第23讲 超重与失重-【暑假自学课】2025年新高一物理暑假提升精品讲义（人教版2019）

第23讲 超重与失重 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：2大核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点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，根据G＝mg算出重力大小。 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。这是测量重力最常用的方法。 知识点2 超重和失重的理解和分析 1．人站在体重计上向下蹲的过程中，体重计的示数会变化。体重计的示数反映了人对体重计的压力。 2．超重 (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：物体具有向上的加速度。 3．失重 (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：物体具有向下的加速度。 (3)完全失重 ①定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。 ( 学霸思维： 超重或失重时 ， 物体的重力 不变，只是视重发生变化。 )②产生条件：a＝g，方向竖直向下。 ( 1 ． 视重与失重、超重 (1)视重：当物体用弹簧测力计竖直悬挂或放在水平台秤上时 ， 弹簧测力计或台秤的示数称为“视重” ， 其大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。 (2)失重：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。 (3)超重：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 ． 超重、失重现象的分析 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 向上 F ＝ m ( g ＋ a )> mg 向上加速或向下减速 失重 向下 F ＝ m ( g － a )< mg 向下加速或向上减速 完全失重 a ＝ g F ＝0 抛体、正常运行的卫星 3.两点说明 (1)处于完全失重状态时 ， 一切与重力有关的现象都消失 ， 所有依据重力原理制作的仪器都不能正常工作。比如液体对容器壁的压力消失 ， 浸在液体中的物体受到的浮力消失 ， 天平、水银气压计等仪器都不能正常使用。 (2)无论物体沿哪个方向运动 ， 只要在竖直方向有向上的加速度 ， 就处于超重状态；有向下的加速度 ， 就处于失重状态。 ) ( 洞悉 教材 ) ( 学霸思维： 判断超重、失重的方法 (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。 ) 教材习题01 设某人的质量为60，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8。 解题方法 对人进行受力分析，规定向上为正方向，列牛顿第二定律方程，求解支持力，再根据牛顿第三定律可得人对电梯的压力。 【答案】603N，方向竖直向下 教材习题02 当在盛水的塑料瓶壁上扎一个小孔时，水会从小孔喷出，但释放水瓶，让水瓶自由下落，水却不会从小孔流出。这是为什么？ 解题方法 水瓶自由下落处于完全失重状态，水之间没有相互作用，水不能流出。 【答案】当释放水瓶后，水瓶自由下落，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水(包括小孔处的水)的压强都等于大气压，水之间没有互相挤压，故水不能从瓶中流出 教材习题03 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态（如图）。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76m，当落到离地面28m的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人用手托着质量为0.2的手机，当座舱落到离地面50m的位置时，手的感觉如何？当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住手机？ 解题方法 座舱以及人、手机都在自由下落，均处于完全失重状态，因此人的手感觉不到手机的压力，通过运动学规律求解加速度，再通过牛顿第二定律求解外力。 【答案】(1)人的手感觉不到手机的压力；(2)5.4N 考点一 超重和失重的理解 1．神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（　　） A．返回舱受到的合力向下 B．返回舱处于平衡状态 C．返回舱处于失重状态 D．返回舱处于超重状态 2．如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为） B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为 3．将一弹簧测力计悬挂在升降机天花板下，弹簧下端连接一个小钢球，如果弹簧测力计示数突然变大，则此时升降机可能的运动状态是（    ） A．减速上升 B．加速下降 C．减速下降 D．匀速下降 4．