4.6 超重和失重 讲义-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

本讲义聚焦“超重和失重”核心知识点，先通过重力测量（实重与视重辨析、两种测量方法及易错提醒）搭建基础，再系统梳理超重、失重、完全失重的定义、条件、本质及运动形式，结合思维导图构建知识体系，对比平衡状态形成完整学习支架。 资料以思维导图强化物理观念，结合蹦极、电梯等实例培养科学思维，实验题与高考真题渗透科学探究。课中助力教师系统授课，课后通过分层练习（单选、计算等）帮助学生查漏补缺，提升分析解决实际问题的能力。

超重和失重 知识归纳与题型总结 思 维 导 图 考点01 重力的测量 知识点1 重力的两种常用测量方法 1、方法一：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，利用牛顿第二定律可得重力为。 2、方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。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，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。这是测量重力最常用的方法。 知识点2 实重和视重 1、实重：物体实际所受的重力，物体所受的重力不会因为物体运动状态的变化而变化。 2、视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对测力计的拉力或对测力计（或台秤）的压力将不等于物体的重力，此时测力计（或台秤）的示数叫物体的视重。 注意：因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们用弹簧测力计测物体的重力时，应在物体静止或匀速运动时进行。 【易错提醒】 重力与质量的区别： 1、重力是地球对物体的吸引，而质量是物质的基本属性，不能把物体的轻重（即物重）与物体含有物质的多少（质量）混为一谈。 2、重力与物体的位置、距地面高度等有关，而质量不随位置、运动状态的变化而变化。 3、质量的测量工具是天平，重力的测量工具是测力计。 【例1】下列关于重力的说法，正确的是（　　） A．物体对悬线的拉力一定等于物体所受的重力 B．物体对水平支持面的压力一定等于物体的重力 C．重力可以由弹簧秤测出，弹簧秤的示数一定等于重力的大小 D．站在匀速运动的电梯中的人，受到的重力和水平底面给他的支持力相平衡 考点02 超重和失重 知识点1 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，叫作超重现象，即此时视重大于实重。 2、产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 3、本质：当物体具有竖直向上的加速度时，根据牛顿第二定律可知F－mg＝ma，即F＝m（g＋a）＞mg；由牛顿第三定律知，此时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力。 4、运动形式：向上加速运动或向下减速运动。 知识点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，叫作失重现象，即此时视重小于实重。 2、产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 3、本质：当物体具有竖直向下的加速度时，根据牛顿第二定律可知mg－F＝ma，即F＝m（g－a）＜mg；由牛顿第三定律可知，此时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力。 4、运动形式：向上减速运动或向下加速运动。 知识点3 完全失重 1、定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象，即此时视重为零。 2、产生条件：加速度a = g，方向竖直向下。 3、现象：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持它的物体无压力、摆钟停止摆动、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效（如天平、液体气压计等）。 知识点4 平衡、超重、失重和完全失重的比较 加速度 重力mg与视重F的关系 运动情况 图示 平衡 a = 0 静止或匀速直线运动 超重 加速度向上 ， 则 向上加速或向下减速运动 失重 加速度向下 ， 则 向下加速或向上减速运动 完全失重 a = g F = 0 自由落体运动、抛体运动 【易错提醒】 1、超重和失重状态下，物体在竖直方向上受到的合力不为零。 2、物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化，只是“视重”发生了改变。 3、超重或失重现象与物体速度的大小和方向无关，只决定于加速度的方向。 4、当物体具有竖直向上的加速度分量时，也属于超重；物体具有竖直向下的加速度分量时，也属于失重。 考向01 超重和失重的概念 【例1】2025年9月3日，我国举行盛大阅兵仪式，“东风-5C”液体洲际战略核导弹接受检阅。“东风-5C”液体洲际战略核导弹是我国战略反击体系中的重要组成，打击范围覆盖全球。某次中国人民解放军火箭军从海南岛向南太平洋相关公海海域成功发射了1发携带训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域。从发射到命中目标，整个过程仅耗时20多分钟，飞行速度高达25马赫（即声速的25倍），射程约12000公里，创下了全球洲际导弹实际测试中的最远纪录。下列说法正确的是（　　） A．题目中“射程约12000公里”指的是位移 B．题目中“马赫”为国际单位制中的基本单位 C．右边图片中正在加速上升的导弹处于超重状态 D．导弹的惯性随着飞行速度的增大而增大 考向02 超重和失重现象分析 【例2】如图所示，一条轻绳绕过轻质定滑轮，两端各系质量分别为m和2m的物体A和B，物体A放置于倾角的固定斜面上，与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。先用手压住物体A使A、B均处于静止状态，由静止释放物体A，在其沿斜面向上运动的过程中（A未与滑轮碰撞、B未落地），重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．A、B的加速度大小为0.8g B．静止释放物体A后绳子拉力变大 C．A、B间轻绳拉力大小为0.8mg D．运动过程中A处于超重状态，B处于失重状态 考向03 完全失重 【例3】蹦极是一项惊险刺激的极限娱乐项目。如图所示，在体验者竖直下落过程中，不计空气阻力，以下判断正确的是（　　） A．弹性绳拉力的最大值与体验者重力大小相等 B．当弹性绳拉力与体验者重力大小相等时，速度最大 C．弹性绳拉直前，体验者处于完全失重状态，所受重力为0 D．弹性绳拉直后，体验者受到弹性绳向上的拉力，速度开始减小 考向04 超重和失重的图象问题 【例4】在电梯顶板上固定一个力传感器，将所受重力为G的物体挂在力传感器的挂钩上。在电梯从跳台底部上升至顶部平台的全过程中，下列力传感器示数随时间变化的图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【对点1】北京时间2025年10月31日23时44分，搭载了神舟二十一号载人飞船的“长征二号F遥二十一”运载火箭点火发射升空。神舟二十一号航天员乘组在轨期间将新开展27项科学与应用项目，其中，将首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。本次选用了两雌两雄四只小鼠随飞船进行在轨饲养，随后四只小鼠将随神舟二十号载人飞船返回地球。关于4只小鼠在随火箭发射升空和随返回舱回到地面的过程中，则（　　） A．随火箭加速上升过程中，小鼠处于失重的状态 B．随火箭加速上升过程中，小鼠处于超重的状态 C．随返回舱在着陆场附近减速下降过程中，小鼠处于超重的状态 D．随返回舱在着陆场附近减速下降过程中，小鼠处于失重的状态 【对点2】2025年5月2日至5月4日，2025世界泳联跳水世界杯总决赛在我国国家游泳中心“水立方”开赛，中国跳水梦之队的绝代双骄全红婵和陈芋汐再次同台竞技，经过多轮激烈比拼，以总分350.88分的成绩成功卫冕金牌。在女子10m跳台的决赛中，全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5m/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35kg，g取，则（　　） A．全红婵在空中运动的时间为1.5s B．入水后全红婵受到水的阻力为612.5N C．入水后全红婵处于失重状态 D．跳离跳台后上升阶段全红婵处于失重状态 【对点3】如图所示，倾角为α=37°且表面光滑的斜面体固定在匀速下降的升降机上，质量相等的A、B两小球用一轻质细绳连接着，A的上端用一轻质弹簧拴接在斜面上端的固定装置上。当升降机运动到某一位置突然处于完全失重状态时，则此刻AB两物体的瞬时加速度分别为（　　） A．g， g B．g， C．， g D．， 【对点4】如图所示为人在水平放置的力传感器上完成“蹲”“起”动作时传感器的示数随时间变化图像，由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”，反之为“站起”过程。已知重力加速度大小为。下列说法正确的是（　　） A．是站起过程，此过程中点重心速度最大 B．是下蹲过程，此过程人先超重后失重 C．是站起过程，此过程中点重心速度最大 D．是下蹲过程，此过程中点重心加速度方向与速度方向一致 【思维建模】 一、超重和失重的判断方法： 1、物体所受的压力（拉力、支持力等）与重力的关系：若，物体超重；若，物体失重。 2、加速度方向：加速度（或加速度分量）向上，物体超重；加速度（或加速度分量）向下，物体失重。 二、用F-t图象分析超重和失重问题： 人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。图1呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况。图2显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。 