专题15 牛顿运动定律应用之超重与失重模型（讲义）物理人教版2019必修第一册

专题15 超重与失重模型 模型讲解 【概述】 1、超重现象和失重现象： （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． 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． （3）从运动的角度判断：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态． 温馨提示：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关，只与加速度的方向有关． 模型构建 【模型要点】 1、对超重和失重现象的理解 （1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力（或拉力）变大或变小了（即“视重”变大或变小了）. （2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关. （3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma. （4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等. 2.结合牛顿运动定律解释超、失重现象 （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）结合牛顿运动定律解释超重、失重现象 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 3.解决超重和失重问题的步骤： (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． 模型演练 【模型演练1】许多商场安装了智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，乘客站上扶梯时，扶梯会和乘客一起先慢慢加速一段时间，再匀速运行，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于乘客自己的重力 B．在加速阶段，乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力 C．在加速阶段，乘客对扶梯的压力等于乘客自己的重力 D．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于扶梯对乘客的支持力 【模型演练2】起重机吊着货物在竖直方向做直线运动，货物的位移随时间变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若货物在时间内处于超重状态，则货物一定是向下运动的 B．若货物在时间内处于失重状态，则货物一定是向下运动的 C．在时间内，起重机对货物的拉力一定越来越小 D．货物在时间内的平均速度小于时间内的平均速度 【模型演练3】跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 【模型演练4】2025年大火电影《哪吒之魔童闹海》中，哪吒驾驭风火轮飞行，如图所示，哪吒含装备在风火轮作用下竖直向上先加速再减速到最高点，然后再水平向右匀加速移动一段距离，空气阻力不能忽略。下列说法正确的是（　　） A．加速上升过程中，哪吒处于失重状态 B．减速上升过程中，哪吒处于超重状态 C．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力斜向右上方 D．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力竖直向上 模型应用 1、 单选题 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．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 4．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 5.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 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.如图所示，人站在地板水平的电梯内的台秤上， 人与电梯相对静止一起运动，如果人对台秤的压力大小为F1，台秤对人的支持力大小为F2，人受到的重力大小为G，则下列说法正确的是（　　）    A．当电梯加速上升时，F1小于G B．当电梯减速上升时，F1小于F2 C．F1和F2是一对平衡力 D．F1和F2不能求合力 8.2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号遥十八运载火箭成功发射，并与空间站完成自主对接，对接过程历时约6.5小时。下列说法正确的是（　　） A．6.5小时是指时刻 B．在空间站无法用弹簧测力计测量物体重力 C．研究飞船对接时姿势调整，可以将其视为质点 D．运载火箭刚离开地面的瞬间，速度和加速度大小均为0 9.体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠（身体无摆动）；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上。下列说法正确的是（　　） A．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力变大 B．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力不变 C．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力 D．在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力 10.如图（a）中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图（b）为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像可知下列判断正确的是（　　） A．在钢索最容易发生断裂 B．材料处于完全失重状态 C．材料处于超重状态 D．36s时材料离地面的距离最大 11.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像。两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。根据图像可知（　　） A．d点位置对应人处于跳起的最高点 B．c点位置对应人处于失重状态 C．b点位置对应人处于下蹲过程的最低点 D．b点位置对应人处于失重状态 12.飞行背包是一种可以让使用者通过穿戴该产品后飞上天空的飞行器。消防员利用飞行背包在某次高楼火灾观测时，竖直飞行的v-t图像如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．消防员上升的最大高度为225 m B．消防员在2.5～3.0 min内加速度最大 C．