第4章 第6节 失重和超重 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第一册（粤教版）

第六节　失重和超重 核心素养导学 物理观念 (1)知道测量重力的两种方法。 (2)知道失重、超重和完全失重现象及其产生条件。 科学思维 (1)会应用牛顿第二定律分析失重和超重现象发生的动力学原因,理解失重和超重现象的本质。 (2)了解失重和超重现象在各个领域的应用,解释生活中的失重和超重现象。 科学探究 (1)通过体验或者实验,认识失重和超重现象。 (2)通过观察体重计示数的变化,理解失重和超重现象产生的条件。 科学态度与责任 (1)培养从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。 (2)培养用科学知识解释生活现象的能力,激发学习热情和兴趣。 预计教材·填一填 一、失重和超重现象 1.体重计测体重的原理:当人静止在体重计上时,其重力的大小与体重计对他竖直向上的支持力的大小相等。 2.实验观察体重计示数的变化 (1)人在体重计上迅速蹲下的过程中:示数先减小后增大。 (2)人在体重计上迅速站起的过程中:示数先增大后减小。 (3)体重计示数变化的实质:不是人质量的变化,也不是人重力的变化,而是人对体重计的压力的变化。 3.失重和超重的定义 (1)失重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受的重力的现象。 (2)超重现象:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象。 [微点拨] (1)重力是地球对物体的吸引产生的,而质量是物质的基本属性。 (2)重力与物体的位置和距地面的高度有关,而质量不随位置和运动状态的变化而变化。 二、失重和超重现象产生的条件 1.无论物体出现超重现象还是失重现象,都不是取决于速度的方向,而是取决于加速度的方向。 2.当物体加速上升或减速下降时,即有向上的加速度时,物体出现超重现象。 3.当物体加速下降或减速上升时,即有向下的加速度时,物体出现失重现象。 三、失重和超重现象的解释　完全失重现象 1.失重现象:物体具有向下的加速度a,则G-T=ma,可得:T=G-ma。 2.超重现象:物体具有向上的加速度a,则T-G=ma,可得:T=G+ma。 3.完全失重现象 (1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的现象,是失重现象中的极限。 (2)微重力状态:接近完全失重的状态。 (3)完全失重状态实例:当航天器进入太空后,其中的人和物体则处于完全失重状态。 情境创设·想一想 1.如图所示为运动员在跳远比赛中的照片。 请对以下结论作出判断: (1)运动员起跳时地面对运动员的支持力大于运动员的重力。 (√) (2)运动员腾空过程中处于平衡状态。 (×) (3)运动员落地时处于超重状态。 (√) (4)运动员与地面接触时地面对运动员的支持力始终等于运动员的重力。 (×) 2.在乘用竖直升降电梯上下楼时,你是否有这样的感觉:在电梯上升时,开始时觉得自己有“向下坠”的感觉,好像自己变重了,快到目的楼层时又觉得自己有“向上飘”的感觉,好像自己变轻了。下楼时,在电梯下降时,开始觉得有种“向上飘”的感觉,背的书包也感觉变“轻”了,快到目的楼层时,觉得自己有种“向下坠”的感觉,背的书包也似乎变“重”了。 (1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何?人处于超重还是失重状态? (2)电梯向上将要到达目的楼层减速运动时加速度方向如何?人处于超重还是失重状态? (3)电梯下降启动的瞬间和到达目的楼层前减速运动时,人处于超重还是失重状态? 提示:(1)竖直向上,超重。 (2)竖直向下,失重。 (3)向下启动瞬间,加速度向下,失重;向下减速运动时加速度向上,超重。 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 新知学习(一)　对超重、失重现象的理解 [任务驱动] 现用弹簧测力计测一物体所受重力。 (1)突然向上加速,弹簧测力计的示数如何变化? (2)突然向下加速,弹簧测力计的示数如何变化? (3)若将弹簧测力计和物体一起释放,弹簧测力计的示数如何变化? 提示:(1)变大。　(2)变小。　(3)变为零。 [重点释解] 1.