下蹲动作包含失重和超重两个过程，先是加速下降，处于失重状态，到达最大速度后再减速下降，处于超重状态，即先处于失重状态再处于超重状态；同理，起立动作也包含两个过程，先加速上升，处于超重状态，后减速上升，处于失重状态。 1、判断运动状态 由图2可知，a、b、c、d、e、f时刻，人对传感器的压力等于重力500N，物体处于平衡状态；A、D时刻，人对传感器的压力小于重力，所以人处于失重状态；B、C时刻，人对传感器的压力大于重力，所以人处于超重状态。 2、加速度的计算 例如，在A时刻，人对传感器的压力等于200N，由牛顿第三定律可知，传感器对人的支持力也为200N，由牛顿第二定律，人在A时刻的加速度大小为6m/s2，方向竖直向下。 1、 单选题 1．图甲中，某高中生做双手引体向上，用压力传感器记录了一段过程中单杠对其右手支持力的大小随时间变化的情况，结果如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．从传感器的示数可知该同学的体重约为25kg B．1～2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．5～6s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 D．0～8s内，该同学进行了先拉起身体、后放下身体的动作 2．砚砚同学特别喜欢“弹簧公仔”呆萌的表情和摇摇晃晃的可爱姿态。如图所示，某次砚砚同学对其头部施加竖直向下的压力使其静止，突然撤去力后，向上运动，一段时间后脚部也离开了地面。她产生了强烈的好奇心，于是她经过测量，弹簧公仔头部的质量为，脚部的质量为，连接的弹簧质量忽略不计。已知从撤去力到上升到最高点的过程中，弹簧的形变量始终未超出弹性限度。下列说法正确的是（　　） A．刚要离开地面时，的加速度大小为 B．撤去力后的瞬间，的加速度大小为 C．从撤去力到刚要离开地面的过程中，一直处于超重状态 D．从离开地面到、相距最远的过程中，的加速度不断减小，的加速度不断增大 3．竹蜻蜓是一种中国传统的民间儿童玩具，流传甚广。如图所示，一儿童搓动竹蜻蜓，松开手后竹蜻蜓在空中运动时竖直方向的v-t图像如图所示，以竖直向上为正方向。下列说法正确的是（　　） A．t1时刻，竹蜻蜓上升到最高点 B．t2时刻，竹蜻蜓所受合外力为0 C．0~t1时间内，竹蜻蜓的平均速度大于 D．t2~t3时间内，竹蜻蜓处于超重状态 4．模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱在运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示（向上为正）。下列说法正确的是（　　） A．从到，实验舱内物体处于超重状态 B．从到，实验舱的加速度在增大 C．在时刻、实验舱速度达到最大 D．从到，实验舱内物体处于先失重后超重状态 5．航天员在进行太空起飞前，会通过特殊设备模拟超重与失重的环境，而日常电梯的运动过程与这种模拟有相似之处。某次下课后，小红将体重计置于电梯内地板上，按好楼层后站在体重计上保持姿势不变，在之后的电梯运行过程中，她观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知电梯从开始依次经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动、匀减速运动直至时停止，取。下列说法正确的是（　　） A．在观察的这段时间内，不能确定小红的运动方向 B．在内，小红重力增加，处于超重状态；在内，小红重力减小，处于失重状态 C．小红在受到合外力冲量为 D．在内，的示数为 6．phyphox软件可以利用智能手机内的多种传感器，帮助我们完成各种各样的物理实验。某同学打开软件中的加速度传感器，把手机水平托在手上并使屏幕朝上，从静止站立状态开始做蹲起动作，传感器记录了该过程中竖直方向（z轴）的运动数据，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．0-2s内，速度方向发生了变化 B．0-4s内，该同学完成了两次完整的蹲起动作 C．下蹲过程处于失重，起立过程处于超重 D．若该同学的手机重约200g，在蹲起过程中手机受到的弹力最大值约为3.3N 7．某同学练习“深蹲”（完成一次“下蹲”和“起立”过程为一次“深蹲”），他稳定站在压力传感器上，发现压力传感器的示数为，已知重力加速度为。他截取某一动作过程中的图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．内该同学完成两次“深蹲” B．该同学“下蹲”过程中最大加速度约为 C．该同学“起立”过程中先失重后超重 D．该同学“起立”过程中最大加速度约为 8．如图甲所示为某景区的蹦极项目，游客身上绑一根弹性绳从高空一跃而下。现有一可视为质点的游客从0时刻跳下，时刻运动到最低点，弹性绳的作用力随时间变化的图像如图乙所示，整个下落过程不计空气阻力。重力加速度取。则下列说法正确的是（　　） A．时间内，游客始终处于失重状态 B．时间内，游客处于完全失重状态；时间内，游客处于超重状态 C．时间内，游客的加速度不变；时间内，游客的加速度先增大后减小 D．时间内，游客的加速度有可能大于 9．某同学将一轻弹簧上端挂起固定，在弹簧旁竖直方向固定一直尺，静止时弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处。他在弹簧下端再悬挂一钢球，静止时弹簧下端指针位于直尺40cm刻度处，如图所示。他将该装置置于竖直升降的电梯中，某时刻，弹簧下端指针稳定地位于直尺38cm刻度处。重力加速度为g，根据上述信息可得出（　　） A．钢球质量大小 B．弹簧的劲度系数 C．电梯的运动方向 D．电梯的加速度大小和方向 10．如图所示，质量为M、倾角为的斜面体置于水平地面上，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为m、2m，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，将A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮），斜面体静止不动。下列说法正确的是（　　） A．轻绳对P点的拉力大小为 B．物体A的加速度大小为 C．物体A处于失重状态 D．地面对斜面体的支持力大小为 2、 多选题 11．如图所示为无人机内部的一个加速度计部件，可以测量竖直轴向加速度，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为a，a的方向竖直向上时为正值，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．当无人机悬停在空中时， B．当无人机自由下落时， C．当时，无人机处于完全失重状态 D．当时，无人机一定竖直向上运动 12．中国无人机表演技术处于全球领先地位，2025年6月以11787架无人机刷新了“最多无人机组成的空中图案”吉尼斯世界纪录。某测试员应用无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试。图甲为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向，其中z轴沿竖直方向，无人机开始时沿y轴负方向匀速飞行，时刻起该同学进行变速操作，软件生成了图乙中三个维度的（加速度—时间）图像，可以推断2s~4s的时间内无人机（　　） A．处于超重状态 B．沿x轴方向一直加速 C．沿y轴方向一直加速 D．沿z轴方向减速上升 13．某同学站在力传感器上做“下蹲”和“起立”动作，在一次完整的“下蹲”和“起立”过程中，力传感器显示力随时间变化的规律如图所示，则关于该同学的下蹲过程，下列说法正确的是（　　） A．先超重后失重 B．先失重后超重 C．加速度先减小后增大，再减小再增大 D．加速度先增大后减小，再增大再减小 14．2024年9月11日12时，我国自主研发的朱雀三号VTVL-1在酒泉卫星发射中心圆满完成十公里级垂直起降返回飞行试验，假设火箭从最高点自由下落2s后遥控打开降落伞减速，开伞后最初一段距离内火箭速度v与开伞后下降的距离x之间满足关系式： ，其中C为特定常数，开伞下降距离d后以5m/s的速度匀速下降直到落地，为了简便计算，忽略在开伞前受到的空气阻力，重力加速度g取10m/s2。则下列判断正确的是（　　） A．常数C的值为0.5 B．开伞后下降距离 C．开伞后火箭处于失重状态 D．从开伞到匀速过程平均速度大小为12.5m/s 15．如图所示，一小物块从斜面上的A点静止开始下滑，在AB段和BC段分别做匀加速和匀减速运动，至C点恰好静止，全程斜面体保持静止状态。若小物块在AB段和BC段与斜面间的动摩擦因数分别为和，且，则（　　） A．小物块在下滑过程中先超重再失重 B．在物块滑行的全过程中，地面对斜面始终有摩擦力作用 C．在物块滑行的全过程中，地面对斜面的支持力始终小于物块和斜面的总重力 D．物块与斜面之间的摩擦因数和满足 3、 实验题 16．某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 （填正确答案标号）。 a.能在轨道上保持静止 b.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的图像，以竖直向上为正方向。t=3s时，物体处于 （填“超重”或“失重”）状态；以FN为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线A。 ②若将物体质量减小为原来的一半，重新进行实验，其a-FN图像为图丁中的图线 （填“B”“C”或“D”）。 17．如图甲所示，某物理兴趣小组利用低成本实验材料制作了一个便携力学传感器，能实时显示压力F—时间t图像，并能够进行数据分析。研究小组使用它在课堂上模拟电梯的上升和下降过程，把砝码水平放置在传感器上面，拉住细绳使传感器从静止开始，在竖直方向上运动。一段时间后得到的图像如下图乙所示，从图像上选取的点的力学数据如下表1所示，重力加速度g取。 表1 点 A B C E F G H I 力/N 0.50 0.81 0.21 0.03 0.15 0.74 0.08 0.98 请你分析以上图像和表格信息，回答下列问题： (1)该小组使用的钩码质量为______ A．0.5g B．5g C．50g D．500g (2)在A至I点中，钩码处于失重状态且加速度小于的点有 (3)从D点到E点，钩码的加速度变化情况是______ A．