消防员在3.5～4.25 min内处于失重状态 D．消防员在2.5～4.25 min，平均速度大小约为6.43 m/s 13.2019年11月，在温州翔宇中学举行的浙江省中学生田径锦标赛中，某校高二学生王鑫宇以2米的成绩获得冠军，如图所示。则下列说法正确的是（不计空气阻力）（　　） A．王鑫宇在上升阶段重力变大了 B．王鑫宇在空中跨越过程处于失重状态 C．王鑫宇起跳时地面对他的支持力大于他对地面的压力 D．王鑫宇在助跑过程中，地面对他的支持力大于他对地面的压力 14.近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N。打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备的总质量为70kg（可视为质点）。不计空气阻力，则下列说法不正确的是（　　） A．在C点，人处于失重状态 B．在B点，人所受合力为零 C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为10 m/s2 D．从A点到B点上升过程中，人的加速度不断减小 15.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，得到了图甲所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图乙所示的图像。已知t=0时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是（　　） A．t=5s时电梯处于失重状态 B．8~9s内电梯在做减速运动 C．10~15s内电梯在上行 D．t=6.5s时电梯速度最大 16.北京时间2024年7月27日，巴黎奥运会女子双人三米跳板决赛，陈艺文和昌雅妮夺得金牌，中国跳水梦之队迎来开门红。运动员站在跳板上下蹲起跳，跳板的形变示意图如图所示，其中位置为平衡位置，则运动员处于失重状态的过程是（　　） A．由位置到位置 B．由位置到位置 C．由位置到位置 D．由位置到位置 17.如图是一个小球沿竖直方向运动时的频闪照片，由照片可知（　　） A．小球正在上升 B．小球正在做加速运动 C．小球处于失重状态 D．小球加速度逐渐增大 18.近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示是简化模型，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，此时力传感器示数为1200N．打开扣环，从A点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。已知人与装备（可视为质点）的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取，下列说法正确的是（    ） A． 打开扣环瞬间，体验者的加速度大小为 B． 从A到B过程，体验者做加速度增大的加速运动 C． 在B点，体验者所受合力最大 D． 在C点，体验者处于超重状态 19.奥运冠军全红婵在巴黎奥运会上再次上演“水花消失术”夺冠。在女子10 m跳台的决赛中（下面研究过程将全红婵视为质点），全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5 m/s，竖直入水后到速度减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的阻力恒定，不计空气阻力，全红婵的体重为35 kg，重力加速度大小取g=10 m/s2，则（　　） A．跳离跳台后上升阶段全红婵处于超重状态 B．入水后全红婵处于失重状态 C．全红婵在空中运动的时间为1.5s D．入水后全红婵受到水的阻力为612.5 N 20.如图所示，“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c点是人所到达的最低点，b点是人静止悬吊时的平衡位置，且。假设弹性绳产生的弹力与伸长量之间的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。人从P点落下运动到c点的过程中，下列说法错误的是（　　） A．在Pa段，人做自由落体运动 B．从a点开始，人做减速运动 C．在bc段，人处于超重状态 D．在c点，人的速度为0 21.春风和煦，义乌市民广场上有许多人在放风筝，会放风筝的人，可使风筝静止在空中。乙图是甲图的情境模型，OL代表风筝线，MN代表风筝截面，截面与水平面夹角θ保持不变。假设风向水平，风速稳定，保持筝线拉力大小保持不变，则下列同学的判断正确的是（　　） A．若持线人在地上向左移动些许，风筝将呈现失重状态 B．若持线人在地上向右移动些许，风筝高度将下降 C．图示情境下，风筝不可能静止在空中 D．图示情境下，风筝受到四个力的作用 22.如图所示，一个质量为3m的箱子放在台秤的托盘上，箱内有一质量为m的圆环A，A的上端用轻弹簧与箱子的顶部连接，A的下端用细线系在箱子的底部，细线绷紧，拉力大小为mg，整个系统处于静止状态。现将细线剪断，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．剪断细线前，台秤读数为3mg B．剪断细线的瞬间，台秤读数不变 C．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，台秤读数将一直增大 D．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，圆环A将先超重后失重 23.东京奥运会已经结束，但中国运动健儿们的背影却使人不能忘却。他们雄姿英发的背影，展现着青春的活力，他们在赛场上的拼搏与努力，使中国赢得了一块又一块的金牌，打破了一项又一项的记录，他们彰显了中国精神！跳台跳水可简化为如下的运动过程，运动员从跳台上斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（   ） A．运动员在空中上升过程中处于超重状态 B．运动员在空中上升过程中处于失重状态 C．运动员在空中运动到最高点时加速度为0 D．入水过程中，水对运动员的作用力大于运动员对水的作用力 2、 多选题 24.如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为。在某时刻测力计的示数变为，关于电梯的运动，下列说法正确的是（g取）（　　） A． 电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B． 电梯可能向下加速运动，加速度大小为 C． 电梯可能向上减速运动，加速度大小为 D． 电梯可能向下减速运动，加速度大小为 25.2024年3月25日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得3金2银的优异成绩。若一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。运动过程中不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．6.6s时运动员的运动方向向下 B．运动员在6～6.6s内处于超重状态 C．运动员在0～12s内的最大加速度大小为30m/s2 D．运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为3.2m 26.