对超重、失重和完全失重的认识 超重 失重 完全失重 受力情况 受到的支持力(拉力)大于重力 受到的支持力(拉力)小于重力 受到的支持力(拉力)等于零 运动情况 加速度竖直向上或有竖直向上分量 加速度竖直向下或有竖直向下分量 加速度大小为g,方向竖直向下 2.对超重和失重现象的理解 (1)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力始终不变,只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化,看起来物重好像有所增大或减小。 (2)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关,只取决于物体加速度的方向。 [针对训练] 1.关于超重和失重,下列说法正确的是 (　 ) A.物体处于失重状态时,所受重力减小;处于超重状态时,所受重力增大 B.站在减速下降的升降机中的人处于失重状态 C.被踢出去的足球(不计空气阻力)在飞行过程中处于失重状态 D.举重运动员双手举住杠铃不动时处于超重状态 解析:选C　加速度方向向下,物体处于失重状态,加速度方向向上,物体处于超重状态,超重和失重并非物体的重力增大或减小,而是使悬挂物(或支持面)的弹力增大或减小,A错误;站在减速下降的升降机中的人,其加速度方向竖直向上,即处于超重状态,B错误;被踢出去的足球在飞行过程中只受到重力作用,其加速度为重力加速度g,故其处于完全失重状态,C正确;举重运动员双手举住杠铃不动时,处于平衡状态,加速度为零,D错误。 2.(多选)某同学乘坐电梯时,突然感到背上的背包变轻了,这一现象表明 (　 ) A.电梯可能在减速上升 B.该同学处于失重状态 C.电梯的加速度方向向上 D.该同学对电梯地板的压力大于地板对该同学的支持力 解析:选AB　突然感到背上的背包变轻了,所以人和背包处于失重状态,则电梯的加速度的方向向下,电梯可能向下加速运动,也可能向上减速运动,故A、B正确,C错误;该同学对电梯地板的压力和地板对该同学的支持力是作用力与反作用力,总是大小相等,方向相反,故D错误。 3.如图所示,小孩在蹦床上沿竖直方向蹦跳,对其从最低点到离开床面的过程,下列说法正确的是 (　 ) A.小孩一直处于超重状态 B.小孩一直处于失重状态 C.小孩会经历先超重后失重的过程 D.小孩刚离开蹦床时的速度最大 解析:选C　开始小孩受到的弹力大于重力,向上加速,小孩处于超重状态;当小孩受到的弹力小于重力时,向上减速,小孩处于失重状态,小孩经历先超重后失重的过程,故A、B错误,C正确;当小孩所受弹力等于重力时,加速度为零,速度最大,故D错误。 新知学习(二)　超重和失重现象的比较和应用 [典例体验] [典例]　(2024·中山高一阶段练习)物理课学习超重与失重现象后,某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下,发现从电梯上升到停止的过程中,他经历了先加速再匀速最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层(他住18层)的过程中,有明显减速的感觉。有一天,该同学用手机测出电梯减速时的加速度大小为0.5 m/s2,已知该同学的质量为60 kg,g=10 m/s2。求: (1)电梯从17层到18层减速过程中,该同学处于超重状态还是失重状态; (2)减速过程中,该同学对电梯底面的压力大小; (3)电梯以多大的加速度减速时,电梯底面对他的支持力为零。 [解析]　(1)电梯从17层到18层减速过程中,加速度向下,所以该同学处于失重状态。 (2)减速过程中,对该同学,根据牛顿第二定律有 mg-FN=ma 代入数据解得FN=m(g-a)=60×(10-0.5)N=570 N,根据牛顿第三定律得该同学对电梯底面的压力大小为FN'=FN=570 N。 (3)电梯底面对人的支持力为零时,根据牛顿第二定律有mg=ma',解得a'=10 m/s2。 [答案]　(1)失重状态　(2)570 N　(3)10 m/s2 [系统归纳] 1.平衡、超重、失重、完全失重状态的比较 　　特征 状态　　 加速度 运动情况 受力图 F与重力 大小关系 平衡 a=0 静止或匀速直线运动 F=mg 超重 方向 向上 向上加速, 向下减速 F=m(g+a) >mg 失重 方向 向下 向下加速, 向上减速 F=m(g-a)< mg(a<g) 完全失重 a=g 自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星 F=0 2.