如图，雪碧瓶在底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现图为（　　） A． B． C． D． 5．（多选）巴黎奥运会上，我国运动员取得了优异成绩。下列关于图中运动员的描述，正确的是（　　） A．图甲中蹦床运动员离开蹦床向上运动的过程中处于失重状态 B．图乙中举重运动员举着杠铃保持不动时处于超重状态 C．图丙中跳高运动员腾空过杆过程中处于超重状态 D．图丁中单杠运动员双手抓杆向上减速运动过程中处于失重状态 考点二 超重和失重的有关计算 6．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。电梯做匀速直线运动时，体重计的示数为。在某时刻电梯中的人观察到体重计的示数变为，g取，关于电梯的运动，以下说法正确的是（　　）    A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 C．电梯可能向下加速运动，加速度大小为 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 7．张华同学站在升降电梯内的体重秤上，电梯静止时，体重秤示数为50kg。电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重秤示数如图，重力加速度为g。则在这段时间内（　　） A．该同学所受的重力变大 B．电梯一定竖直向上运动 C．电梯的加速度大小为，方向可能竖直向上 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向上 8．人站在力传感器上完成下蹲、站起动作，观察计算机采集到的图线。如图是某人在运动过程中力传感器的示数随时间变化的情况。下列说法正确的是（　　） A．人的质量约为 B．在~内，人完成“下蹲”和“站起”两个动作 C．在下蹲过程中，人的最大加速度约为 D．在~内，人一直处于超重状态 9．（多选）一名质量为的乘客，乘坐电梯从一层到六层，如图所示。当电梯以的加速度匀加速上升时，重力加速度大小，则人对电梯的压力大小和方向正确的是（　　） A．大小为 B．大小为 C．方向为竖直向下 D．方向为竖直向上 10．（多选）如图所示，在升降机内的水平底面上安装压力传感器后，将物体G放在压力传感器上面。当升降机处于静止状态时，压力传感器的示数为80N，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．压力传感器的示数为60N时，升降机可能以的加速度减速上升 B．压力传感器的示数为60N时，升降机可能以的加速度加速上升 C．压力传感器的示数为100N时，升降机可能以的加速度加速上升 D．压力传感器的示数为100N时，升降机可能以的加速度减速上升 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道超重、失重和完全失重的定义。 2.能够在具体实例中判断超重、失重现象。 3.会利用牛顿运动定律分析超重和失重现象。 一、单选题 1．“蹦极”是一项刺激的运动，能让挑战者获得失重和超重的体验。如图，一名挑战者身系弹性绳从高处沿直线下落，依次经过a、b、c三点，运动到a点时，弹性绳刚好绷紧，运动到b点时，弹性绳上的拉力刚好等于挑战者的重力，c点为下落的最低点，不计空气阻力和弹性绳的重力，弹性绳始终在弹性限度内，则挑战者从a点运动到c点的过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先超重后失重 D．先失重后超重 2．某次实验，小明同学站在力传感器上进行起立、下蹲的动作，得到如图所示的力随时间变化的图像，下列说法能正确反映小明动作的是（　　） A．先起立，后下蹲 B．先下蹲，后起立 C．先起立，后下蹲，接着起立，再下蹲 D．先下蹲，后起立，接着下蹲，再起立 3．空间站的发射和回收过程中，航天员要承受超重或失重的考验。在某空间站竖直向上加速发射过程中，有一段时间内的加速度达到3.5g。已知空间站中航天员的质量为m，取重力加速度，则在该段时间内（　　） A．航天员处于失重状态 B．空间站对航天员的作用力大小为4.5mg C．空间站中质量为2kg的物体置于台秤上的视重为70N D．空间站对航天员的作用力大于航天员对空间站的作用力 4．图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度。根据图像分析可知（　　） A．c到d的过程中，人处于完全失重状态 B．人的重力可由b点读出，约为500N C．f点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点 D．人上升的最大高度约为0.3125m 5．在学习了超重失重之后，小明同学站在体重计上，做下蹲和起立的动作，通过力传感器采集的图像如图所示，，下列说法正确的是（    ） A．小明的体重约为90kg B．段为起立过程，段为下蹲过程 C．段为起立过程，段为下蹲过程 D．下蹲过程中一直处于超重状态 6．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为如图所示的40kg。电梯突然启动，在启动的一段时间内，该同学发现体重计示数为45kg，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．该同学的质量变大了 B．电梯启动时一定在竖直向上运动 C．电梯启动时可能在竖直向下运动 D．电梯启动时的加速度大小为2m/s2 7．如图所示，两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上。