先向上减小  后向下减小 B．先向上减小  后向下增大 C．先向下增大  后向下增大 D．先向上增大  后向下减小 4、 计算题 18．摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米。电梯的简化模型如图甲所示。电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在时由静止开始上升，图像如图乙所示。电梯总质量，忽略一切阻力，重力加速度g取。 (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力和最小拉力； (2)类比是一种常用的研究方法。对比加速度和速度的定义，根据图乙所示图像，求电梯在第末的速率v； (3)根据图乙所示图像，分别写出电梯处于超重和失重的时间范围。 19．某同学站在水平放置于电梯内的台秤上，电梯从时由静止开始运动，时速度恰好为零，台秤的示数随时间变化的图像如图所示。已知电梯静止时台秤的示数为，重力加速度取。求： (1)时台秤的示数； (2)电梯内运行的总位移大小。 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。 21．如图所示，一块质量的木块放置在质量、倾角的光滑斜面体上，斜面足够长，斜面体置于光滑水平面上。（取，，） (1)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若要保证斜面体相对地面静止，求F的大小。 (2)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若要保证木块和斜面体相对静止，求F的大小。 (3)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若，分析地面对斜面体的支持力与80N的大小关系（请给出定性分析不需定量计算）。 22．微重力塔的核心原理是当实验舱处于自由落体或者竖直上抛状态时，内部的物体会处于完全失重状态，就可以模拟微重力环境。图为中国科学院国家微重力实验室北京落塔，当实验舱从静止自由下落时可获得3.6s的微重力时间，让该装置停下所能提供的最大加速度为15g，求 (1)请根据以上信息计算实验舱下落的最小距离； (2)若采用最大输出功率的电磁弹射系统对实验舱进行电磁弹射，当输出功率达到P时，停止弹射。弹射过程为初速度为零、加速度大小为8的匀加速直线运动，弹射结束后可让400的实验舱获得一定时间的微重力环境而回到弹射初始位置（不考虑制动），不计摩擦阻力，获得的微重力环境时间t为多少。 一、单选题 1．（2025·浙江·高考真题）中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．双臂夹角越大受力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为 C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 2．（2022·浙江·高考真题）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是（   ）    A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡 B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力 C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力 D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点 3．（2017·海南·高考真题）汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车刹车减速运动的加速度大小为8.0m/s2，测得刹车线长25m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为（　　） A．10m/s B．15m/s C．20m/s D．30m/s 4．（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　） A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg C．t2~t3时间内，v增大，FN <mg D．t2~t3时间内，v减小，FN >mg 5．（2017·海南·高考真题）如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是（） A．若μ≠0，则k= B．若μ≠0 ， k = C．若μ=0，则 D．若μ=0，则 6．（2014·北京·高考真题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是（　　） A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 二、多选题 7．（2019·全国III卷·高考真题）如图（），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取。由题给数据可以得出 A．木板的质量为1kg B．2s~4s内，力F的大小为0.4N C．0~2s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 8．（2015·江苏·高考真题）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，则人对地板的压力（ ） A．t=2s时最大 B．t=2s时最小 C．t=8.5s时最大 D．t=8.5s时最小 三、实验题 9．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 。（选填正确答案标号） a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于 （选填“超重”或“失重”）状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线 。（选填“b”“c”或“d”） 10．（2024·全国甲卷·高考真题）学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N（结果保留1位小数）； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，则此段时间内物体处于 （填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为 （结果保留1位小数）。 四、解答题 11．（2017·全国III卷·高考真题）如图，两个滑块A和B的质量分别为mA＝1 kg 和mB＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5，木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s。A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g＝10 m/s2。求： （1）B与木板相对静止时，木板的速度大小； （2）木板在地面上运动的距离一共是多少？    12．（2019·江苏·高考真题）如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐．A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ．先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下．接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g．求： （1）A被敲击后获得的初速度大小vA； （2）在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB'； （3）B被敲击后获得的初速度大小vB． 13．（2018·浙江·高考真题）可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏，如图所示，有一企鹅在倾角为 37°的倾斜冰面上，先以加速度 a=0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t=8s 时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 µ=0.25， sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度 g 取 10m/s2。求： （1）企鹅向上“奔跑”的位移大小； （2）企鹅在冰面向前滑动的加速度大小； （3）企鹅退滑到出发点时的速度大小。（结果可用根式表示） 14．（2017·海南·高考真题）一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从t=0时开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。求： (1)弹簧的劲度系数； (2)物块b加速度的大小； (3)在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。 1 / 46 学科网（北京）股份有限公司 $ 超重和失重 知识归纳与题型总结 思 维 导 图 考点01 重力的测量 知识点1 重力的两种常用测量方法 1、方法一：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，利用牛顿第二定律可得重力为。 2、方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。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，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。这是测量重力最常用的方法。 知识点2 实重和视重 1、实重：物体实际所受的重力，物体所受的重力不会因为物体运动状态的变化而变化。 