超重和失重的判断方法 　　[特别提醒]　在完全失重状态下: (1)平常由重力产生的一切物理现象都会消失。例如:单摆停止摆动、液体对器壁没有压强、浸在液体中的物体不受浮力等。 (2)工作原理与重力有关的仪器也不能使用。例如:天平、液体气压计等。注意弹簧测力计不能测量重力,但可以测量拉力。 [针对训练] 1.(多选)小明站在电梯内的体重计上,电梯静止时体重计示数为50 kg,若电梯在竖直方向运动过程中,他看到体重计的示数为45 kg,取重力加速度g=10 m/s2。下面说法中正确是 (　 ) A.电梯可能在加速上升,加速度大小为9 m/s2 B.电梯可能在加速下降,加速度大小为1 m/s2 C.电梯可能在减速上升,加速度大小为1 m/s2 D.电梯可能在减速下降,加速度大小为9 m/s2 解析:选BC　小明的体重为50 kg,体重计的示数为45 kg,说明电梯有向下的加速度,电梯处于失重状态,运动情况可能为向上减速或向下加速;小明受支持力和重力,由牛顿第二定律可知其加速度大小a== m/s2=1 m/s2,故B、C正确,A、D错误。 2.(2025·韶关高一检测)2025年4月7日,国际体联蹦床世界杯里乔内站落下帷幕,中国蹦床队以1金2银收官。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示,忽略空气阻力,g取10 m/s2,则以下说法正确的是 (　 ) A.1.0 s到1.2 s之间运动员处于失重状态 B.1.0 s到1.2 s之间运动员处于超重状态 C.在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8 m D.在图示的运动过程中,运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2 m 解析:选D　蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等,可知1.0 s到1.2 s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大,过程为运动员开始接触蹦床至到达最低点,根据牛顿第二定律,该段过程运动员先向下加速后减速,加速度先向下后向上,先失重后超重,故A、B错误;根据题图可知,运动员从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为t=1.6 s,该段时间运动员做竖直上抛运动,故离开蹦床后上升的最大高度为h=g·=3.2 m,故C错误,D正确。 新知学习(三)　超重、失重现象的图像问题 [典例体验] [典例]　如图所示为阿联酋迪拜哈利法塔,又称“迪拜塔”,塔高828 m,为世界第一高楼。楼层总数162层,配备56部电梯,最高速可达17.4 m/s。游客乘坐观光电梯大约1 min就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力,已知电梯在t=0时由静止开始上升,其加速度a与时间t的关系如图所示。下列相关说法正确的是 (　 ) A.t=6 s时,电梯处于失重状态 B.7~53 s时间内,绳索拉力最小 C.t=59 s时,电梯处于超重状态 D.t=60 s时,电梯速度恰好为0 [解析]　根据a⁃t图像可知当t=6 s时,电梯的加速度向上,电梯处于超重状态,故A错误;53~55 s时间内,加速度的方向向下,电梯处于失重状态,绳索的拉力小于重力;而7~53 s时间内,a=0,电梯处于平衡状态,绳索拉力等于电梯的重力,大于电梯失重时绳索的拉力,所以这段时间内绳索拉力不是最小,故B错误;t=59 s时,电梯减速向上运动,a<0,加速度方向向下,电梯处于失重状态,故C错误;根据a⁃t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量,由几何知识可知,60 s内a⁃t图像与坐标轴所围的面积代数和为0,所以速度的变化量为0,而电梯的初速度为0,所以t=60 s时,电梯速度恰好为0,故D正确。 [答案]　D [系统归纳] 　　超重和失重现象的图像问题的分析方法 (1)通过读取图像信息,获取不同阶段的受力情况,特别是和重力大小相比较。 (2)分别构建匀变速直线运动或匀速直线运动模型,利用牛顿第二定律求解不同阶段的加速度。 [针对训练] 1.(多选)一位乘客乘坐竖直电梯上楼,电梯的位移大小s与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是 (　 ) A.0~t1时间内,乘客处于超重状态 B.t1~t2时间内,乘客处于失重状态 C.t2~t3时间内,乘客处于失重状态 D.t3~t4时间内,乘客处于超重状态 解析:选AC　因为s⁃t图像的斜率等于速度,则0~t1时间内,电梯速度向上增加,则加速度向上,乘客处于超重状态,A正确;t1~t2时间内,电梯匀速上升,则加速度为零,乘客处于平衡状态,B错误;t2~t3时间内,电梯速度向上减速,则加速度向下,乘客处于失重状态,C正确;t3~t4时间内,电梯静止,乘客处于平衡状态,D错误。 2.(2025·梅州期末)2024年6月,中国无人机成功飞越了“世界之巅”。某次无人机从地面静止开始竖直向上飞行,如图所示为其运动的v⁃t 图像,其中AB段为直线。则无人机 (　 ) A.在t2时刻离地面最高 B.在t3~t4时间内处于超重状态 C.在t1~t2时间内处于超重状态 D.在t4~t5时间内受到的合外力越来越小 解析:选C　由题图可知,无人机在0~t5时间内一直向上运动,所以在t2时刻离地面不是最高,故A错误;由题图可知,无人机在t3~t4时间内向上做减速运动,加速度方向向下,处于失重状态,故B错误;由题图可知,无人机在t1~t2时间内向上做加速运动,加速度方向向上,处于超重状态,故C正确;根据v⁃t图像的切线斜率绝对值表示加速度大小,由题图可知,无人机在t4~t5时间内的加速度保持不变,根据牛顿第二定律可知,无人机受到的合外力保持不变,故D错误。 3.(多选)某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度,得到了图1所示的图线(规定竖直向上为正方向),为了简化问题研究,将图线简化为图2所示的图像。已知t=0时电梯处于静止状态,则以下判断正确的是 (　 ) A.t=5 s时电梯处于超重状态 B.8~9 s内电梯在做减速运动 C.10~15 s内电梯在下行 D.17~20 s内电梯在上行 解析:选AD　t=5 s时加速度方向向上,则电梯处于超重状态,A正确;8~9 s内电梯的加速度为正,则电梯在加速上行,B错误;10~15 s内电梯的加速度为零,则电梯在匀速上行,C错误;17~20 s内电梯的加速度向下,则电梯在减速上行,D正确。 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉物理观念——完全失重状态下的物理现象 1.(选自教科版教材“活动”)如图所示,把矿泉水瓶的上部挖一个小孔,下部挖几个小孔,装入水后,水将射出来。用手把上部的小孔堵住时,下部小孔的水不能流出。松开手使瓶子从高处自由下落,可以发现下落过程中水不流出。做一做并解释其原因。 提示:瓶子从高处自由下落时,水处于完全失重状态,不会对瓶子底部及侧面产生压力,故小孔处不会有水流出。 ◉科学思维——生活中的超重和失重 2.(选自鲁科版教材课后练习)如图所示,用一根绳子提一桶水,桶和桶中水的总质量为 5 kg。假定绳子能够承受的最大拉力为 52.5 N,取重力加速度g=9.8 m/s2,若将水桶从静止开始以 1.5 m/s2的加速度匀加速提起,请通过计算说明绳子是否会断开。 提示:取竖直向上为正方向,水桶受到竖直向上的拉力F,竖直向下的重力mg作用,由牛顿第二定律得:F-mg=ma。解得F=m(g+a)=56.5 N>52.5 N,故提水桶的绳子会断开。 ◉科学态度与责任——航天器中的超重和失重 3.(选自鲁科版教材“科学书屋”)航天器加速升空和减速返回地面时,其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着,在超重情况下,会出现足部血压升高、头部供血不足等现象,轻则引起视觉障碍,重则发生晕厥。因此,航天员应平躺于座椅上(如图甲),这样可减轻超重对人体的影响。 航天器进入轨道后,所有物体都近似处于完全失重状态。观看我国航天员王亚平进行太空授课的视频,你会发现若干失重现象:悬浮于空中的圆形水球(如图乙)、不断转圈的单摆、飘来飘去的航天员等。这些都是我们在地面上无法体验到的完全失重现象。 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.