将它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是（不计空气阻力，重力加速度为g）（    ） A． B． C． D． 8．跳伞运动员从高空跳下，在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，此时下落的加速度为a，背包对运动员的压力为F。设当地的重力加速度为，背包的质量为m，则下列正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 9．如图所示，一个圆形水杯底部有一小孔，用手指堵住小孔，往杯子里倒半杯水。手指松开后，下列方式可以使水流出的是（不考虑杯子转动及空气阻力）（　　） A．匀速运动 B．竖直向下抛出 C．斜向上抛出 D．静止释放 10．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力），到回到出发点的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．上升过程A、B处于超重状态，下降过程A、B处于失重状态 B．上升和下降过程A、B两物体均为完全失重 C．上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 D．下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 11．小明拿着一个由轻质弹性细绳和一质量为的小球组成的玩具乘坐电梯，如图所示。某时刻他发现轻质弹性细绳的伸长量为电梯静止时的1.2倍，则该时刻（　　） A．小明处于超重状态 B．小明处于失重状态 C．电梯可能加速下降 D．电梯可能减速上升 12．某同学为测量电梯启动的加速度，站在电梯中的体重计上随电梯一起上升。同学静止时，体重计显示69kg，启动过程中体重计示数稳定在73kg，g取，则电梯向上启动的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 13．phyphox是一款功能强大的软件，它可以让手机充当一个真实的物理实验工具，让用户随时随地进行物理学习。该软件支持快速生成图表和文字，并进行统计分析，用户可以通过选择传感器输入来设计和分析实验，为用户提供了丰富便利的实验辅助工具。现用某款智能手机进行以下实验：在phyphox里面打开加速度传感器，用手掌平托智能手机，将其竖直向上抛出，然后在抛出点接住手机，以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示，则手机（　　）    A．在时间内手机先加速后减速 B．在时刻手机到达最高点 C．在时间内，手机处于失重状态 D．在时间内手机受到的支持力逐渐减小 二、多选题 14．实验小组利用DIS系统，观察超重和失重现象。他们在学校电梯内做实验，某次实验得到电梯内一物体v—t图像如图所示，取向上为正方向，以下说法正确的是（　　） A．s时电梯上升到最高点 B．1~3s内电梯加速上升，物体处于超重状态 C．5~7s内电梯减速下降，物体处于失重状态 D．s时电梯停止在某一层楼 15．一人乘高速电梯从顶楼开始下降，设竖直向上为加速度的正方向，在下降过程中加速度随时间变化的图线如图所示，则（　　） A．，人处于超重状态 B．，人处于超重状态 C．时人对地板的压力大于时人对地板的压力 D．时人对地板的压力大于时人对地板的压力 16．某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”，如图所示。弹簧上端固定，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20刻度处；下端悬挂质量为的钢球，静止时指针位于直尺刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g取10。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数 B．指针指在30cm刻度时，物体加速度为 C．指针指在30cm刻度时，物体处于失重状态 D．指针指在30cm刻度时，物体一定向下运动 17．质量为0.5kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.3。A的右边被一根轻弹簧用1.2N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。以下正确的是（   ） A．A受到摩擦力的大小为1.2N B．当木箱以竖直向下的加速度向下加速运动时，A失重将相对木箱向右滑动 C．当木箱以竖直向上的加速度向上加速运动时，A超重将相对木箱向右滑动 D．当木箱以水平向右的加速度向右加速运动时，A将相对木箱向左滑动 18．如图所示，家用楼梯升降椅可以沿着倾斜的直轨道运动，方便行动困难的老人上下楼。以下说法正确的是（　　） A．升降椅加速上升时，人处于失重状态 B．升降椅减速上升时，人处于失重状态 C．升降椅匀速上升时，升降椅对人的作用力竖直向上 D．升降椅加速上升时，升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上 19．质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，体重计的读数用M表示，重力加速度g取10，下列说法正确的有（　　） A．升降机以1的加速度加速上升时，人处于超重状态 B．