2、视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对测力计的拉力或对测力计（或台秤）的压力将不等于物体的重力，此时测力计（或台秤）的示数叫物体的视重。 注意：因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们用弹簧测力计测物体的重力时，应在物体静止或匀速运动时进行。 【易错提醒】 重力与质量的区别： 1、重力是地球对物体的吸引，而质量是物质的基本属性，不能把物体的轻重（即物重）与物体含有物质的多少（质量）混为一谈。 2、重力与物体的位置、距地面高度等有关，而质量不随位置、运动状态的变化而变化。 3、质量的测量工具是天平，重力的测量工具是测力计。 【例1】下列关于重力的说法，正确的是（　　） A．物体对悬线的拉力一定等于物体所受的重力 B．物体对水平支持面的压力一定等于物体的重力 C．重力可以由弹簧秤测出，弹簧秤的示数一定等于重力的大小 D．站在匀速运动的电梯中的人，受到的重力和水平底面给他的支持力相平衡 【答案】D 【解析】A．由于物体的运动状态不确定，所以物体对悬线的拉力不一定等于物体所受的重力，则A错误； B．由于物体的运动状态不确定，所以物体对水平支持面的压力不一定等于物体的重力，则B错误； C．重力可以由弹簧秤测出，但是由于物体的运动状态不确定，则弹簧秤的示数不一定等于重力的大小，所以C错误； D．站在匀速运动的电梯中的人，由平衡条件可得，受到的重力和水平底面给他的支持力相平衡，所以D正确； 故选D。 考点02 超重和失重 知识点1 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，叫作超重现象，即此时视重大于实重。 2、产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 3、本质：当物体具有竖直向上的加速度时，根据牛顿第二定律可知F－mg＝ma，即F＝m（g＋a）＞mg；由牛顿第三定律知，此时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力。 4、运动形式：向上加速运动或向下减速运动。 知识点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，叫作失重现象，即此时视重小于实重。 2、产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 3、本质：当物体具有竖直向下的加速度时，根据牛顿第二定律可知mg－F＝ma，即F＝m（g－a）＜mg；由牛顿第三定律可知，此时物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力。 4、运动形式：向上减速运动或向下加速运动。 知识点3 完全失重 1、定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象，即此时视重为零。 2、产生条件：加速度a = g，方向竖直向下。 3、现象：在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持它的物体无压力、摆钟停止摆动、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效（如天平、液体气压计等）。 知识点4 平衡、超重、失重和完全失重的比较 加速度 重力mg与视重F的关系 运动情况 图示 平衡 a = 0 静止或匀速直线运动 超重 加速度向上 ， 则 向上加速或向下减速运动 失重 加速度向下 ， 则 向下加速或向上减速运动 完全失重 a = g F = 0 自由落体运动、抛体运动 【易错提醒】 1、超重和失重状态下，物体在竖直方向上受到的合力不为零。 2、物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化，只是“视重”发生了改变。 3、超重或失重现象与物体速度的大小和方向无关，只决定于加速度的方向。 4、当物体具有竖直向上的加速度分量时，也属于超重；物体具有竖直向下的加速度分量时，也属于失重。 考向01 超重和失重的概念 【例1】2025年9月3日，我国举行盛大阅兵仪式，“东风-5C”液体洲际战略核导弹接受检阅。“东风-5C”液体洲际战略核导弹是我国战略反击体系中的重要组成，打击范围覆盖全球。某次中国人民解放军火箭军从海南岛向南太平洋相关公海海域成功发射了1发携带训练模拟弹头的洲际弹道导弹，并准确落入预定海域。从发射到命中目标，整个过程仅耗时20多分钟，飞行速度高达25马赫（即声速的25倍），射程约12000公里，创下了全球洲际导弹实际测试中的最远纪录。下列说法正确的是（　　） A．题目中“射程约12000公里”指的是位移 B．题目中“马赫”为国际单位制中的基本单位 C．右边图片中正在加速上升的导弹处于超重状态 D．导弹的惯性随着飞行速度的增大而增大 【答案】C 【详解】A．射程约“12000”公里”既不是路程也不是位移也不是距离，而是地球表面的一段圆弧，A错误； B．“马赫”不是国际单位制中的基本单位，B错误； C．图片中正在加速上升的导弹的加速度向上，处于超重状态，C正确； D．导弹的惯性与质量有关，与飞行速度无关，D错误。 故选C。 考向02 超重和失重现象分析 【例2】如图所示，一条轻绳绕过轻质定滑轮，两端各系质量分别为m和2m的物体A和B，物体A放置于倾角的固定斜面上，与斜面间的动摩擦因数μ=0.25。先用手压住物体A使A、B均处于静止状态，由静止释放物体A，在其沿斜面向上运动的过程中（A未与滑轮碰撞、B未落地），重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．A、B的加速度大小为0.8g B．静止释放物体A后绳子拉力变大 C．A、B间轻绳拉力大小为0.8mg D．运动过程中A处于超重状态，B处于失重状态 【答案】D 【详解】AC．设A、B运动的加速度大小为a，以B为对象，根据牛顿第二定律可得 以A为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得，，故AC错误； B．由AC选项解析可知，静止释放物体A后绳子拉力保持不变，故B错误； D．运动过程中A的加速度沿斜面向上，有竖直向上的分加速度，则物体A处于超重状态；物体B加速度竖直向下，则B处于失重状态，故D正确。 故选D。 考向03 完全失重 【例3】蹦极是一项惊险刺激的极限娱乐项目。如图所示，在体验者竖直下落过程中，不计空气阻力，以下判断正确的是（　　） A．弹性绳拉力的最大值与体验者重力大小相等 B．当弹性绳拉力与体验者重力大小相等时，速度最大 C．弹性绳拉直前，体验者处于完全失重状态，所受重力为0 D．弹性绳拉直后，体验者受到弹性绳向上的拉力，速度开始减小 【答案】B 【详解】ABD．在体验者竖直下落过程中，在弹性绳拉直后，当弹性绳拉力小于重力时，体验者向下加速运动；当弹性绳拉力等于重力时，体验者的加速度为0，速度达到最大；之后弹性绳拉力大于重力，体验者向下减速运动，故AD错误，B正确； C．弹性绳拉直前，体验者只受重力作用，加速度为重力加速度，体验者处于完全失重状态，故C错误。 故选B。 考向04 超重和失重的图象问题 【例4】在电梯顶板上固定一个力传感器，将所受重力为G的物体挂在力传感器的挂钩上。在电梯从跳台底部上升至顶部平台的全过程中，下列力传感器示数随时间变化的图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】力传感器示数为物体的视重，在电梯从跳台底部上升至顶部平台的全过程中，物体先向上加速，然后匀速，最后减速，则物体先超重，后平衡，再失重，故F先大于G，再等于G，最后小于G，故B正确。 故选B。 【对点1】北京时间2025年10月31日23时44分，搭载了神舟二十一号载人飞船的“长征二号F遥二十一”运载火箭点火发射升空。神舟二十一号航天员乘组在轨期间将新开展27项科学与应用项目，其中，将首次在轨实施国内啮齿类哺乳动物空间科学实验。本次选用了两雌两雄四只小鼠随飞船进行在轨饲养，随后四只小鼠将随神舟二十号载人飞船返回地球。关于4只小鼠在随火箭发射升空和随返回舱回到地面的过程中，则（　　） A．随火箭加速上升过程中，小鼠处于失重的状态 B．随火箭加速上升过程中，小鼠处于超重的状态 C．随返回舱在着陆场附近减速下降过程中，小鼠处于超重的状态 D．随返回舱在着陆场附近减速下降过程中，小鼠处于失重的状态 【答案】BC 【详解】随火箭加速上升过程和随返回舱在着陆场附近减速下降过程，小鼠的加速度向上，均处于超重状态。 故选BC。 【对点2】2025年5月2日至5月4日，2025世界泳联跳水世界杯总决赛在我国国家游泳中心“水立方”开赛，中国跳水梦之队的绝代双骄全红婵和陈芋汐再次同台竞技，经过多轮激烈比拼，以总分350.88分的成绩成功卫冕金牌。在女子10m跳台的决赛中，全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5m/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35kg，g取，则（　　） A．全红婵在空中运动的时间为1.5s B．入水后全红婵受到水的阻力为612.5N C．入水后全红婵处于失重状态 D．跳离跳台后上升阶段全红婵处于失重状态 【答案】BD 【详解】A．规定向上为正方向，则根据匀变速运动有 代入数据有 解得，即全红婵在空中运动的时间为，故A错误； B．入水时的速度 速度与规定方向相反，竖直向下。在水中的加速度 加速度与规定方向相同，竖直向上。根据牛顿第二定律可知 故B正确； C．由上述分析可知，入水后全红婵的加速度向上，处于超重状态，故C错误； D．跳离跳台后上升阶段，全红婵只受重力，故加速度向下，则全红婵处于失重状态，故D正确。 故选BD。 【对点3】如图所示，倾角为α=37°且表面光滑的斜面体固定在匀速下降的升降机上，质量相等的A、B两小球用一轻质细绳连接着，A的上端用一轻质弹簧拴接在斜面上端的固定装置上。当升降机运动到某一位置突然处于完全失重状态时，则此刻AB两物体的瞬时加速度分别为（　　） A．g， g B．g， C．， g D．， 【答案】A 【详解】由于整个装置突然处于完全失重状态，根据其特点可知，A、B两物体与斜面体之间以及轻绳的弹力会突然消失，而弹簧在这一瞬间，长度不会立即变化，故此时弹簧对A物体的作用力不变。对B受力分析可知，完全失重瞬间，此时B的合力就是其重力，所以B的瞬时加速度为g。