如图所示为运动员跳高时的精彩瞬间,下列说法正确的是 (　 ) A.运动员在最高点处于平衡状态 B.运动员在下降过程中处于超重状态 C.运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态 D.运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力 解析:选C　运动员在最高点只受重力作用,不是处于平衡状态,A错误;运动员在下降过程中加速度向下,处于失重状态,B错误;运动员起跳以后在上升过程中加速度向下,处于失重状态,C正确;运动员起跳时加速上升,则地面对他的支持力大于他所受的重力,D错误。 2.(2025·广东花都期末)如图甲所示,某宇航员在特定座椅上做竖直方向上的冲击耐力训练。图乙为该宇航员在做冲击耐力训练过程中的加速度a随时间t变化的图像。已知训练开始前宇航员处于静止状态,宇航员(含装备)质量为M,重力加速度大小为g,以竖直向上为正方向,不计空气阻力,下列说法正确的是 (　 ) A.0~t0时间内,宇航员处于失重状态 B.t0~2t0时间内,宇航员处于失重状态 C.t=t0时,座椅对宇航员的支持力为6Mg D.t=t0时,座椅对宇航员的支持力为7Mg 解析:选D　由题图乙可知,0~t0时间内,加速度竖直向上,宇航员处于超重状态,故A错误;由题图乙可知,t0~2t0时间内,加速度竖直向上,宇航员处于超重状态,故B错误;在t=t0时,对宇航员,根据牛顿第二定律可得N-Mg=Ma=6Mg,解得座椅对宇航员的支持力为N=7Mg,故C错误,D正确。 [课时跟踪检测] 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.某校把跳长绳作为一项常规运动项目,其中一种运动方式为,一支队伍抽12人一起进长绳,计同步一起跳的个数,在某次比赛中该校高一(五)班一次性跳了59下,根据跳绳的过程中情景,下列说法正确的是 (　 ) A.学生起跳离开地面前的瞬间,学生受到的重力与地面对学生的支持力大小相等 B.学生起跳离开地面前的瞬间,学生处于失重状态 C.学生起跳离开地面前的瞬间,学生对地面的压力就是学生受到重力 D.学生从最高点开始下落的过程中,先处于完全失重,再处于失重,最后再处于超重状态 解析:选D　学生起跳离开地面前的瞬间,学生有向上的加速度,处于超重状态,根据牛顿第二定律知学生受到的重力小于地面对学生的支持力,故A、B错误;学生起跳离开地面前的瞬间,学生对地面的压力施力物体是人,受力物体是接触的地面,而学生受到的重力的施力物体是地球,不是同一个力,C错误;学生从最高点开始下落的过程中,先向下加速,加速度逐渐减小到零后反向增大,向下先加速再减速到速度为零,加速度先向下减小,然后向上增大,所以先处于完全失重,接着处于失重,最后再处于超重状态,D正确。 2.(多选)用火箭竖直上升发射飞船,发射瞬间,火箭的加速度a=4.5g,重力加速度g取10 m/s2,对飞船座椅上质量为60 kg的航天员来说,下列说法正确的是 (　 ) A.航天员处于失重状态 B.航天员处于超重状态 C.航天员对座椅的压力为3 300 N D.航天员不受重力 解析:选BC　航天员随火箭加速向上运动,则航天员处于超重状态,仍然受重力作用,A、D错误,B正确;由牛顿第二定律,对航天员FN-mg=ma,解得FN=5.5mg=3 300 N,根据牛顿第三定律可知航天员对座椅的压力为3 300 N,C正确。 3.在中国空间站首次太空授课中,王亚平做了浮力伴随重力消失的实验:在微重力的空间站中,浮力几乎消失,乒乓球在水中不会上浮(如图甲)。假设在地面进行如图乙所示的实验:弹簧上端固定在烧杯口的支架上,下端悬挂重为G的铁球浸没在水里,弹簧的拉力为F,将整个装置由静止释放,在装置稳定自由下落的过程中(铁球始终浸没在水中),不计空气阻力,弹簧的拉力为F',则 (　 ) A.F'=G B.F'>G C.F'=F D.F'=0 解析:选D　在装置稳定自由下落的过程中处于完全失重状态,因此弹簧的拉力为F'=0,故D正确。 4.随着超级高楼越来越多,高速电梯对于人们的日常生活越来越重要。某人乘坐高速电梯从大厦1楼到110楼,设此过程中人随电梯一起先做加速直线运动,再做匀速运动,最后做减速直线运动到停止。则 (　 ) A.人在电梯中一直处于超重状态 B.人在电梯中一直处于失重状态 C.人在减速上升过程中,人对电梯底板的压力小于人自身的重力 D.