升降机以1的加速度减速上升时，M为54kg C．升降机以1.5的加速度加速下降时，人处于超重状态 D．升降机以1.5的加速度减速下降时，M为51kg 三、解答题 20．在升降电梯的水平地板上放一电子秤，如图甲所示，某同学站在电子秤上，电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降，时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示，重力加速度，求： (1)内该同学速度的最大值； (2)内加速下降的位移大小和匀速下降的位移大小； (3)内电梯运动的距离。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第23讲 超重与失重 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：2大核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点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，根据G＝mg算出重力大小。 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。这是测量重力最常用的方法。 知识点2 超重和失重的理解和分析 1．人站在体重计上向下蹲的过程中，体重计的示数会变化。体重计的示数反映了人对体重计的压力。 2．超重 (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：物体具有向上的加速度。 3．失重 (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：物体具有向下的加速度。 (3)完全失重 ①定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。 ( 学霸思维： 超重或失重时 ， 物体的重力 不变，只是视重发生变化。 )②产生条件：a＝g，方向竖直向下。 ( 1 ． 视重与失重、超重 (1)视重：当物体用弹簧测力计竖直悬挂或放在水平台秤上时 ， 弹簧测力计或台秤的示数称为“视重” ， 其大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。 (2)失重：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。 (3)超重：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 ． 超重、失重现象的分析 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 向上 F ＝ m ( g ＋ a )> mg 向上加速或向下减速 失重 向下 F ＝ m ( g － a )< mg 向下加速或向上减速 完全失重 a ＝ g F ＝0 抛体、正常运行的卫星 3.两点说明 (1)处于完全失重状态时 ， 一切与重力有关的现象都消失 ， 所有依据重力原理制作的仪器都不能正常工作。比如液体对容器壁的压力消失 ， 浸在液体中的物体受到的浮力消失 ， 天平、水银气压计等仪器都不能正常使用。 (2)无论物体沿哪个方向运动 ， 只要在竖直方向有向上的加速度 ， 就处于超重状态；有向下的加速度 ， 就处于失重状态。 ) ( 洞悉 教材 ) ( 学霸思维： 判断超重、失重的方法 (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。 ) 教材习题01 设某人的质量为60，站在电梯内的水平地板上，当电梯以0.25的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取9.8。 解题方法 对人进行受力分析，规定向上为正方向，列牛顿第二定律方程，求解支持力，再根据牛顿第三定律可得人对电梯的压力。 【答案】603N，方向竖直向下 教材习题02 当在盛水的塑料瓶壁上扎一个小孔时，水会从小孔喷出，但释放水瓶，让水瓶自由下落，水却不会从小孔流出。这是为什么？ 解题方法 水瓶自由下落处于完全失重状态，水之间没有相互作用，水不能流出。 【答案】当释放水瓶后，水瓶自由下落，瓶和水均处于完全失重状态，瓶中各处的水(包括小孔处的水)的压强都等于大气压，水之间没有互相挤压，故水不能从瓶中流出 教材习题03 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态（如图）。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76m，当落到离地面28m的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人用手托着质量为0.2的手机，当座舱落到离地面50m的位置时，手的感觉如何？当座舱落到离地面15m的位置时，手要用多大的力才能托住手机？ 解题方法 座舱以及人、手机都在自由下落，均处于完全失重状态，因此人的手感觉不到手机的压力，通过运动学规律求解加速度，再通过牛顿第二定律求解外力。 【答案】(1)人的手感觉不到手机的压力；(2)5.4N 考点一 超重和失重的理解 1．神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（　　） A．返回舱受到的合力向下 B．返回舱处于平衡状态 C．返回舱处于失重状态 D．