由平衡条件可知，A受到弹簧的作用力大小为 由于A物体本身重力不变，故在此瞬间，A同时受到弹簧的弹力F和重力作用，根据力的合成特点可知此二力的合力大小为 mg，故其瞬时加速度为g。故选A。 【对点4】如图所示为人在水平放置的力传感器上完成“蹲”“起”动作时传感器的示数随时间变化图像，由稳定的站姿到稳定的蹲姿的过程为“下蹲”，反之为“站起”过程。已知重力加速度大小为。下列说法正确的是（　　） A．是站起过程，此过程中点重心速度最大 B．是下蹲过程，此过程人先超重后失重 C．是站起过程，此过程中点重心速度最大 D．是下蹲过程，此过程中点重心加速度方向与速度方向一致 【答案】CD 【详解】ABC．过程中，由题图可知，人对传感器的压力先大于人的重力后小于人的重力，根据牛顿第二定律可知，人先超重后失重，人先竖直向上加速后竖直向上减速，为站起过程；其中点时人加速度为零，此时人的速度最大，故AB错误，C正确； D．过程，人对传感器的压力先小于人的重力后大于人的重力，人先失重后超重，则人先向下加速后向下减速，所以该过程表示的是下蹲过程；点时，人向下做加速运动，即重心加速度方向与速度方向一致，故D正确。 故选CD。 【思维建模】 一、超重和失重的判断方法： 1、物体所受的压力（拉力、支持力等）与重力的关系：若，物体超重；若，物体失重。 2、加速度方向：加速度（或加速度分量）向上，物体超重；加速度（或加速度分量）向下，物体失重。 二、用F-t图象分析超重和失重问题： 人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。图1呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况。图2显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。 下蹲动作包含失重和超重两个过程，先是加速下降，处于失重状态，到达最大速度后再减速下降，处于超重状态，即先处于失重状态再处于超重状态；同理，起立动作也包含两个过程，先加速上升，处于超重状态，后减速上升，处于失重状态。 1、判断运动状态 由图2可知，a、b、c、d、e、f时刻，人对传感器的压力等于重力500N，物体处于平衡状态；A、D时刻，人对传感器的压力小于重力，所以人处于失重状态；B、C时刻，人对传感器的压力大于重力，所以人处于超重状态。 2、加速度的计算 例如，在A时刻，人对传感器的压力等于200N，由牛顿第三定律可知，传感器对人的支持力也为200N，由牛顿第二定律，人在A时刻的加速度大小为6m/s2，方向竖直向下。 1、 单选题 1．图甲中，某高中生做双手引体向上，用压力传感器记录了一段过程中单杠对其右手支持力的大小随时间变化的情况，结果如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．从传感器的示数可知该同学的体重约为25kg B．1～2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．5～6s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 D．0～8s内，该同学进行了先拉起身体、后放下身体的动作 【答案】B 【详解】A．从传感器的示数可知，单杠对该同学右手支持力的大小为，同理单杠对左手的支持力大小也为，根据平衡条件可知该同学的重力约为500N，体重约为，故A错误； B．1s~2s内，从传感器示数可知，支持力先小于重力，处于失重状态，之后支持力大于重力，处于超重状态，所以该同学经历了先出现失重现象后出现超重现象，故B正确； C．5～6s内，从传感器示数可知，支持力先大于重力，处于超重状态，之后支持力小于重力，处于失重状态，故C错误； D．人在进行放下身体的动作过程中，先向下加速运动，此时加速度的方向向下，故人处于失重状态，最后人处于静止状态，所以后半段人向下做减速运动，加速度的方向向上，此过程人处于超重状态，结合图像可以看出，1s时人放下身体，2s时过程结束。内，该同学进行了先放下身体的动作、后拉起身体，故D错误。 故选B。 2．砚砚同学特别喜欢“弹簧公仔”呆萌的表情和摇摇晃晃的可爱姿态。如图所示，某次砚砚同学对其头部施加竖直向下的压力使其静止，突然撤去力后，向上运动，一段时间后脚部也离开了地面。她产生了强烈的好奇心，于是她经过测量，弹簧公仔头部的质量为，脚部的质量为，连接的弹簧质量忽略不计。已知从撤去力到上升到最高点的过程中，弹簧的形变量始终未超出弹性限度。下列说法正确的是（　　） A．刚要离开地面时，的加速度大小为 B．撤去力后的瞬间，的加速度大小为 C．从撤去力到刚要离开地面的过程中，一直处于超重状态 D．从离开地面到、相距最远的过程中，的加速度不断减小，的加速度不断增大 【答案】A 【详解】A．刚要离开地面时，弹簧处于伸长状态，且弹簧弹力等于的重力，即，此时弹簧对的弹力向下，根据牛顿第二定律 有 解得的加速度大小，方向向下，A正确； B．作用在上，静止，弹簧被压缩，有，撤去力后的瞬间，弹簧弹力不变，对A，根据牛顿第二定律 有 解得的加速度大小，方向向上，B错误； C．根据前面分析可知，撤去力后的瞬间，的加速度方向向上，处于超重状态，之后随着A向上，弹簧弹力减小，A的加速度减小，当弹簧弹力等于A的重力时，A的加速度减小为零，之后A继续上升，弹簧弹力小于A的重力，A的加速度方向变为向下，处于失重状态，直到刚要离开地面，故A先处于超重状态，后又处于失重状态，C错误； D．离开地面时，弹簧处于拉伸状态，此时A的速度大于B的速度，故A上升到、相距最远的过程中，弹簧一直被拉长，弹簧弹力一直增大，根据牛顿第二定律，对A有 的加速度不断增大，方向向下。 根据牛顿第二定律，对B有 的加速度不断增大，方向向上，D错误。 故选A。 3．竹蜻蜓是一种中国传统的民间儿童玩具，流传甚广。如图所示，一儿童搓动竹蜻蜓，松开手后竹蜻蜓在空中运动时竖直方向的v-t图像如图所示，以竖直向上为正方向。下列说法正确的是（　　） A．t1时刻，竹蜻蜓上升到最高点 B．t2时刻，竹蜻蜓所受合外力为0 C．0~t1时间内，竹蜻蜓的平均速度大于 D．t2~t3时间内，竹蜻蜓处于超重状态 【答案】C 【详解】A．时刻，竹蜻蜓速度为正且最大，还会继续上升，故A错误； B．由图像可知时刻切线斜率不为0，竹蜻蜓的加速度不为0，合外力不为0，故B错误； C．时间内，竹蜻蜓如果做匀加速直线运动，则竹蜻蜓的平均速度等于；实际上竹蜻蜓位移等于曲线与时间轴围成的面积，实际位移大于匀加速时的位移，竹蜻蜓的平均速度大于，故C正确； D．时间内，竹蜻蜓具有向下的速度和加速度，向下做加速度减小的加速运动，竹蜻蜓处于失重状态，故D错误。 故选C。 4．模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱在运动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示（向上为正）。下列说法正确的是（　　） A．从到，实验舱内物体处于超重状态 B．从到，实验舱的加速度在增大 C．在时刻、实验舱速度达到最大 D．从到，实验舱内物体处于先失重后超重状态 【答案】D 【详解】A．由图可知从到，阻力先向下增大后向下减小，可知实验舱先向上加速后向上减速，故实验舱内物体先超重后失重，故A错误； B．从到，根据牛顿第二定律可知加速度大小 由于f在减小，可知加速度在减小，故B错误； C．时刻，阻力为0，则速度为0，故C错误； D．从到，阻力先向上增大后向上减小，可知实验舱先向下加速后向下减速，实验舱内物体先失重后超重，故D正确。 故选D。 5．航天员在进行太空起飞前，会通过特殊设备模拟超重与失重的环境，而日常电梯的运动过程与这种模拟有相似之处。某次下课后，小红将体重计置于电梯内地板上，按好楼层后站在体重计上保持姿势不变，在之后的电梯运行过程中，她观察到体重计的示数随时间变化的图像如图所示。已知电梯从开始依次经历了三个阶段：由静止开始匀加速运动、匀速运动、匀减速运动直至时停止，取。下列说法正确的是（　　） A．在观察的这段时间内，不能确定小红的运动方向 B．在内，小红重力增加，处于超重状态；在内，小红重力减小，处于失重状态 C．小红在受到合外力冲量为 D．在内，的示数为 【答案】D 【详解】A．由图像可知，在内，物体做匀速直线运动， 在内，物体做加速运动，加速度为 加速运动的末速度为 在内，物体做匀减速直线运动，加速度 负号表示此时加速度的方向与时间内加速度的方向相反，由此判断开始加速度的方向向上，所以小红向上运动，故A错误。 B．在内，物体加速度向上，物体做加速运动，物体处于超重状态，但是物体重力不变，在内，物体做向上减速运动，物体处于失重状态，重力也不变，故B错误。 C．在内，物体做匀速直线运动，合力为0，所以合力冲量也为0，故C错误。 D．由A知，在内，加速度，根据牛顿第二定律有 代入数据解得，故D正确。 故选D。 6．phyphox软件可以利用智能手机内的多种传感器，帮助我们完成各种各样的物理实验。某同学打开软件中的加速度传感器，把手机水平托在手上并使屏幕朝上，从静止站立状态开始做蹲起动作，传感器记录了该过程中竖直方向（z轴）的运动数据，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．0-2s内，速度方向发生了变化 B．0-4s内，该同学完成了两次完整的蹲起动作 C．下蹲过程处于失重，起立过程处于超重 D．若该同学的手机重约200g，在蹲起过程中手机受到的弹力最大值约为3.3N 【答案】D 【详解】A．由题意可知，该同学在0~2s内下蹲，处于先失重后超重，所以加速度先负后正，先是向下加速然后向下减速，速度方向始终向下，故A错误。 B．一次完整的蹲起动作，应该是从站立到蹲下再到站立，从站立到蹲下，加速度先负后正，从蹲着到站立，加速度先正后负。从图像看，0-4s内，有4次明显的加速度变化过程，可认为完成了一次完整的蹲起动作，故B错误。 C．从静止站立状态开始做下蹲，初始时加速度向下，之后加速度向上到完成下蹲，加速度向下，物体处于失重状态，之后加速度向上，速度减小直至为0，物体处于超重状态，完成下蹲，故C错误。 D．手机质量，重力为 当加速度向上且最大时，弹力最大，由图像知最大向上加速度约为，根据牛顿第二定律有，可得，故D正确。 故选D。 7．某同学练习“深蹲”（完成一次“下蹲”和“起立”过程为一次“深蹲”），他稳定站在压力传感器上，发现压力传感器的示数为，已知重力加速度为。他截取某一动作过程中的图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．内该同学完成两次“深蹲” B．该同学“下蹲”过程中最大加速度约为 C．