人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,则人对电梯的压力小于其重力 解析:选C　当电梯先竖直向上做匀加速运动时,电梯的加速度的方向向上,电梯处于超重状态,当电梯向上做匀速直线运动的过程中,电梯没有加速度,处于平衡状态,当电梯向上做减速运动的过程中,电梯的加速度的方向向下,所以电梯处于失重状态,人与电梯运动情况相同,故A、B错误;人在减速上升过程中,加速度向下,合力向下,电梯对人支持力小于人重力,根据牛顿第三定律可知,人对电梯底板的压力小于人自身的重力,故C正确;人在加速上升过程中,若加速度逐渐减小,加速度始终向上,处于超重状态,则人对电梯的压力大于其重力,故D错误。 5.(2025·越秀模拟)(多选)某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”动作,研究超重和失重现象。某次实验获得的力传感器采集到压力示数F随时间变化的图像如图所示,a、b、c为图线上的三点。下列判断正确的是 (　 ) A.a→b过程,该同学处于超重状态 B.b→c过程,该同学处于超重状态 C.a→b→c这段时间内,该同学完成了一次“下蹲” D.a→b→c这段时间内,该同学完成了一次“站起”后并“下蹲” 解析:选BC　a→b过程,压力小于重力,该同学处于失重状态,故A错误;b→c过程,压力大于重力,该同学处于超重状态,故B正确;每次“下蹲”过程,先向下加速再向下减速,则物体先失重后超重;每次“站起”过程,先向上加速再向上减速,则先超重后失重;a→b→c过程先失重后超重,则为一次“下蹲”过程,故C正确,D错误。故选B、C。 6.一只小鸟飞来停在细树枝上,随树枝上下晃动(可视为竖直方向的运动),以竖直向上为正方向,其运动的速度—时间图像(v⁃t图)如图所示。设树枝对小鸟的作用力为F,小鸟的重力为G,则在t1~t3时间内 (　 ) A.先F<G,后F>G　　 B.先F>G,后F<G C.一直有F>G D.一直有F<G 解析:选D　在t1~t3时间内,由v⁃t图可知小鸟先向上减速运动,后向下加速运动,两过程加速度都是向下的,所以小鸟在t1~t3时间内一直处于失重状态,合力向下,所以一直有F<G,故A、B、C错误,D正确。 7.(多选)城市中的高楼越来越多,小明某次从地面1层乘电梯回家的速度随时间变化如图所示,(取竖直向上方向为正方向)根据图像可推断 (　 ) A.小明在1~4 s内处于超重状态 B.在1~4 s内电梯的加速度一直增大 C.图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度 D.在7~10 s内小明对地板的压力大于地板对小明的支持力 解析:选AC　由图像可知,1~4 s内电梯向上加速,故小明处于超重状态,A正确;由图像可知,1~4 s内电梯加速度先增大后减小,B错误;v⁃t图像与横坐标围成的面积表示位移,故图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度,C正确;在7~10 s内电梯向上减速,加速度方向向下,小明处于失重状态,小明对地板的压力等于地板对小明的支持力,D错误。 8.(多选)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯处于静止状态。有人站上扶梯的水平平台上时,它会先慢慢加速,再匀速运动。如图所示,一顾客站在扶梯上随扶梯上楼,恰好经历了这两个过程。则下列说法中正确的是 (　 ) A.在加速运动过程中,该顾客处于超重状态 B.在匀速运动过程中,该顾客受到两个力的作用 C.在加速运动过程中,扶梯对该顾客的支持力大小大于该顾客对扶梯的压力大小 D.在匀速运动过程中,扶梯对该顾客的摩擦力方向向右 解析:选AB　依题意,在加速运动过程中,人的加速度斜向上,加速度在竖直向上的方向上有分量,可知人处于超重状态,故A正确;在匀速运动过程中,由平衡条件可知该顾客受到自身重力、扶梯对它竖直向上的支持力,共计两个力的作用,故B正确,D错误;根据牛顿第三定律可知:扶梯对该顾客的支持力大小等于该顾客对扶梯的压力大小,故C错误。 9.打开手机加速度传感器软件,手握手机迅速下蹲,手机记录的图像如图所示,a、b分别为图像的峰值,则 (　 ) A.峰值a对应时刻,人向下运动的速度最大 B.峰值b对应时刻,人向下运动的速度最大 C.峰值a对应时刻,人对地面的压力小于自身重力 D.