返回舱处于超重状态 【答案】D 【详解】返回舱减速下降，则加速度向上，合力向上，返回舱处于超重状态。 故选D。 2．如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为） B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为 【答案】D 【详解】由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态；以人为对象，根据牛顿第二定律可得 解得人受到的支持力大小为 根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为。 故选D。 3．将一弹簧测力计悬挂在升降机天花板下，弹簧下端连接一个小钢球，如果弹簧测力计示数突然变大，则此时升降机可能的运动状态是（    ） A．减速上升 B．加速下降 C．减速下降 D．匀速下降 【答案】C 【详解】以小钢球为研究对象，受到重力和弹簧的弹力。静止时，两力平衡；当弹簧测力计示数突然变大，则弹力增大，根据牛顿第二定律可知，小钢球的加速度竖直向上，故升降机可能的运动状态是加速上升或减速下降。 故选C。 4．如图，雪碧瓶在底部钻几个小孔，盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中应出现图为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】盛满水后将瓶竖直上抛，上升过程中处于完全失重状态，水不会流出。 故选A 。 5．（多选）巴黎奥运会上，我国运动员取得了优异成绩。下列关于图中运动员的描述，正确的是（　　） A．图甲中蹦床运动员离开蹦床向上运动的过程中处于失重状态 B．图乙中举重运动员举着杠铃保持不动时处于超重状态 C．图丙中跳高运动员腾空过杆过程中处于超重状态 D．图丁中单杠运动员双手抓杆向上减速运动过程中处于失重状态 【答案】AD 【详解】A．图甲中蹦床运动员离开蹦床向上运动的过程中，加速度方向向下，则运动员处于失重状态，故A正确； B．图乙中举重运动员举着杠铃保持不动时，运动员处于静止平衡状态，加速度为0，既不超重，又不失重，故B错误； C．图丙中跳高运动员腾空过杆过程中，加速度方向向下，运动员处于失重状态，故C错误； D．图丁中单杠运动员双手抓杆向上减速运动过程中，加速度方向向下，则运动员处于失重状态，故D正确。 故选AD。 考点二 超重和失重的有关计算 6．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动。电梯做匀速直线运动时，体重计的示数为。在某时刻电梯中的人观察到体重计的示数变为，g取，关于电梯的运动，以下说法正确的是（　　）    A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 C．电梯可能向下加速运动，加速度大小为 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为 【答案】B 【详解】由牛顿第二定律可得 解得加速度大小为 方向竖直向上，则电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动。 故选B。 7．张华同学站在升降电梯内的体重秤上，电梯静止时，体重秤示数为50kg。电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重秤示数如图，重力加速度为g。则在这段时间内（　　） A．该同学所受的重力变大 B．电梯一定竖直向上运动 C．电梯的加速度大小为，方向可能竖直向上 D．电梯的加速度大小为，方向一定竖直向上 【答案】D 【详解】A．由题图知，体重计示数变大，说明该同学在这段时间内处于超重状态，他对体重计的压力将变大，而他的重力没有改变，故A错误； B．该同学处于超重状态，加速度方向竖直向上，但电梯不一定竖直向上运动，也可能向下做减速运动，故B错误； CD．根据体重计示数，可知此时人的视重为，即此时人对电梯的压力为，则电梯对人的支持力为，对人根据牛顿第二定律有 方向竖直向上，也即电梯的加速度大小为，方向竖直向上，故C错误，D正确。 故选D。 8．人站在力传感器上完成下蹲、站起动作，观察计算机采集到的图线。如图是某人在运动过程中力传感器的示数随时间变化的情况。下列说法正确的是（　　） A．人的质量约为 B．在~内，人完成“下蹲”和“站起”两个动作 C．在下蹲过程中，人的最大加速度约为 D．在~内，人一直处于超重状态 【答案】C 【详解】A．人的重力约为，即人的质量约为 故A错误； BD．在内，人对传感器的压力先小于重力后大于重力，人先处于失重状态后处于超重状态，人完成的是“下蹲”动作；在内，人对传感器的压力先大于重力后小于重力，人先处于超重状态后处于失重状态，故BD错误； C．在下蹲过程中，人对传感器的最小压力约为，根据牛顿第三定律，传感器对人的最小支持力大小也约为，故人的最大加速度约为 故C正确； 故选C。 9．（多选）一名质量为的乘客，乘坐电梯从一层到六层，如图所示。当电梯以的加速度匀加速上升时，重力加速度大小，则人对电梯的压力大小和方向正确的是（　　） A．大小为 B．大小为 C．方向为竖直向下 D．方向为竖直向上 【答案】BC 【详解】以人为研究对象，根据牛顿第二定律 代入数据解得 根据牛顿第三定律可知，人对电梯的压力大小为615N，方向竖直向下。 故选BC。 10．（多选）如图所示，在升降机内的水平底面上安装压力传感器后，将物体G放在压力传感器上面。