纵跳是体育运动的基本动作之一，可以分为原地纵跳和助跑纵跳。如图甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的 B．人能够原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力 C．在点人达到最大速度 D．曲线上的A点表示人下蹲至最低点 27.“神舟十三号”飞船采用“快速返回技术”。在距离地面处时，反推发动机点火，返回舱速度由减至软着陆，此阶段的运动可看作匀减速直线运动。则此阶段（　　） A．航天员处于超重状态 B．航天员处于失重状态 C．航天员的加速度大小为 D．返回舱运动的时间为 28.如图甲所示是创造了中国载人深潜新纪录的“奋斗者号”潜水器，当前“奋斗者号”完成下潜任务后，要沿竖直方向上浮返回水面，其上浮的图像如图乙所示。已知“奋斗者号”在内的总质量为，下潜时通过吸入或排出海水改变自身总重，但艇身体积不变，且海水密度均匀，则下列说法正确的是（　　） A．内，“奋斗者号”处于超重状态 B．内，“奋斗者号”的加速度大小为 C．内，“奋斗者号”的总质量大于 D．内，“奋斗者号”上浮的深度为 29.人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（F-t图像）如图所示，重力加速度，则（　　） A． 人的体重为50kg B． 人在下蹲过程中，力的示数先变小后变大 C． 人在站起过程中，先失重后超重 D． 人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作 30.如图甲，轻弹簧上端固定在升降机顶部，下端悬挂重为G的小球，小球随升降机在竖直方向上运动．t=0时，升降机突然停止，其后小球所受弹簧的弹力F随时间t变化的图象如图乙，取F竖直向上为正，以下判断正确的是 A．升降机停止前一定向上运动 B．时间内，小球先处于失重状态，后处于超重状态 C．时间内，小球向下运动，在两时刻加速度相同 D．时间内，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化 31.一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则下列说法中正确的是（　　） A．t=2s时人对地板的压力最大 B．t=5s时人对地板的压力为0 C．t=5s时人对地板的压力最大 D．t=8.5s时人对地板的压力最小 32.如图，某一处于松弛状态的弹性绳，上端拴在O点，下端拴一重物，从O点正下方的A点开始自由下落，至图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，D点是重物所能到达的最低点且到达D点时未超过弹性绳的弹性限度，C点时重物静止悬吊时的平衡位置，不计空气阻力，则重物在从A点下落的过程中（　　） A．在AB段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．BC段绳的拉力在增大，重物先失重再超重 C．CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态 D．D点时重物的速度为零，处于平衡状态 33.如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，运动员(　 ) A．在第一过程中始终处于失重状态 B．在第二过程中始终处于超重状态 C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态 D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态 34.一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t1到t2时间段图像为直线。下列说法正确的是（　　） A．t1~t2时间内，乘客的速度一直不变 B．t2-t3时间内，乘客的速度一直增大 C．t1~t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D．t2~t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力 35.一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图（规定竖直向下为正方向，不计空气阻力），图中时刻、、、、、为已知，段和段为直线，则根据此图像可知（　　） A．时间段内，小孩始终处于失重状态 B．时刻，小孩运动到最低点 C．时间段内，小孩始终处于超重状态 D． t5～t6时间段内，小孩始终处于完全失重状态 三、计算题 36.电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5kg的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2s内上升了2层楼（每层高3m），求： （1）这时弹簧测力计的示数应为多大？ （2）若某时刻发现测力计的示数为3N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？ 37.一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    38.为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯的运行情况，甲、乙两位同学在该大楼电梯内用电子体重计及停表进行了以下实验：质量 的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图像。已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层。 g 取 （1）画出电梯启动过程甲同学的受力分析图，并求出启动时电梯的加速度大小； （2）画出电梯在0~30s时间内的速度（v）-时间（t）图像； （3）求该大楼的层高。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题15 超重与失重模型 模型讲解 【概述】 1、超重现象和失重现象： （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． 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． （3）从运动的角度判断：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态． 温馨提示：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关，只与加速度的方向有关． 模型构建 【模型要点】 1、对超重和失重现象的理解 （1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力（或拉力）变大或变小了（即“视重”变大或变小了）. （2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关. （3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma. （4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等. 2.