重 初中阶段 高中阶段 无 1．结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。 2．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 初中物理 高中物理 异同点 无 超重和失重 无 初中物理无此内容。 知识点一、超重和失重 1．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。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等。 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”，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。 3．超重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g＋a）>mg （4）运动情况：向上加速，向下减速。 （5）受力图： 4．失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−a）<mg （4）运动情况：向下加速，向上减速。 （5）受力图： 5．完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力（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。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−g）=0。 （4）运动情况：自由落体运动、抛体运动、环绕地球正常运行的卫星等。 （5）受力图： 【特别提醒】（1）发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。 （2）在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。 （3）当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了。 知识点二、超重与失重的应用 一、超重和失重的判断 1．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、抛体运动 2．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。 二、超重、失重的有关计算 解决超重和失重问题的一般思路 超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时： （1）分析物体运动的加速度方向； （2）判断物体处于超重状态还是失重状态； （3）对物体进行受力分析； （4）利用牛顿第二定律分析和求解。 考点一　超重和失重的分析和判断 1．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．完全失重就是物体失去了重力 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，由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，安全带的作用力大于B的重力 C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力 D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力 4．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内 A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 5．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设箱子初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是 A．箱内物体对箱子底部始终没有压力 B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 考点二　超重、失重的有关计算 6．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（　　） A．由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 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约为0.7 m/s2 7．如图甲所示，质量为m＝60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知（　　） A．t＝0.5 s时，他的加速度为3 m/s2 B．t＝0.4 s时，他处于超重状态 C．t＝1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小是620 N D．t＝1.5 s时，他处于超重状态 8．某志愿者站在力传感器上分别完成下蹲和站起动作，计算机同时采集相应的数据，如图所示，这是做其中一个动作时，力传感器的示数随时间变化的情况，下面判断正确的是（　　） A．这是站起过程，先失重后超重 B．这是站起过程，先超重后失重 C．这是蹲下过程，先失重后超重 D．这是蹲下过程，先超重后失重 9．如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的棱长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是（　　） A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力 B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向上 C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下 D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下 10．在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示（g取10 m/s2），则： （1）电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？ （2）该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？ （3）算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 衔接点26 超重与失重 初中阶段 高中阶段 无 1．结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。 2．进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。 初中物理 高中物理 异同点 无 超重和失重 无 初中物理无此内容。 知识点一、超重和失重 1．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。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等。 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”，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。 3．超重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g＋a）>mg （4）运动情况：向上加速，向下减速。 （5）受力图： 4．失重 （1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−a）<mg （4）运动情况：向下加速，向上减速。 （5）受力图： 5．完全失重 （1）定义：物体对支持物的压力（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。 （3）视重（F ）与重力关系：F＝m（g−g）=0。 （4）运动情况：自由落体运动、抛体运动、环绕地球正常运行的卫星等。 （5）受力图： 【特别提醒】（1）发生超重或失重的现象与物体的速度方向无关，只取决于物体加速度的方向。 （2）在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会完全消失，比如物体对桌面无压力，单摆停止摆动，浸在水中的物体不受浮力等。靠重力才能使用的仪器，也不能再使用，如天平、液体气压计等。 （3）当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了。 知识点二、超重与失重的应用 一、超重和失重的判断 1．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、抛体运动 2．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。 二、超重、失重的有关计算 解决超重和失重问题的一般思路 超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时： （1）分析物体运动的加速度方向； （2）判断物体处于超重状态还是失重状态； （3）对物体进行受力分析； （4）利用牛顿第二定律分析和求解。 