当升降机处于静止状态时，压力传感器的示数为80N，重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．压力传感器的示数为60N时，升降机可能以的加速度减速上升 B．压力传感器的示数为60N时，升降机可能以的加速度加速上升 C．压力传感器的示数为100N时，升降机可能以的加速度加速上升 D．压力传感器的示数为100N时，升降机可能以的加速度减速上升 【答案】AC 【详解】AB．当升降机处于静止状态时，压力传感器的示数 解得 当压力传感器的示数为60N时，则有 解得 方向向下，故升降机可能减速上升，故A正确，B错误； CD．当压力传感器的示数为100N时，则有 解得 方向向上，升降机可能加速上升，故C正确，D错误。 故选AC。 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道超重、失重和完全失重的定义。 2.能够在具体实例中判断超重、失重现象。 3.会利用牛顿运动定律分析超重和失重现象。 一、单选题 1．“蹦极”是一项刺激的运动，能让挑战者获得失重和超重的体验。如图，一名挑战者身系弹性绳从高处沿直线下落，依次经过a、b、c三点，运动到a点时，弹性绳刚好绷紧，运动到b点时，弹性绳上的拉力刚好等于挑战者的重力，c点为下落的最低点，不计空气阻力和弹性绳的重力，弹性绳始终在弹性限度内，则挑战者从a点运动到c点的过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先超重后失重 D．先失重后超重 【答案】D 【详解】ab段向上的弹力小于向下的重力，此时加速度向下，挑战者处于失重状态；bc段向上的弹力大于向下的重力，此时加速度向上，挑战者处于超重状态。 故选D。 2．某次实验，小明同学站在力传感器上进行起立、下蹲的动作，得到如图所示的力随时间变化的图像，下列说法能正确反映小明动作的是（　　） A．先起立，后下蹲 B．先下蹲，后起立 C．先起立，后下蹲，接着起立，再下蹲 D．先下蹲，后起立，接着下蹲，再起立 【答案】B 【详解】由图可知，前一过程中，某同学所受支持力先小于重力，再大于重力，即加速度先向下，再向上；后一过程中，某同学所受支持力先大于重力，再小于重力。 而起立过程为加速上升和减速上升；下蹲过程为加速下降和减速下降。可知，该同学先下蹲，后起立。 故选B。 3．空间站的发射和回收过程中，航天员要承受超重或失重的考验。在某空间站竖直向上加速发射过程中，有一段时间内的加速度达到3.5g。已知空间站中航天员的质量为m，取重力加速度，则在该段时间内（　　） A．航天员处于失重状态 B．空间站对航天员的作用力大小为4.5mg C．空间站中质量为2kg的物体置于台秤上的视重为70N D．空间站对航天员的作用力大于航天员对空间站的作用力 【答案】B 【详解】A．因为加速度向上，所以航天员处于超重状态，故A错误； B．对航天员根据牛顿第二定律，有 解得 故B正确； C．根据牛顿第二定律，有 解得 故C错误； D．间站对航天员的作用力与航天员对空间站的作用力大小相等、方向相反是一对作用力与反作用力，故D错误。 故选B。 4．图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度。根据图像分析可知（　　） A．c到d的过程中，人处于完全失重状态 B．人的重力可由b点读出，约为500N C．f点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点 D．人上升的最大高度约为0.3125m 【答案】D 【详解】A．c到d的过程中，压力先大于重力后小于重力，所以人先处于超重状态再处于失重状态，故A错误； B．人在a处于平衡状态，人所受支持力等于重力，根据牛顿第三定律，压力等于支持力，因此人的重力从a点读出为1000N，故B错误； C．f点对应的压力最大，大于重力，则人处于超重状态，肯定不是上升到最高点，故C错误； D．从d点到e点人在空中运动，人在空中运动的时间t=2.5s-2s=0.5s 人上升的最大高度约为 故D正确。 故选D。 5．在学习了超重失重之后，小明同学站在体重计上，做下蹲和起立的动作，通过力传感器采集的图像如图所示，，下列说法正确的是（    ） A．小明的体重约为90kg B．段为起立过程，段为下蹲过程 C．段为起立过程，段为下蹲过程 D．下蹲过程中一直处于超重状态 【答案】C 【详解】A．由图可知，小明的重力为G=600N，则小明的质量约为 故A错误； BCD．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重；起立先是向上加速再向上减速，对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲-起立的动作，AC段为起立过程，DE段为下蹲过程，故BD错误，C正确。 故选C。 6．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为如图所示的40kg。电梯突然启动，在启动的一段时间内，该同学发现体重计示数为45kg，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．该同学的质量变大了 B．电梯启动时一定在竖直向上运动 C．电梯启动时可能在竖直向下运动 D．电梯启动时的加速度大小为2m/s2 【答案】B 【详解】A．该同学的质量不变，故A错误； BC．该同学在这段时间内处于超重状态，电梯启动时一定在竖直向上运动，故B正确，C错误； D．根据牛顿第二定律，可知 其中 解得 故D错误。 故选B。 7．