结合牛顿运动定律解释超、失重现象 （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）结合牛顿运动定律解释超重、失重现象 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 3.解决超重和失重问题的步骤： (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． 模型演练 【模型演练1】许多商场安装了智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，乘客站上扶梯时，扶梯会和乘客一起先慢慢加速一段时间，再匀速运行，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于乘客自己的重力 B．在加速阶段，乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力 C．在加速阶段，乘客对扶梯的压力等于乘客自己的重力 D．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于扶梯对乘客的支持力 【答案】B 【解析】ABC．在加速阶段，加速度有向上的分量，可知乘客超重，即乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力，选项AC错误，B正确； D．乘客对扶梯的压力与扶梯对乘客的支持力是相互作用力，总是等大反向，选项D错误。 故选B。 【模型演练2】起重机吊着货物在竖直方向做直线运动，货物的位移随时间变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若货物在时间内处于超重状态，则货物一定是向下运动的 B．若货物在时间内处于失重状态，则货物一定是向下运动的 C．在时间内，起重机对货物的拉力一定越来越小 D．货物在时间内的平均速度小于时间内的平均速度 【答案】A 【解析】A．若货物在0∼t3时间内处于超重状态，加速度向上，位移随时间变化图像的斜率越来越小，则速度越来越小，则货物一定是向下做减速运动，故A正确； B．若货物在时间内处于失重状态，则加速度向下，再由速度减小，则货物一定向上减速运动，故B错误； C． 仅由图像无法判断出货物是否做匀变速直线运动，起重机对货物的拉力可能是恒力，也可能是变力，故C错误； D．根据，两端时间内位移相同，t1∼t2的时间小于t2∼t3的时间，货物在时间内的平均速度大于时间内的平均速度，故D错误。 故选 A。 【模型演练3】跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 【答案】D 【解析】ABC．下落全过程中，跳跳杆接触地面前，该同学和跳跳杆做自由落体运动，速度增大，加速度保持不变；跳跳杆接触地面后，一开始弹簧弹力小于该同学和踏板的总重力，该同学和踏板继续向下做加速度减小的加速运动；当弹簧弹力等于该同学和踏板的总重力时，该同学和踏板的速度达到最大；之后弹簧弹力大于该同学和踏板的总重力，加速度方向向上，则该同学和踏板将向下做加速度增大的减速运动，故下落全过程中，该同学速度先增大后减小，加速度先不变，再减小，最后增大，故ABC错误； D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故D正确。 故选D。 【模型演练4】2025年大火电影《哪吒之魔童闹海》中，哪吒驾驭风火轮飞行，如图所示，哪吒含装备在风火轮作用下竖直向上先加速再减速到最高点，然后再水平向右匀加速移动一段距离，空气阻力不能忽略。下列说法正确的是（　　） A．加速上升过程中，哪吒处于失重状态 B．减速上升过程中，哪吒处于超重状态 C．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力斜向右上方 D．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力竖直向上 【答案】C 【解析】AB．加速上升过程中，加速度向上，哪吒处于超重状态，减速上升过程中，加速度向下，哪吒处于失重状态，故AB错误； CD．水平匀加速移动过程中，根据受力分析和牛顿第二定律知，哪吒受到重力、风火轮的作用力以及水平向左的阻力，合力水平向右，所以风火轮对哪吒作用力应斜向右上方，故C正确、D错误。 故选C。 模型应用 1、 单选题 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 【解析】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 【解析】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．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 【解析】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。 4．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 【解析】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。 5.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。 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】A．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； BC．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错误；C错误； D．此时小明受到的支持力大小为 则加速度大小为，D正确。 故选D。 7.如图所示，人站在地板水平的电梯内的台秤上， 人与电梯相对静止一起运动，如果人对台秤的压力大小为F1，台秤对人的支持力大小为F2，人受到的重力大小为G，则下列说法正确的是（　　）    A．当电梯加速上升时，F1小于G B．当电梯减速上升时，F1小于F2 C．F1和F2是一对平衡力 D．F1和F2不能求合力 【答案】D 【解析】A．当电梯加速上升时，加速度向上，人超重，则F1大于G，选项A错误； BCD．因F1与F2是一对相互作用力，则无论电梯如何运动，F1与F2大小总相等，因两者作用在两个物体上，则F1和F2不能求合力，选项BC错误，D正确。 故选D。 8.2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号遥十八运载火箭成功发射，并与空间站完成自主对接，对接过程历时约6.5小时。下列说法正确的是（　　） A．6.5小时是指时刻 B．在空间站无法用弹簧测力计测量物体重力 C．研究飞船对接时姿势调整，可以将其视为质点 D．运载火箭刚离开地面的瞬间，速度和加速度大小均为0 【答案】B 【解析】A．6.5小时指的是时间间隔，故A错误； B．在飞船内处于完全失重状态，无法用弹簧测力计测量物体重力，故B正确； C．