该同学“起立”过程中先失重后超重 D．该同学“起立”过程中最大加速度约为 【答案】D 【详解】A．内图像中第一次变化，传感器示数先小于实际重量，后大于实际重量，即先失重后超重，为一次“下蹲”过程，之后为一次“起立”过程，共一次“深蹲”，故A错误； B．由题可知该同学质量 该同学“下蹲”过程中，压力传感器的示数最小值为，最大值为，故该同学“下蹲”过程中最大加速度约为，故B错误； C．内“起立”过程中，传感器示数先大于600N，后小于600N，故该同学先处于超重状态后处于失重状态，故C错误； D．该同学“起立”过程中，压力传感器的示数最大值为，最小值为，故该同学“起立”过程中最大加速度约为，故D正确。 故选D。 8．如图甲所示为某景区的蹦极项目，游客身上绑一根弹性绳从高空一跃而下。现有一可视为质点的游客从0时刻跳下，时刻运动到最低点，弹性绳的作用力随时间变化的图像如图乙所示，整个下落过程不计空气阻力。重力加速度取。则下列说法正确的是（　　） A．时间内，游客始终处于失重状态 B．时间内，游客处于完全失重状态；时间内，游客处于超重状态 C．时间内，游客的加速度不变；时间内，游客的加速度先增大后减小 D．时间内，游客的加速度有可能大于 【答案】D 【详解】AB．在时间内，游客处于自由落体运动（完全失重状态），在时间内弹性绳绷直有弹力，随着游客下落，弹性绳上的力一开始小于重力（形变程度较小时），下落过程中弹性绳形变程度一直在变大，过了平衡位置之后，弹性绳上的力大于重力，游客将处于超重状态。故AB错误； C．根据上述分析时间内，游客的加速度不变，始终为重力加速度，时间内，加速度为 随着弹性绳形变量逐渐增大，弹性绳的力也逐渐从0开始增大，游客的加速度先减小后反向增大，故C错误； D．设平衡位置处形变量为，由于绳子绷直瞬间加速度为重力加速度，根据对称性可知在弹性绳原长位置以下的位置加速度也为，但此时游客还有速度（与弹性绳刚绷直时的速度大小相等）继续向下，则游客的加速度有可能大于，故D正确。 故选D。 9．某同学将一轻弹簧上端挂起固定，在弹簧旁竖直方向固定一直尺，静止时弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处。他在弹簧下端再悬挂一钢球，静止时弹簧下端指针位于直尺40cm刻度处，如图所示。他将该装置置于竖直升降的电梯中，某时刻，弹簧下端指针稳定地位于直尺38cm刻度处。重力加速度为g，根据上述信息可得出（　　） A．钢球质量大小 B．弹簧的劲度系数 C．电梯的运动方向 D．电梯的加速度大小和方向 【答案】D 【详解】ABD．设弹簧劲度系数为（单位N/m），钢球质量为m，弹簧伸长量，对钢球则有 解得 当装置置于电梯中，弹簧指针在38cm刻度处，弹簧伸长量，对钢球，由牛顿第二定律有 联立以上解得 故可以求出加速度a的大小和方向（竖直向下），由于没有给出弹簧弹力或钢球重力的具体数值，仅根据现有条件无法求出钢球质量m和弹簧劲度系数k，故AB错误，D正确； C．以上分析可知加速度方向向下，但电梯可能是向下加速运动，也可能是向上减速运动，无法确定电梯的运动方向，故C错误。 故选D。 10．如图所示，质量为M、倾角为的斜面体置于水平地面上，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为m、2m，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，将A、B由静止释放，在B下降的过程中（物体A未碰到滑轮），斜面体静止不动。下列说法正确的是（　　） A．轻绳对P点的拉力大小为 B．物体A的加速度大小为 C．物体A处于失重状态 D．地面对斜面体的支持力大小为 【答案】B 【详解】AB．由于相同时间内物体B通过的位移是物体A通过的位移的两倍，则物体B的加速度是物体A的加速度的两倍；设物体A的加速度为a，则B的加速度为2a；设物体A、B释放瞬间，轻绳的拉力为T，根据牛顿第二定律得 代入数据，联立解得 故A错误，B正确； C．因为物体A的加速度是斜向上的，故物体A是超重状态，故C错误； D．物体B下降过程中，对斜面体、A、B整体，在竖直方向根据牛顿第二定律得 解得地面对斜面体的支持力为 D错误。 故选B。 2、 多选题 11．如图所示为无人机内部的一个加速度计部件，可以测量竖直轴向加速度，质量块上下两侧与两根竖直的轻弹簧连接，两根弹簧的另一端分别固定在外壳上。固定在质量块上的指针可指示弹簧的形变情况，弹簧始终处于弹性限度内，通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为a，a的方向竖直向上时为正值，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．当无人机悬停在空中时， B．当无人机自由下落时， C．当时，无人机处于完全失重状态 D．当时，无人机一定竖直向上运动 【答案】AC 【详解】A．悬停时，弹力合力与重力平衡，有 由于通过信号系统显示出质量块受到除重力外的力产生的加速度为a，所以 解得，故A项正确； BC．当无人机自由下落时，其处于完全失重状态，弹力的合力为零，由牛顿第二定律可知其由弹力的合力所产生的加速度为零，故B错误，C正确； D．当时，对于无人机来说，由弹力的合力产生的加速度为2g，即 其大于物体的重力，即无人机处于超重状态，其可能向上加速运动，也可能向下减速运动，故D项错误。 故选AC。 12．中国无人机表演技术处于全球领先地位，2025年6月以11787架无人机刷新了“最多无人机组成的空中图案”吉尼斯世界纪录。某测试员应用无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试。图甲为在测试软件中设定的x、y、z轴的正方向，其中z轴沿竖直方向，无人机开始时沿y轴负方向匀速飞行，时刻起该同学进行变速操作，软件生成了图乙中三个维度的（加速度—时间）图像，可以推断2s~4s的时间内无人机（　　） A．处于超重状态 B．沿x轴方向一直加速 C．沿y轴方向一直加速 D．沿z轴方向减速上升 【答案】AC 【详解】A．2s~4s，，有竖直向上的加速度，属于超重现象，A正确； B．2s~4s，x轴方向先沿负方向减速到零，再沿正方向加速，B错误； C．2s~4s，沿y轴方向，速度方向与加速度方向始终一致，一直加速，C正确； D．2s~4s，沿z轴方向一直加速，D错误。 故选AC 。 13．某同学站在力传感器上做“下蹲”和“起立”动作，在一次完整的“下蹲”和“起立”过程中，力传感器显示力随时间变化的规律如图所示，则关于该同学的下蹲过程，下列说法正确的是（　　） A．先超重后失重 B．先失重后超重 C．加速度先减小后增大，再减小再增大 D．加速度先增大后减小，再增大再减小 【答案】BD 【详解】AB．由图像可知，下蹲过程F先比重力小后比重力大，所以应是先失重后超重，故A错误，B正确； CD．力传感器的示数F为该同学对传感器的压力大小，由牛顿第三定律可知，传感器对该同学的支持力大小也为F。 下蹲过程F比重力小时为向下加速过程，根据牛顿第二定律得加速度大小 由图像可知F先减小后增大，因此此过程加速度先增大后减小； 下蹲过程F比重力大时为向下减速过程，根据牛顿第二定律得加速度大小 由图像可知F先增大后减小，因此此过程加速度先增大后减小，故C错误，D正确。 故选BD。 14．2024年9月11日12时，我国自主研发的朱雀三号VTVL-1在酒泉卫星发射中心圆满完成十公里级垂直起降返回飞行试验，假设火箭从最高点自由下落2s后遥控打开降落伞减速，开伞后最初一段距离内火箭速度v与开伞后下降的距离x之间满足关系式： ，其中C为特定常数，开伞下降距离d后以5m/s的速度匀速下降直到落地，为了简便计算，忽略在开伞前受到的空气阻力，重力加速度g取10m/s2。则下列判断正确的是（　　） A．常数C的值为0.5 B．开伞后下降距离 C．开伞后火箭处于失重状态 D．从开伞到匀速过程平均速度大小为12.5m/s 【答案】AB 【详解】A．设开伞瞬时速度为，由公式，其中t1=2s，解得 此时x=0，代入公式，解得 故A正确； B．把v=5m/s代入公式，得 故B正确； C．由公式知，随着位移的增大，速度v减小，所以开伞后做减速下落运动，加速度方向竖直向上，则有火箭处于超重状态，故C错误； D．由公式知，打开降落伞后 做出图像，如图 由图像得，图像在第一象限内围成的面积等于时间，则从开伞到匀速过程的时间为 所以从开伞到匀速过程的平均速度大小为 故D错误。 故选AB。 15．如图所示，一小物块从斜面上的A点静止开始下滑，在AB段和BC段分别做匀加速和匀减速运动，至C点恰好静止，全程斜面体保持静止状态。若小物块在AB段和BC段与斜面间的动摩擦因数分别为和，且，则（　　） A．小物块在下滑过程中先超重再失重 B．在物块滑行的全过程中，地面对斜面始终有摩擦力作用 C．在物块滑行的全过程中，地面对斜面的支持力始终小于物块和斜面的总重力 D．物块与斜面之间的摩擦因数和满足 【答案】BD 【详解】A C．在物块匀加速下滑时，其有竖直向下的分加速度，处于失重状态，地面对斜面的支持力小于物块和斜面的总重力，但是在物块匀减速下滑时，其有竖直向上的分加速度，处于超重状态，地面对斜面的支持力大于物块和斜面的总重力，所以AC错误； B．在物块滑行的全过程中，地面对斜面始终有摩擦力作用，加速下滑时，整体有水平向右的分加速度，则地面对斜面有向右的摩擦力作用，减速下滑时，整体有水平向左的分加速度，则地面对斜面有向左的摩擦力作用，所以B正确； D．由已知可得 物块在AB段和BC段分别做匀加速和匀减速运动，由牛顿第二定律可得 联立可得 故D正确； 故选BD 3、 实验题 16．某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 （填正确答案标号）。 a.能在轨道上保持静止 b.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的图像，以竖直向上为正方向。t=3s时，物体处于 （填“超重”或“失重”）状态；以FN为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的a-FN图像为图丁中的图线A。 ②若将物体质量减小为原来的一半，重新进行实验，其a-FN图像为图丁中的图线 （填“B”“C”或“D”）。 【答案】(1)b (2) 超重 B 【详解】（1）平衡阻力的方法：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动。 故选b。 （2）[1]根据图像可知，t=3s时，加速度方向竖直向上，故处于超重状态； [2]对物体，根据牛顿第二定律有 整理得 可知图像的斜率为，故将物体质量减小为原来的一半，图像斜率变大，纵轴截距不变，其a-FN图像为图丁中的图线B。 17．如图甲所示，某物理兴趣小组利用低成本实验材料制作了一个便携力学传感器，能实时显示压力F—时间t图像，并能够进行数据分析。研究小组使用它在课堂上模拟电梯的上升和下降过程，把砝码水平放置在传感器上面，拉住细绳使传感器从静止开始，在竖直方向上运动。一段时间后得到的图像如下图乙所示，从图像上选取的点的力学数据如下表1所示，重力加速度g取。 表1 点 A B C E F G H I 力/N 0.50 0.81 0.21 0.03 0.15 0.74 0.08 0.98 请你分析以上图像和表格信息，回答下列问题： (1)该小组使用的钩码质量为______ A．0.5g B．5g C．50g D．500g (2)在A至I点中，钩码处于失重状态且加速度小于的点有 (3)从D点到E点，钩码的加速度变化情况是______ A．先向上减小  后向下减小 B．先向上减小  后向下增大 C．先向下增大  后向下增大 D．先向上增大  后向下减小 【答案】(1)C (2)C (3)B 【详解】（1）由图乙可知 得 故选C。 （2）钩码处于失重状态时， 由牛顿第二定律 得 当时， 故有 在A至I点中，钩码处于失重状态且加速度小于的点只有C点符合。 故选C。 （3）从D点到E点，由图像可知先大于重力逐渐减小过程中 加速度向上减小； 当小于重力再继续逐渐减小过程中 加速度向下增大。 故选C。 4、 计算题 18．摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米。电梯的简化模型如图甲所示。电梯的加速度a是随时间t变化的。已知电梯在时由静止开始上升，图像如图乙所示。电梯总质量，忽略一切阻力，重力加速度g取。 (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力和最小拉力； (2)类比是一种常用的研究方法。对比加速度和速度的定义，根据图乙所示图像，求电梯在第末的速率v； (3)根据图乙所示图像，分别写出电梯处于超重和失重的时间范围。 【答案】(1)， (2) (3)， 【详解】（1）电梯在上升过程中受到的拉力最大时，电梯的加速度方向向上，运动的加速度最大，由a-t图像可知 对电梯由牛顿第二定律有 解得最大拉力大小为 电梯在上升过程中受到的拉力最小时，电梯的加速度方向向下，运动的加速度最大，由a-t图像可知 对电梯由牛顿第二定律有 解得最小拉力大小为 （2）由题意可得：所求速度变化量等于第1 s内a-t图线与t轴所围图形的面积，可得 由，解得电梯在第末的速率 （3）电梯加速度方向向上时电梯处于超重状态，时间范围为；电梯加速度方向向下时电梯处于失重状态，时间范围为。 19．某同学站在水平放置于电梯内的台秤上，电梯从时由静止开始运动，时速度恰好为零，台秤的示数随时间变化的图像如图所示。已知电梯静止时台秤的示数为，重力加速度取。求： (1)时台秤的示数； (2)电梯内运行的总位移大小。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意得 内电梯向下加速运动，由牛顿第二定律可列 代入数据，解得 时的速度大小为 内电梯向下减速运动直至静止，根据运动学公式可得 解得加速度大小为 根据牛顿第二定律可得 解得 （2）内的位移大小为 内电梯向下匀速直线运动，通过的位移大小为 内，由 解得 则内电梯运行的总位移大小为 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 21．如图所示，一块质量的木块放置在质量、倾角的光滑斜面体上，斜面足够长，斜面体置于光滑水平面上。（取，，） (1)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若要保证斜面体相对地面静止，求F的大小。 (2)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若要保证木块和斜面体相对静止，求F的大小。 (3)对斜面体施加一个水平向左的作用力F，若，分析地面对斜面体的支持力与80N的大小关系（请给出定性分析不需定量计算）。 【答案】(1) (2) (3)见解析 【详解】（1）斜面体对木块的支持力大小 由牛顿第三定律木块对斜面体的压力大小 对M在水平方向受力平衡得 （2）对m分析得 解得加速度为 对和整体受力分析 （3），m相对斜面体向上加速运动，系统处于部分超重，地面对斜面体的支持力大于两物体总重力。 22．微重力塔的核心原理是当实验舱处于自由落体或者竖直上抛状态时，内部的物体会处于完全失重状态，就可以模拟微重力环境。图为中国科学院国家微重力实验室北京落塔，当实验舱从静止自由下落时可获得3.6s的微重力时间，让该装置停下所能提供的最大加速度为15g，求 (1)请根据以上信息计算实验舱下落的最小距离； (2)若采用最大输出功率的电磁弹射系统对实验舱进行电磁弹射，当输出功率达到P时，停止弹射。弹射过程为初速度为零、加速度大小为8的匀加速直线运动，弹射结束后可让400的实验舱获得一定时间的微重力环境而回到弹射初始位置（不考虑制动），不计摩擦阻力，获得的微重力环境时间t为多少。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据题意可知，实验舱先自由落体再以最大加速度减速到0，则自由落体运动的末速度为 所以实验舱做自由落体运动的位移为 匀减速过程的位移为 实验舱下落的最小距离 （2）由题意可知，弹射过程是一个初速度为0的匀加速直线运动，根据功率公式得 代入数据解得弹射时间 则弹射结束时实验舱的速度为 弹射位移 弹射结束后实验舱做竖直上抛运动，竖直上抛到最高点时间为 竖直上抛到最高点的位移为 所以实验舱从最高点下落到弹射初位置的位移为 则有实验舱从最高点下落到弹射初位置的时间为 所以实验舱获得的微重力环境时间 一、单选题 1．（2025·浙江·高考真题）中国运动员以121公斤的成绩获得2024年世界举重锦标赛抓举金牌，举起杠铃稳定时的状态如图所示。重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．双臂夹角越大受力越小 B．杠铃对每只手臂作用力大小为 C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力大于人与杠铃总重力 【答案】D 【详解】AB．杠铃的重力为 手臂与水平的杠铃之间有夹角，假设手臂与竖直方向夹角为，根据平衡条件可知 可知，双臂夹角越大，F越大；结合，解得杠铃对手臂的弹力，而杠铃对手臂的作用力是弹力和摩擦力的合力，可知杠铃对每只手臂作用力大小大于，AB错误； C．杠铃对手臂的压力和手臂对杠铃的支持力是一对相互作用力，C错误； D．加速举起杠铃，人和杠铃构成的相互作用系统加速度向上，系统处于超重状态，因此地面对人的支持力大于人与杠铃的总重力，D正确。 故选D。 2．（2022·浙江·高考真题）如图所示，鱼儿摆尾击水跃出水面，吞食荷花花瓣的过程中，下列说法正确的是（   ）    A．鱼儿吞食花瓣时鱼儿受力平衡 B．鱼儿摆尾出水时浮力大于重力 C．鱼儿摆尾击水时受到水的作用力 D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作可把鱼儿视为质点 【答案】C 【详解】A．鱼儿吞食花瓣时处于失重状态，A错误； BC．鱼儿摆尾出水时排开水的体积变小，浮力变小，鱼儿能够出水的主要原因是鱼儿摆尾时水对鱼向上的作用力大于重力，B错误、C正确； D．研究鱼儿摆尾击水跃出水面的动作不可以把鱼儿视为质点，否则就无动作可言，D错误。 故选C。 3．（2017·海南·高考真题）汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车刹车减速运动的加速度大小为8.0m/s2，测得刹车线长25m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为（　　） A．10m/s B．15m/s C．20m/s D．30m/s 【答案】C 【详解】由题可知末速度v=0，加速度a=-8m/s2，位移x=25m，根据 解得 故C正确，ABD错误。 故选C。 4．（2020·山东·高考真题）一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼，其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　） A．0~t1时间内，v增大，FN>mg B．t1~t2时间内，v减小，FN<mg C．t2~t3时间内，v增大，FN <mg D．t2~t3时间内，v减小，FN >mg 【答案】D 【详解】A．由于s-t图像的斜率表示速度，可知在0~t1时间内速度增加，即乘客的加速度向下，处于失重状态，则 FN<mg A错误； B．在t1~t2时间内速度不变，即乘客的匀速下降，则 FN=mg B错误； CD．在t2~t3时间内速度减小，即乘客的减速下降，处于超重，则 FN>mg C错误，D正确。 故选D。 5．（2017·海南·高考真题）如图，水平地面上有三个靠在一起的物块P、Q和R，质量分别为m、2m和3m，物块与地面间的动摩擦因数都为μ。用大小为F的水平外力推动物块P，设R和Q之间相互作用力与Q与P之间相互作用力大小之比为k。下列判断正确的是（） A．若μ≠0，则k= B．若μ≠0 ， k = C．若μ=0，则 D．若μ=0，则 【答案】D 【详解】三物块靠在一起，将以相同加速度向右运动；则加速度大小： 所以，和之间相互作用力为： 与之间相互作用力： 所以可得： 由于谈论过程与是否为零无关，故有恒成立； A．与分析不符，故A错误； B．与分析不符，故B错误； C．与分析不符，故C错误； D．与分析相符，故D正确； 故选D。 6．（2014·北京·高考真题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是（　　） A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 【答案】D 【详解】AB．手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，故AB错误； CD．在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项C错误，D正确。 故选D。 二、多选题 7．