如图所示，两物体A、B叠放在一起，靠在竖直墙面上。将它们由静止释放，在沿粗糙墙面下落过程中，物体B的受力示意图是（不计空气阻力，重力加速度为g）（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】两物体A、B叠放在一起，在沿粗糙墙面下落过程中，由于两物体与竖直墙面之间没有压力，故没有摩擦力，两物体一起做自由落体运动，A、B之间没有弹力作用，物体B只受重力作用。 故选A。 8．跳伞运动员从高空跳下，在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，此时下落的加速度为a，背包对运动员的压力为F。设当地的重力加速度为，背包的质量为m，则下列正确的是（    ） A．， B．， C．， D．， 【答案】D 【详解】在降落伞打开之前，空气阻力忽略不计，运动员和背包只受重力，因此下落的加速度等于；此时处于完全失重状态，所以。 故选D。 9．如图所示，一个圆形水杯底部有一小孔，用手指堵住小孔，往杯子里倒半杯水。手指松开后，下列方式可以使水流出的是（不考虑杯子转动及空气阻力）（　　） A．匀速运动 B．竖直向下抛出 C．斜向上抛出 D．静止释放 【答案】A 【详解】BCD．杯子跟水做斜向上抛体运动、自由落体运动、竖直下抛运动时都只受重力，处于完全失重状态，杯子与水相对静止，因此不会有水漏出，BCD错误，； A．杯子做匀速运动，处于平衡状态，水受重力，会漏出，A正确。 故选A。 10．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力），到回到出发点的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．上升过程A、B处于超重状态，下降过程A、B处于失重状态 B．上升和下降过程A、B两物体均为完全失重 C．上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 D．下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 【答案】B 【详解】AB．上升和下降过程A、B两物体均只受重力，处于完全失重状态，故A错误，B正确； CD．上升过程中和下降过程A物体对B物体的压力均为零，故CD错误。 故选B。 11．小明拿着一个由轻质弹性细绳和一质量为的小球组成的玩具乘坐电梯，如图所示。某时刻他发现轻质弹性细绳的伸长量为电梯静止时的1.2倍，则该时刻（　　） A．小明处于超重状态 B．小明处于失重状态 C．电梯可能加速下降 D．电梯可能减速上升 【答案】A 【详解】电梯静止不动时，小球受力平衡，有 电梯运行时，轻质弹性细绳的伸长量比电梯静止时大，说明弹力变大了，由牛顿第二定律有 解得加速度大小为 方向竖直向上，故小明处于超重状态，所以电梯可能加速上升或减速下降。 故选A。 12．某同学为测量电梯启动的加速度，站在电梯中的体重计上随电梯一起上升。同学静止时，体重计显示69kg，启动过程中体重计示数稳定在73kg，g取，则电梯向上启动的加速度大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】同学静止时，体重计显示69kg，根据平衡条件有 启动过程中体重计示数稳定在73kg，根据牛顿第二定律有 其中 解得 故选C。 13．phyphox是一款功能强大的软件，它可以让手机充当一个真实的物理实验工具，让用户随时随地进行物理学习。该软件支持快速生成图表和文字，并进行统计分析，用户可以通过选择传感器输入来设计和分析实验，为用户提供了丰富便利的实验辅助工具。现用某款智能手机进行以下实验：在phyphox里面打开加速度传感器，用手掌平托智能手机，将其竖直向上抛出，然后在抛出点接住手机，以竖直向上为正方向，测得手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图所示，则手机（　　）    A．在时间内手机先加速后减速 B．在时刻手机到达最高点 C．在时间内，手机处于失重状态 D．在时间内手机受到的支持力逐渐减小 【答案】D 【详解】A．时间内手机没有离开手掌，速度向上，加速度向上，手机一直在向上加速， A错误； B．时刻手机的加速度减小，但依然向上加速运动，只不过速度的增加量逐渐减小，故时刻手机还在上升，并未达到最高点，B错误； C．时间内加速度先向上再向下，则手机应处于先超重再失重状态，C错误； D．时间内加速度向上，根据牛顿第二定律，则有 随着a的减小，手机受到支持力会减小，时间内加速度向下，同理可得随着a的增大，手机受到支持力也会减小，D正确。 故选D。 二、多选题 14．实验小组利用DIS系统，观察超重和失重现象。他们在学校电梯内做实验，某次实验得到电梯内一物体v—t图像如图所示，取向上为正方向，以下说法正确的是（　　） A．s时电梯上升到最高点 B．1~3s内电梯加速上升，物体处于超重状态 C．5~7s内电梯减速下降，物体处于失重状态 D．s时电梯停止在某一层楼 【答案】BD 【详解】A．时电梯上升的速度从最大开始向上减速，未达到最高点，故A错误； B．内电梯加速上升，则加速度向上，物体处于超重状态，故B正确； C．内电梯减速上升，加速度向下，物体处于失重状态，故C错误； D．时电梯的速度减小为，则电梯停止在某一层楼，故D正确。 故选BD。 15．一人乘高速电梯从顶楼开始下降，设竖直向上为加速度的正方向，在下降过程中加速度随时间变化的图线如图所示，则（　　） A．，人处于超重状态 B．，人处于超重状态 C．时人对地板的压力大于时人对地板的压力 D．