研究飞船的姿态调整问题时，飞船的形状、大小不能忽略不计，不可以将其视为质点，故C错误； D．运载火箭刚离开地面的瞬间，速度为0，加速度大小不为0，故D错误。 故选B。 9.体育课上某同学做引体向上。他两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠（身体无摆动）；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上。下列说法正确的是（　　） A．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力变大 B．若增大两手间的距离，最终悬垂时手掌受到单杠的弹力不变 C．在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力 D．在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力 【答案】 B 【解析】AB．人在悬垂时处于静止状态，由力的平衡条件可知，手掌受到单杠在竖直方向的弹力不变，A错误，B正确；C．人在上升运动中，由于身体先做加速运动，后做减速运动，人先处于超重状态，后处于失重状态，单杠对人的作用力先大于人的重力，后小于人的重力，C错误；D．同理，人在下降运动中，身体先做加速运动，后做减速运动，人先处于失重状态，后处于超重状态，单杠对人的作用力先小于人的重力，后大于人的重力，D错误。 故选B。 10.如图（a）中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图（b）为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像可知下列判断正确的是（　　） A．在钢索最容易发生断裂 B．材料处于完全失重状态 C．材料处于超重状态 D．36s时材料离地面的距离最大 【答案】D 【解析】D．由图像可知，内材料一直向上运动，后材料向下运动，所以36s时材料离地面的距离最大，故D正确； AC．由图像可知，内材料向上加速运动，处于超重状态，内材料向上匀速运动，处于平衡状态；内材料向上减速运动，处于失重状态；内材料向下加速运动，处于失重状态；则内钢索的张力最大，钢索最容易发生断裂，故AC错误； B．根据图像的斜率表示加速度，可知内材料的加速度为 可知材料处于失重状态，但不是处于完全失重状态，故B错误。 故选D。 11.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像。两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。根据图像可知（　　） A．d点位置对应人处于跳起的最高点 B．c点位置对应人处于失重状态 C．b点位置对应人处于下蹲过程的最低点 D．b点位置对应人处于失重状态 【答案】D 【解析】AB．由题图乙可知，人的重力约为500 N，d、c点位置人所受支持力大于重力，尚未离地，且人的加速度向上，处于超重状态，A、B错误； CD．b点位置人所受支持力小于重力，人的加速度向下，处于失重状态，且b点位置对应人处于下蹲过程，加速度方向向下，处于减速阶段，还没有到达最低点，C错误，D正确。 故选D。 12.飞行背包是一种可以让使用者通过穿戴该产品后飞上天空的飞行器。消防员利用飞行背包在某次高楼火灾观测时，竖直飞行的v-t图像如图所示，下列说法正确的是(　 ) A．消防员上升的最大高度为225 m B．消防员在2.5～3.0 min内加速度最大 C．消防员在3.5～4.25 min内处于失重状态 D．消防员在2.5～4.25 min，平均速度大小约为6.43 m/s 【答案】D 【解析】v-t图线与t轴所围图形面积表示位移，由题图可知，在1.5 min时，消防员上升的高度最高，有x＝×15×1.5×60 m＝675 m，A错误；图像的斜率表示加速度，所以在0～0.5 min内加速度最大，B错误；消防员在3.5～4.25 min减速下落，处于超重状态，C错误；消防员在2.5～4.25 min，平均速度为＝＝ m/s≈6.43 m/s，D正确。 13.2019年11月，在温州翔宇中学举行的浙江省中学生田径锦标赛中，某校高二学生王鑫宇以2米的成绩获得冠军，如图所示。则下列说法正确的是（不计空气阻力）（　　） A．王鑫宇在上升阶段重力变大了 B．王鑫宇在空中跨越过程处于失重状态 C．王鑫宇起跳时地面对他的支持力大于他对地面的压力 D．王鑫宇在助跑过程中，地面对他的支持力大于他对地面的压力 【答案】B 【解析】王鑫宇在上升阶段只受重力，处于失重状态，且重力大小不变，故A错误B正确； 地面对人的支持力与他对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，故CD错误。 故选B。 14.近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N。打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。人与装备的总质量为70kg（可视为质点）。不计空气阻力，则下列说法不正确的是（　　） A．在C点，人处于失重状态 B．在B点，人所受合力为零 C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为10 m/s2 D．从A点到B点上升过程中，人的加速度不断减小 【答案】C 【解析】A．体验者在最高位置C点时，速度为零，加速度向下，处于失重状态，故A正确； B．在B点时人的速度最大，加速度为零，此时人所受合力为零，故B正确； C．传感器示数为，设此时弹性绳的弹力为F，由平衡条件得打开扣环瞬间，对人由牛顿第二定律得代入数据解得故C错误； D．人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力F减小，人所受合力减小，加速度减小，到达B点时弹性绳的弹力与重力大小相等，合力为零，故D正确。本题选不正确项，故选C。 15.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，得到了图甲所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图乙所示的图像。已知t=0时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是（　　） A．t=5s时电梯处于失重状态 B．8~9s内电梯在做减速运动 C．10~15s内电梯在上行 D．t=6.5s时电梯速度最大 【答案】C 【解析】A．由图乙可知，t=5s时加速度方向向上，即电梯处于超重状态，故A错误； B．由图乙可知，8~9s内加速度方向向上，结合电梯前面的运动可知，8~9s内电梯在做加速度减小的加速运动，故B错误； C．由图乙可知，10~15s内电梯加速度为0，且0~10s内电梯一直向上运动，所以10~15s内电梯在上行，故C正确； D．由图乙可知，t=9.0s时，电梯的速度最大，故D错误。故选C。 16.北京时间2024年7月27日，巴黎奥运会女子双人三米跳板决赛，陈艺文和昌雅妮夺得金牌，中国跳水梦之队迎来开门红。运动员站在跳板上下蹲起跳，跳板的形变示意图如图所示，其中位置为平衡位置，则运动员处于失重状态的过程是（　　） A．由位置到位置 B．由位置到位置 C．由位置到位置 D．