考点一　超重和失重的分析和判断 1．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．完全失重就是物体失去了重力 【答案】B 【解析】体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时单杠对运动员的拉力等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下降过程中都有方向竖直向下的加速度，都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内地面对运动员和杠铃的支持力等于运动员和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；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，D错误。 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，由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 【答案】D 【解析】在座椅加速上升的过程中人处于超重状态，减速上升的过程中人的加速度的方向向下，处于失重状态，故A、B错误；在座椅减速下降的过程中人所受重力小于座椅对人向上的支持力，所以加速度向上，人处于超重状态，故C错误，D正确。 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，安全带的作用力大于B的重力 C．在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力 D．在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力 【答案】A 【解析】降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：FT－mg＝ma，即FT＝mg＋ma>mg，故D错误。 4．在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，则在这段时间内 A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏同学对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下 【答案】D 【解析】体重计示数变小，是由于晓敏对体重计的压力变小了，而晓敏的重力没有改变，故选项A错误。晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小一定相等，故选项B错误。以竖直向下为正方向，有mg−F＝ma，即50g−40g＝50a，解得a＝，加速度方向竖直向下，但速度方向可能是竖直向上，也可能是竖直向下，故选项C错误，选项D正确。 5．直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。设箱子初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。在箱子下落过程中，下列说法正确的是 A．箱内物体对箱子底部始终没有压力 B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 D．若下落距离足够长，箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来” 【答案】C 【解析】箱子刚投下时不受阻力，整体加速度为g，对于物体有：mg－FN＝mg，即FN＝0，此时物体对箱子底部的压力为零，故B错，随着箱子的下落，因受空气阻力作用，对整体应用牛顿第二定律得：（M＋m）g－kv2＝（M＋m）a，随着下落速度的增大，加速度越来越小，对物体应用牛顿第二定律得：mg－FN＝ma，随着加速度的减小，支持力越来越大，由牛顿第三定律可得压力也越来越大，故A错，C对；若下落距离足够长，最后重力与阻力平衡，加速度a为零，箱子将做匀速直线运动，此时对物体有：mg＝FN，因此物体不可能“飘起来”，故D错。 考点二　超重、失重的有关计算 6．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（　　） A．由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 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约为0.7 m/s2 【答案】D 【解析】由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A错误；由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B、C错误；此时小明受到的支持力大小为FN＝59×10 N＝590 N，则加速度大小为a＝≈0.7 m/s2，D正确。 7．如图甲所示，质量为m＝60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知（　　） A．t＝0.5 s时，他的加速度为3 m/s2 B．t＝0.4 s时，他处于超重状态 C．t＝1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小是620 N D．t＝1.5 s时，他处于超重状态 【答案】B 【解析】根据速度－时间图像斜率表示加速度可知，t＝0.5 s时，他的加速度为0.3 m/s2，A错。t＝0.4 s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，B对。t＝1.1 s时他的加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600 N，C错。t＝1.5 s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，D错。 8．某志愿者站在力传感器上分别完成下蹲和站起动作，计算机同时采集相应的数据，如图所示，这是做其中一个动作时，力传感器的示数随时间变化的情况，下面判断正确的是（　　） A．这是站起过程，先失重后超重 B．这是站起过程，先超重后失重 C．这是蹲下过程，先失重后超重 D．这是蹲下过程，先超重后失重 【答案】C 【解析】根据题图可知，加速度先向下后向上，而蹲下过程，先向下加速运动，再向下减速到停止，加速度先向下再向上，先失重后超重，故C正确，A、B、D错误。 9．如图所示，小球B放在真空容器A内，球B的直径恰好等于正方体A的棱长，将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是（　　） A．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的支持力 B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的压力向上 C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下 D．若不计空气阻力，下落过程中，B对A的压力向下 【答案】C 【解析】将容器以初速度v0竖直向上抛出后，若不计空气阻力，以整体为研究对象，由牛顿第二定律知加速度为g，再以容器A为研究对象，上升和下落过程其所受合力等于其重力，则B对A没有压力，A对B也没有支持力，故A、D错误．若考虑空气阻力，以整体为研究对象，上升过程，根据牛顿第二定律有f＋mg＝ma，则上升过程加速度大于g；再以球B为研究对象，B的加速度大于g，根据牛顿第二定律，B受到的合力大于重力，故B受重力和向下的压力，A对B的压力向下，故B错误．若考虑空气阻力，以整体为研究对象，下落过程，根据牛顿第二定律有mg－f′＝ma′，则下落过程加速度小于g，再以B为研究对象，根据牛顿第二定律B受到的合力小于重力，故B受重力和向上的力，即A对B的支持力向上，B对A的压力向下，故C正确。 10．在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示（g取10 m/s2），则： （1）电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？ （2）该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？ （3）算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？ 【答案】（1）4 s　（2）30 N　不变　（3） m/s2　 m/s2 【解析】（1）由题图可知：电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程。 （2）根据题意知，在4～18 s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤受的压力大小和物体的重力相等，即G＝30 N 根据超重和失重的本质知物体的重力不变 （3）超重时：台秤对物体的支持力最大为50 N， 由牛顿第二定律得F合＝ma1，则a1＝＝ m/s2＝ m/s2， 方向竖直向上 失重时：台秤对物体的支持力最小为10 N 由牛顿第二定律得F合′＝ma2，则a2＝＝ m/s2＝ m/s2， 方向竖直向下。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$