时人对地板的压力大于时人对地板的压力 【答案】BC 【详解】A．人的加速度向下，人处于失重状态，故A错误； B．人的加速度向上，人处于超重状态，故B正确； C．由牛顿第二定律，有 可得人对地板的压力为 由图可知t=1s时的加速度小于t=3s时的加速度，所以t=1s时人对地板的压力大于t=3s时人对地板的压力，故C正确； D．由牛顿第二定律，有 可得人对地板的压力为 由图可知t=14s时的加速度小于t=16s时的加速度，所以t=14s时人对地板的压力小于t=16s时人对地板的压力，故D错误。 故选BC。 16．某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”，如图所示。弹簧上端固定，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20刻度处；下端悬挂质量为的钢球，静止时指针位于直尺刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g取10。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数 B．指针指在30cm刻度时，物体加速度为 C．指针指在30cm刻度时，物体处于失重状态 D．指针指在30cm刻度时，物体一定向下运动 【答案】ABC 【详解】A．根据胡克定律 解得弹簧的劲度系数为 故A正确； B．指针位于直尺30cm刻度时，根据牛顿第二定律 解得30cm刻度对应的加速度为 故B正确； CD．指针位于直尺30cm刻度时，求得加速度大小为，方向竖直向下，则物体处于失重状态，而物体可以向下加速运动，也可以向上做减速运动，故C正确，D错误。 故选ABC。 17．质量为0.5kg的物块A放在一个纵剖面为矩形的静止木箱内，A和木箱水平底面之间的动摩擦因数为0.3。A的右边被一根轻弹簧用1.2N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。以下正确的是（   ） A．A受到摩擦力的大小为1.2N B．当木箱以竖直向下的加速度向下加速运动时，A失重将相对木箱向右滑动 C．当木箱以竖直向上的加速度向上加速运动时，A超重将相对木箱向右滑动 D．当木箱以水平向右的加速度向右加速运动时，A将相对木箱向左滑动 【答案】AD 【详解】A．物块A能保持静止，根据平衡条件可知此时弹簧弹力等于物块与木箱间的摩擦力，则有 方向向左，故A正确； B．当木箱以竖直向下的加速度向下加速运动时，根据牛顿第二定律有 解得 此时的最大静摩擦力 即A失重，压力减小，最大摩擦力大于弹簧的拉力，A相对木箱静止，故B错误； C．当木箱以竖直向上的加速度向上加速运动时，根据牛顿第二定律有 解得 即A超重，压力增大，故最大静摩擦力增大，且最大静摩擦力大于木箱静止时的摩擦力，故A相对木箱位置不变，故C错误； D．木箱做水平向右速匀加速运动，以物块为研究对象，设物块相对木箱静止的最大加速度大小为，根据牛顿第二定律有 解得 故A将相对木箱向左滑动，故D正确。 故选AD。 18．如图所示，家用楼梯升降椅可以沿着倾斜的直轨道运动，方便行动困难的老人上下楼。以下说法正确的是（　　） A．升降椅加速上升时，人处于失重状态 B．升降椅减速上升时，人处于失重状态 C．升降椅匀速上升时，升降椅对人的作用力竖直向上 D．升降椅加速上升时，升降椅对人的作用力沿楼梯斜向上 【答案】BC 【详解】A. 升降椅加速上升时，加速度向上，人处于超重状态，A错误； B. 当升降椅减速上升时，加速度向下，人处于失重状态，B正确； C. 当升降椅匀速上升时，人处于平衡状态，升降椅对人的力与人受到的重力平衡，竖直向上，C正确； D. 升降椅加速上升时，升降椅对人的作用力为支持力和摩擦力，合力斜向上，但不沿楼梯，因为升降椅对人的支持力、摩擦力和人的重力三个力的合力才沿楼梯向上，D错误。 故选BC。 19．质量为60kg的人站在升降机中的体重计上，体重计的读数用M表示，重力加速度g取10，下列说法正确的有（　　） A．升降机以1的加速度加速上升时，人处于超重状态 B．升降机以1的加速度减速上升时，M为54kg C．升降机以1.5的加速度加速下降时，人处于超重状态 D．升降机以1.5的加速度减速下降时，M为51kg 【答案】AB 【详解】A．升降机以1的加速度加速上升时，加速度向上，则人处于超重状态，选项A正确； B．升降机以1的加速度减速上升时，加速度向下，人处于失重状态，则 解得F=540N 可知M为54kg，选项B正确； C．升降机以1.5的加速度加速下降时，加速度向下，人处于失重状态，选项C错误； D．升降机以1.5的加速度减速下降时，加速度向上，人处于超重状态，则 解得F=690N 可知M为69kg，选项D错误。 故选AB。 三、解答题 20．在升降电梯的水平地板上放一电子秤，如图甲所示，某同学站在电子秤上，电梯静止时电子秤的示数为。时刻电梯由静止开始下降，时间内电子秤示数随时间的变化图像如图乙所示，重力加速度，求： (1)内该同学速度的最大值； (2)内加速下降的位移大小和匀速下降的位移大小； (3)内电梯运动的距离。 【答案】(1)1.25m/s (2)0.625m，2.5m (3)3.75m 【详解】（1）内对该同学由牛顿第二定律 解得加速度大小 1s末的速度 内匀速下降；内减速下降，加速度大小 则4s末速度为 则该同学速度的最大值1.25m/s。 （2）内加速下降的位移大小 匀速下降的位移大小 （3）电梯减速运动的位移 可得内电梯运动的距离 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$