由位置到位置 【答案】B 【解析】对运动员受力分析可知，由位置到位置，运动员具有向下的加速度，处于失重状态，而其余过程运动员具有向上的加速度，处于超重状态。 故选B。 17.如图是一个小球沿竖直方向运动时的频闪照片，由照片可知（　　） A．小球正在上升 B．小球正在做加速运动 C．小球处于失重状态 D．小球加速度逐渐增大 【答案】C 【解析】AB．无论球是向上还是向下，只要加速度向下，即可以拍出如图所示照片，故小球可能加速向下或者减速向上，即无法确定小球的运动方向，故AB错误； CD．由图可知，无论小球是向上还是向下运动，加速度均应向下，故小球处于失重状态，加速度可能不变，故C正确，D错误。 故选C。 18.近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示是简化模型，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，此时力传感器示数为1200N．打开扣环，从A点由静止释放，体验者像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。已知人与装备（可视为质点）的总质量为60kg，不计空气阻力，重力加速度g取，下列说法正确的是（    ） A． 打开扣环瞬间，体验者的加速度大小为 B． 从A到B过程，体验者做加速度增大的加速运动 C． 在B点，体验者所受合力最大 D． 在C点，体验者处于超重状态 【答案】A 【解析】A．传感器示数，设此时弹性绳的弹力大小为F，由平衡条件有 解得 打开扣环瞬间，由牛顿第二定律有 解得，故A正确； B．体验者从A到B过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力减小，人所受合力减小，加速度减小，到达B点时弹性绳的弹力与重力相等，合力为零，故人做加速度不断减小的加速运动，故B错误； C．在B点时速度最大，故体验者所受合力为零，故C错误； D．在B点时速度最大，C点速度为0，可知B到C过程人做减速运动，加速度向下，故人处于失重状态，故D错误。 故选A。 19.奥运冠军全红婵在巴黎奥运会上再次上演“水花消失术”夺冠。在女子10 m跳台的决赛中（下面研究过程将全红婵视为质点），全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5 m/s，竖直入水后到速度减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的阻力恒定，不计空气阻力，全红婵的体重为35 kg，重力加速度大小取g=10 m/s2，则（　　） A．跳离跳台后上升阶段全红婵处于超重状态 B．入水后全红婵处于失重状态 C．全红婵在空中运动的时间为1.5s D．入水后全红婵受到水的阻力为612.5 N 【答案】D 【解析】A．跳离跳台后上升阶段，加速度竖直向下，则全红婵处于失重状态，A错误； B．入水后全红婵的加速度竖直向上，处于超重状态，B错误； C．以竖直向上为正方向，则根据，可得t=2 s，即全红婵在空中运动的时间为2 s，C错误； D．入水时的速度v1=v0-gt=-15 m/s，在水中的加速度大小，方向竖直向上，根据牛顿第二定律可知F阻=mg＋ma=35×10 N＋35×7.5 N=612.5 N，D正确。 故选D。 20.如图所示，“蹦极”是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落，a点是弹性绳的原长位置，c点是人所到达的最低点，b点是人静止悬吊时的平衡位置，且。假设弹性绳产生的弹力与伸长量之间的关系遵循胡克定律，空气阻力不计。人从P点落下运动到c点的过程中，下列说法错误的是（　　） A．在Pa段，人做自由落体运动 B．从a点开始，人做减速运动 C．在bc段，人处于超重状态 D．在c点，人的速度为0 【答案】B 【解析】在Pa段，人只受重力作用，人做自由落体运动，A正确；在b点受力平衡，合力等于0，加速度等于0，速度最大，所以从a点到b点，人做加速运动，B错误；在b点速度最大，在bc段，向下减速运动，加速度向上，到c点时速度为0，人处于超重状态，C、D正确。 21.春风和煦，义乌市民广场上有许多人在放风筝，会放风筝的人，可使风筝静止在空中。乙图是甲图的情境模型，OL代表风筝线，MN代表风筝截面，截面与水平面夹角θ保持不变。假设风向水平，风速稳定，保持筝线拉力大小保持不变，则下列同学的判断正确的是（　　） A．若持线人在地上向左移动些许，风筝将呈现失重状态 B．若持线人在地上向右移动些许，风筝高度将下降 C．图示情境下，风筝不可能静止在空中 D．图示情境下，风筝受到四个力的作用 【答案】A 【解析】A．对风筝受力分析，风筝受到竖直向下的重力G、风筝线的拉力T、风力F。若持线人在地上向左移动些许，风筝线拉力大小保持不变，风筝线与竖直方向的夹角减小，拉力的竖直分量增大，合力有竖直向下的分量，则风筝有竖直向下的分加速度，将呈现失重状态，故A正确； B．若持线人在地上向右移动些许，风筝线与竖直方向的夹角增大，拉力的竖直向下的分量减小，风筝高度将上升，故B错误； C．图示情境下，当风筝受到的向下的重力G、风筝线的拉力T、垂直风筝面的斜向上的风力F三力平衡时，风筝可以静止在空中，故C错误； D．图示情境下，当风筝受到的重力G、风筝线的拉力T、风力F共三个力，故D错误。 故选A。 22.如图所示，一个质量为3m的箱子放在台秤的托盘上，箱内有一质量为m的圆环A，A的上端用轻弹簧与箱子的顶部连接，A的下端用细线系在箱子的底部，细线绷紧，拉力大小为mg，整个系统处于静止状态。现将细线剪断，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．剪断细线前，台秤读数为3mg B．剪断细线的瞬间，台秤读数不变 C．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，台秤读数将一直增大 D．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，圆环A将先超重后失重 【答案】D 【解析】A．未剪断绳子前，对圆环和箱子整体分析，可知台秤示数，故A错误； B．剪断细线的瞬间，细线对箱子向上的拉力消失，弹簧弹力在瞬间不发生变化，导致箱子对台秤的压力增大，因此台秤的读数将突然变大，故B错误； CD．剪断细绳前，对圆环进行受力分析可知，圆环受到重力、细绳的拉力和弹簧的弹力的作用受力平衡，所以 剪断细线的瞬间，对圆环进行受力分析有，解得 且方向竖直向上，由此可知圆环向上先做加速运动后做减速运动，整个系统先处于超重后处于失重状态，所以台秤读数先变大后变小，故C错误，D正确。 故选D。 23.东京奥运会已经结束，但中国运动健儿们的背影却使人不能忘却。他们雄姿英发的背影，展现着青春的活力，他们在赛场上的拼搏与努力，使中国赢得了一块又一块的金牌，打破了一项又一项的记录，他们彰显了中国精神！跳台跳水可简化为如下的运动过程，运动员从跳台上斜向上跳起，一段时间后落入水中，如图所示。不计空气阻力，下列说法正确的是（   ） A．运动员在空中上升过程中处于超重状态 B．运动员在空中上升过程中处于失重状态 C．运动员在空中运动到最高点时加速度为0 D．入水过程中，水对运动员的作用力大于运动员对水的作用力 【答案】B 【解析】AB．运动员在空中只受重力，则运动员处于完全失重状态，A错误、B正确； C．运动员在空中运动到最高点时受重力，加速度为g，C错误； D．