（2019·全国III卷·高考真题）如图（），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略，重力加速度取。由题给数据可以得出 A．木板的质量为1kg B．2s~4s内，力F的大小为0.4N C．0~2s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 【答案】AB 【详解】AB．由图（c）可以看出，在2-5s内木板与物块发生相对滑动，此时物块与木板间的摩擦力为滑动摩擦力，结合图（b）可知滑动摩擦力的大小为 设2-4s内木板的加速度为，4-5s内木板的加速度为，结合图像由 可得2-4s内木板的加速度为 同理可得4-5s内木板的加速度为 木板在4-5s内的牛顿第二定律方程为 代入数据解得木板的质量为 木板在2-4s内的牛顿第二定律方程为 解得在2-4s内力F的大小为，故AB正确； C．结合图（b）、图（c）两图像可判断出0-2s内物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F的大小等于细线对物块的拉力f的大小，观察图象可知，这段时间内是变化的，所以F在此过程中是变力，故C错误； D．根据动摩擦因数的计算公式 可知物块与木板之间的动摩擦因数为 由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数，故D错误。 故选AB。 8．（2015·江苏·高考真题）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，则人对地板的压力（ ） A．t=2s时最大 B．t=2s时最小 C．t=8.5s时最大 D．t=8.5s时最小 【答案】AD 【详解】由于t=2s时物体向上的加速度最大，故此时人对地板的压力最大，因为地板此时对人的支持力最大；而t=8．5s时物体向下的加速度最大，故地板对的支持力最小，即人对地板的最小，故选项AD正确，选项BC错误． 三、实验题 9．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。 (1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车 。（选填正确答案标号） a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度a，并将数据实时传送到计算机。 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。时，物体处于 （选填“超重”或“失重”）状态；以为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得到的图像为图丁中的图线a、 ②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其图像为图丁中的图线 。（选填“b”“c”或“d”） 【答案】(1)c (2) 失重 d 【详解】（1）平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动。 故选c。 （2）[1]根据图像可知时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态； [2]对物体根据牛顿第二定律 整理得 可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其图像为图丁中的图线d。 10．（2024·全国甲卷·高考真题）学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，测力计下端挂一物体。已知当地重力加速度大小为。 (1)电梯静止时测力计示数如图所示，读数为 N（结果保留1位小数）； (2)电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，则此段时间内物体处于 （填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为 （结果保留1位小数）。 【答案】(1)5.0 (2) 失重 1.0 【详解】（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.5N，则读数为5.0N。 （2）[1]电梯上行时，一段时间内测力计的示数为，小于物体的重力可知此段时间内物体处于失重状态； [2]根据 根据牛顿第二定律 代入数据联立解得电梯加速度大小 四、解答题 11．（2017·全国III卷·高考真题）如图，两个滑块A和B的质量分别为mA＝1 kg 和mB＝5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为μ1＝0.5，木板的质量为m＝4 kg，与地面间的动摩擦因数为μ2＝0.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v0＝3 m/s。A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g＝10 m/s2。求： （1）B与木板相对静止时，木板的速度大小； （2）木板在地面上运动的距离一共是多少？    【答案】（1）1 m/s；（2）0.55m 【详解】（1）对B分析有 解得物块B加速度大小为 对木板分析有 解得木板加速度大小为 设B与木板相对静止时间为t1，由运动学公式可得 解得 则B与木板相对静止时，木板的速度大小为 （2）对A分析有 解得物块A加速度大小为 由于A与B初速度与加速度大小相等，所以当B速度减为时 ，A速度大小也减为 B与木板相对静止后，对B与木板整体有 解得B与木板的加速度大小为 设经时间t2，A与木板共速，取向右为正方向，由公式可得 代入数据解得 此时三者具有共同速度为 最后三者一起做匀减速运动，则可得 解得共同加速度大小为 木板在地面上运动的距离为 12．（2019·江苏·高考真题）如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐．A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ．先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下．接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下．最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g．求： （1）A被敲击后获得的初速度大小vA； （2）在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB'； （3）B被敲击后获得的初速度大小vB． 【答案】（1）；（2）aB=3μg，aB′=μg；（3） 【详解】（1）由牛顿运动定律知，A加速度的大小aA=μg 匀变速直线运动2aAL=vA2 解得 （2）设A、B的质量均为m 对齐前，B所受合外力大小F=3μmg 由牛顿运动定律F=maB，得aB=3μg 对齐后，A、B所受合外力大小F′=2μmg 由牛顿运动定律F′=2maB′，得aB′=μg （3）经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为xA、xB，A加速度的大小等于aA 则v=aAt，v=vB–aBt 且xB–xA=L 解得． 13．（2018·浙江·高考真题）可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏，如图所示，有一企鹅在倾角为 37°的倾斜冰面上，先以加速度 a=0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t=8s 时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏（企鹅在滑动过程中姿势保持不变）。已知企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 µ=0.25， sin37°=0.60，cos37°=0.80，重力加速度 g 取 10m/s2。求： （1）企鹅向上“奔跑”的位移大小； （2）企鹅在冰面向前滑动的加速度大小； （3）企鹅退滑到出发点时的速度大小。（结果可用根式表示） 【答案】(1)    (2)    (3) 【详解】【分析】企鹅向上“奔跑”做匀加速运动，由运动学公式求出企鹅向上“奔跑”的位移大小；根据牛顿第二定律求出企鹅在冰面滑动的加速度大小，结合运动学公式求出企鹅退滑到出发点时的速度大小； 解：（1）“奔跑”过程 （2）上滑过程： 下滑过程 （3）上滑位移， 退滑到出发点的速度， 解得 14．（2017·海南·高考真题）一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为m的小物块a相连，如图所示。质量为的小物块b紧靠a静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为x0，从t=0时开始，对b施加沿斜面向上的外力，使b始终做匀加速直线运动。经过一段时间后，物块a、b分离；再经过同样长的时间，b距其出发点的距离恰好也为x0。弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g。求： (1)弹簧的劲度系数； (2)物块b加速度的大小； (3)在物块a、b分离前，外力大小随时间变化的关系式。 【答案】(1)    (2)    (3) 【详解】(1)对整体分析，根据平衡条件可知，沿斜面方向上重力的分力与弹簧弹力平衡，则有： kx0=(m+ m）gsinθ 解得 k= (2)由题意可知，b经两段相等的时间位移为x0； 由匀变速直线运动相邻相等时间内位移关系的规律可知 说明当形变量为时二者分离； 对m分析，因分离时ab间没有弹力，则根据牛顿第二定律可知 kx1-mgsinθ=ma 联立解得 a= (3)设时间为t，则经时间t时，ab前进的位移 x=at2= 则形变量变为 △x=x0-x 对整体分析可知，由牛顿第二定律有 F+k△x-（m+m）gsinθ=(m+m）a 解得 F= mgsinθ+t2 因分离时位移x=由 x==at2 解得 故应保证0≤t＜，F表达式才能成立。 1 / 46 学科网（北京）股份有限公司 $