峰值b对应时刻,人对地面的压力小于自身重力 解析:选D　峰值a对应时刻,有向上的最大加速度,人在向下做减速运动,处在超重状态,人对地面的压力大于自身重力,速度不是最大,故A、C错误;峰值b对应时刻,有向下的最大加速度,人处在失重状态,人对地面的压力小于自身重力,此后一段时间人仍在向下加速,所以此时向下的速度不是最大,故B错误,D正确。 10.(2025·广东仁化期末)现用某款智能手机进行竖直上抛实验:用手掌托着智能手机,打开加速度传感器,把手机向上抛出,然后又在抛出点接住手机,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t1~t3时间内手机先加速后减速 B.在t3时刻手机到达最高点 C.在t2~t4时间内,手机处于失重状态 D.在t2~t4时间内手机受到的支持力逐渐减小 解析:选D　由题图可知,t1~t3时间加速度向上,手机一直在向上加速,故A错误;t3时刻手机的加速度为0,此时手机向上的速度达到最大,由于惯性手机会继续向上运动,所以在t3时刻手机还没有到达最高点,故B错误;在t2~t4时间内加速度先向上再向下,手机应处于先超重再失重状态,故C错误;t2~t3时间内加速度向上,大小逐渐减小,根据牛顿第二定律,则有FN-mg=ma,随着a的减小,手机受到支持力逐渐减小,t3~t4时间内加速度向下,逐渐增大,根据牛顿第二定律mg-FN=ma,随着a的增大,手机受到支持力逐渐减小,则在t2~t4时间内手机受到的支持力逐渐减小,故D正确。 11.(多选)同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼,过程中都经历了电梯加速上升阶段,假设三次的加速度大小相同,且乘客相对电梯均静止,如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中,下列说法正确的是 (　 ) A.三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用 B.只有在甲种方式中,乘客才受到了摩擦力作用 C.在丙种方式中,乘客受到电梯地板的支持力最大 D.三种方式中的乘客均处于超重状态 解析:选CD　电梯加速上升阶段,在甲种方式中,乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用;在乙种方式中,乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用;在丙种方式中,乘客受到支持力、重力作用;故在甲、乙两种方式中,乘客受到了摩擦力作用,故A、B错误。在甲种方式中,乘客受到电梯地板的支持力为FN1=mgcos θ;在乙种方式中,根据牛顿第二定律有FN2-mg=masin θ,乘客受到电梯地板的支持力为FN2=mg+masin θ;在丙种方式中,根据牛顿第二定律有FN3-mg=ma,乘客受到电梯地板的支持力为FN3=mg+ma;可得FN1<FN2<FN3,故在丙种方式中,乘客受到电梯地板的支持力最大,故C正确。三种方式中的乘客均有向上的加速度,均处于超重状态,故D正确。 12.(18分)搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在发射时向上的加速度很大,有一段时间的加速度a将达到3.5g。(g取10 m/s2) (1)火箭加速向上时,航天员将承受超重考验还是失重考验?(4分) (2)平时重力G=10 N的体内脏器,在该过程中需要支持力F多大?(6分) (3)假设返回舱距地面一定高度时开始启动降落伞装置,在距地面高度h=1.25 m时,速度为v=10 m/s,返回舱的缓冲发动机开始向下喷气,舱体再次减速。设最后减速过程中返回舱做匀减速直线运动,并且到达地面时恰好速度为0,求最后减速阶段中质量m=60 kg的航天员对座椅的压力为多大?(8分) 解析:(1)火箭加速向上时,航天员将承受超重考验。 (2)对体内脏器,由牛顿第二定律得F-mg=ma 解得在该过程中体内脏器需要支持力F=45 N。 (3)返回舱在减速阶段,由运动学知识可得0-v2=-2a1h,故返回舱的加速度大小为a1=40 m/s2,对航天员,由牛顿第二定律得FN-mg=ma1,解得航天员在该过程受到的支持力为FN=3 000 N,由牛顿第三定律得,航天员对座椅的压力 FN'=FN=3 000 N。 答案:(1)超重　(2)45 N　(3)3 000 N 学科网（北京）股份有限公司 $$