入水过程中，水对运动员的作用力与运动员对水的作用力是一对相互作用力，大小相等方向相反，D错误。故选B。 2、 多选题 24.如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为。在某时刻测力计的示数变为，关于电梯的运动，下列说法正确的是（g取）（　　） A． 电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B． 电梯可能向下加速运动，加速度大小为 C． 电梯可能向上减速运动，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】BC 【解析】电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为，知重物的重力等于，当示数变为时，对重物有，解得，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为，方向竖直向下，电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故B、C正确。 25.2024年3月25日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得3金2银的优异成绩。若一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。运动过程中不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．6.6s时运动员的运动方向向下 B．运动员在6～6.6s内处于超重状态 C．运动员在0～12s内的最大加速度大小为30m/s2 D．运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为3.2m 【答案】BC 【解析】A．6.6秒到6.8秒传感器压力小于500N，6.8-8.4做竖直上抛运动，由此可知 6.6秒运动员运动方向向上，故A错误； B．6秒到6.6秒内所受弹力大于500N大于自身重力处于超重状态，故B正确； C．0到12秒内所受弹力最大为2000N，加速度最大解得a=30m/s2故C正确； D．由图可知从6.8秒到8.4秒做竖直上抛运动，即上升、下降的过程一共是1.6s，所以单程的时间为0.8s，根据位移-时间公式 根据对称性可得运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为6.4m，故D错误。 故选BC。 26.纵跳是体育运动的基本动作之一，可以分为原地纵跳和助跑纵跳。如图甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的 B．人能够原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力 C．在点人达到最大速度 D．曲线上的A点表示人下蹲至最低点 【答案】AC 【解析】A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的，A正确； B．根据牛顿第三定律知，地面对人的支持力大小等于人对地面的压力大小，B错误； C．人处于C点时，加速起立结束，加速度为零，速度最大，C正确； D．人处于A点时，仍处于加速下蹲阶段，没有下蹲到最低点，D错误。 故选AC。 27.“神舟十三号”飞船采用“快速返回技术”。在距离地面处时，反推发动机点火，返回舱速度由减至软着陆，此阶段的运动可看作匀减速直线运动。则此阶段（　　） A．航天员处于超重状态 B．航天员处于失重状态 C．航天员的加速度大小为 D．返回舱运动的时间为 【答案】AC 【解析】由题知，此阶段向下做匀减速运动，故加速度向上，则航天员处于超重状态，故A正确，B错误；根据速度位移公式有，故C正确；根据速度时间公式有，故D错误。 28.如图甲所示是创造了中国载人深潜新纪录的“奋斗者号”潜水器，当前“奋斗者号”完成下潜任务后，要沿竖直方向上浮返回水面，其上浮的图像如图乙所示。已知“奋斗者号”在内的总质量为，下潜时通过吸入或排出海水改变自身总重，但艇身体积不变，且海水密度均匀，则下列说法正确的是（　　） A．内，“奋斗者号”处于超重状态 B．内，“奋斗者号”的加速度大小为 C．内，“奋斗者号”的总质量大于 D．内，“奋斗者号”上浮的深度为 【答案】AC 【解析】A．内，“奋斗者号”加速向上运动，则处于超重状态，选项A正确； B．内，“奋斗者号”的加速度大小为 选项B错误； C．内加速上升，浮力大于重力；内，“奋斗者号”匀速运动，浮力等于重力；因浮力不变，可知内的总质量大于，选项C正确； D．内，“奋斗者号”上浮的深度为 选项D错误。 故选AC。 29.人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（F-t图像）如图所示，重力加速度，则（　　） A． 人的体重为50kg B． 人在下蹲过程中，力的示数先变小后变大 C． 人在站起过程中，先失重后超重 D． 人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作 【答案】AB 【解析】A．在最开始时人静止不动，可知人的重力为500N，则人的质量为 故A正确； B．人在下蹲过程中，先向下加速，再向下减速，故人先失重再超重，故力的示数先变小后变大，故B正确； C．人在站起过程中，先向上加速，再向上减速，故人先超重再失重，故C错误； D．人在下蹲过程中，力的示数先变小后变大，人在站起过程中，力的示数先变大后变小，可知人在8s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。 故选AB。 30.如图甲，轻弹簧上端固定在升降机顶部，下端悬挂重为G的小球，小球随升降机在竖直方向上运动．t=0时，升降机突然停止，其后小球所受弹簧的弹力F随时间t变化的图象如图乙，取F竖直向上为正，以下判断正确的是 A．升降机停止前一定向上运动 B．时间内，小球先处于失重状态，后处于超重状态 C．时间内，小球向下运动，在两时刻加速度相同 D．时间内，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化 【答案】AD 【解析】A．由F-t图线可知，升降机突然停止时，弹簧的弹力在0-t0时间内由G减小到零，可知小球向上运动，可知升降机停止前一定向上运动，选项A正确； B．t0时刻弹簧的拉力是0，所以t0时刻弹簧处于原长状态；由于t0时刻之后弹簧的拉力又开始增大说明弹簧开始变长，所以t0～2t0时间小球向下运动，2t0时刻小球到达原来的位置，t0～2t0时间内小球向下运动，拉力小于重力，加速度向下，所以小球始终处于失重状态，故B错误； C．t0～2t0时间拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，2t0～3t0时间拉力大于重力，加速度的方向向上，在两时刻加速度不相同，故C错误； D．3t0～4t0时间内，弹簧的拉力减小，小球向上运动，重力做负功，重力势能增大，弹力做正功，弹簧势能减小，动能增大，根据系统机械能守恒得知，弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化．故D正确。故选AD。 31.一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则下列说法中正确的是（　　） A．t=2s时人对地板的压力最大 B．t=5s时人对地板的压力为0 C．t=5s时人对地板的压力最大 D．t=8.5s时人对地板的压力最小 【答案】AD 【解析】在时间轴的上方，表示加速度向上，此时处于超重状态，在时间轴的下方，表示加速度向下，此时处于失重状态；在t=2s时向上的加速度最大，此时对地板的压力最大，大于重力，故A正确；t=5s时，人随电梯做匀速运动，人处于平衡状态，所以人受到的支持力等于人的质量，由牛顿第三定律可知，人对地板的压力等于人的重力，故BC错误；在t=8.5s时具有向下的最大的加速度，此时对地板的压力最小，小于重力，D正确。 故选AD。 32.如图，某一处于松弛状态的弹性绳，上端拴在O点，下端拴一重物，从O点正下方的A点开始自由下落，至图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，D点是重物所能到达的最低点且到达D点时未超过弹性绳的弹性限度，C点时重物静止悬吊时的平衡位置，不计空气阻力，则重物在从A点下落的过程中（　　） A．在AB段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．BC段绳的拉力在增大，重物先失重再超重 C．CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态 D．D点时重物的速度为零，处于平衡状态 【答案】AC 【解析】图中B点时的弹性绳正好完全伸直且没有弹力，所以在AB段绳子无拉力，重物做自由落体运动，处于完全失重状态。A正确；C点时重物静止悬吊时的平衡位置，所以在BC段绳的拉力在增大，但是一直小于重力，重物一直处于失重状态，CD段绳的拉力大于重物的重力，重物处于超重状态。B错误，C正确；D点时绳子拉力大于重力，重物将向上加速。D错误。 故选AC。 33.如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，运动员(　 ) A．在第一过程中始终处于失重状态 B．在第二过程中始终处于超重状态 C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态 D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态 【答案】CD 【解析】运动员刚接触床面时，重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态；当弹力增大到等于重力时速度最大；继续下降，弹力大于重力，做减速运动，运动员处于超重状态。即在第一过程中运动员先处于失重状态，后处于超重状态，A错误，C正确。在第二过程中运动员先向上做加速运动，处于超重状态，后做减速运动，处于失重状态，B错误，D正确。 34.一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t1到t2时间段图像为直线。下列说法正确的是（　　） A．t1~t2时间内，乘客的速度一直不变 B．t2-t3时间内，乘客的速度一直增大 C．t1~t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D．t2~t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力 【答案】AD 【解析】AC．因x-t图像的斜率等于速度，则在 t1~t2时间内，电梯匀速上升，乘客的速度一直不变，乘客对电梯压力等于乘客重力，选项A正确，C错误； BD．t2-t3时间内，电梯减速向上运动，乘客的速度一直减小，加速度向下，乘客失重，即乘客对电梯压力小于乘客重力，选项B错误，D正确。故选AD。 35.一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图（规定竖直向下为正方向，不计空气阻力），图中时刻、、、、、为已知，段和段为直线，则根据此图像可知（　　） A．时间段内，小孩始终处于失重状态 B．时刻，小孩运动到最低点 C．时间段内，小孩始终处于超重状态 D． t5～t6时间段内，小孩始终处于完全失重状态 【答案】ACD 【解析】A．根据速度时间图像斜率表示加速度可知，0～t2时间内小孩向下做加速运动，加速度向下，始终处于失重状态，故A正确； B．时刻，小孩的速度仍然向下，并没有运动到最低点，故B错误； C．在t2～t4时间内，加速度为负值，说明加速度向上，小孩处于超重状态，故C正确； D．t5～t6时间段内图像斜率为正值，而且不变，说明加速度向下，并保持不变，说明小孩离开了蹦床，只受重力，加速度向下且为重力加速度，处于完全失重状态，故D正确。故选ACD。 三、计算题 36.电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5kg的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2s内上升了2层楼（每层高3m），求： （1）这时弹簧测力计的示数应为多大？ （2）若某时刻发现测力计的示数为3N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？ 【答案】（1）6.5N；（2）见解析。 【解析】（1）根据 得 根据牛顿第二定律得 得到 （2）由牛顿第二定律 ，做匀减速运动． 37.一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    【答案】（1）向下；失重状态；；（2）480N；（3）重物的加速度立即变为，方向竖直向下 【解析】（1）以重物为研究对象，重物受向下的重力，向上的拉力F，由于重物的重力大于弹簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向应向下，重物处于失重状态。 由牛顿第二定律有 所以 （2）以人为研究对象，人受到重力，底板的支持力，由牛顿第二定律有 得 由牛顿第三定律知，人对升降机底板的压力大小为480N。 （3）悬线突然断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度，即大小是，方向竖直向下。 38.为了测量某住宅大楼每层的平均高度（层高）及电梯的运行情况，甲、乙两位同学在该大楼电梯内用电子体重计及停表进行了以下实验：质量 的甲同学站在体重计上，乙同学记录电梯从地面一楼到顶层全过程中体重计示数随时间变化的情况，并作出了如图所示的图像。已知t=0时，电梯静止不动，从电梯内楼层按钮上获知该大楼共19层。 g 取 （1）画出电梯启动过程甲同学的受力分析图，并求出启动时电梯的加速度大小； （2）画出电梯在0~30s时间内的速度（v）-时间（t）图像； （3）求该大楼的层高。 【答案】（1）；；（2）；（3） 【解析】（1）电梯启动时，甲同学的受力分析见答图1 启动时，由牛顿第三定律有 甲同学的重力 由牛顿第二定律有 故 （2）在0~2 s内，电梯处于静止状态；在2~3s内，电梯做初速度为0 的匀加速直线运动，3s末电梯的速度 2为 在 3~29 s内，电1梯做速度为2m /s的匀速直线运动；在29~30s内，电梯做匀减速直线运动，t=30s时，速度减为0.电梯在0~30s内的v-t 图像如答图2 （3）楼层总高度 故层高 / 学科网（北京）股份有限公司 $