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，先通过重力测量的两种方法及实重与视重的辨析搭建基础，再系统梳理超重、失重及完全失重的现象特征、动力学条件，形成从基础概念到现象分析的学习支架。 资料以生活实例（如电梯运动、蹦极体验）和典型例题为载体，引导学生运用运动和相互作用观念分析现象，培养科学推理能力。课中辅助教师直观教学，课后例题帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

第4章 运动和力的关系 4.6超重和失重 知识导航 知识分解 知识内容 重点程度 知识点1 重力的测量 知识点2 超重和失重现象及分析 本节主要内容 （1）通过生活实例，认识超重和失重现象。 （2）掌握超重和失重的条件，会分析超重和失重现象的动力学原因，培养解决实际问题的能力。 （3）了解超重和失重现象在各个领域中的应用，会解释生活中的超重和失重现象。 知识点分析 知识点1 【重力的测量】 一、测量重力的两种方法 方法 1：利用力的平衡条件测重力，将物体悬挂在测力计上，使物体处于静止状态，这时测力计的示数等于物体重力的大小。 方法 2：先测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，由G=mg得到物体的重力。 二、实重与视重 (1) 实重：物体实际所受的重力。 (2) 视重：用测力计测量物体重力时，测力计的示数称为视重。 小贴士： 用测力计的示数表示物体重力的大小，在一定条件下是正确的（如二力平衡时），但有些情况下，由于出现 “超重” 或 “失重” 现象，重力与测力计的示数不相等。 知识点2 【超重和失重现象及分析】 一、超重现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。质量为m的人站在电梯中的体重计上，当电梯加速向上运动时，体重计的示数增大，示数增大的原因是人所受的支持力F大于重力mg。 二、失重现象 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。当电梯加速向下运动时，体重计的示数减小，示数减小的原因是人所受的支持力F小于重力mg。 三、完全失重现象 当物体竖直向下的加速度a=g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的现象，叫作完全失重现象。用弹簧测力计测物体的重力时，当由静止释放后，两者一起加速下落，在下落过程中，弹簧测力计的读数为零，从弹簧测力计示数看，物体的重力好像完全消失了。 小贴士：不管是超重现象还是失重现象，都是一种表象。仪器的读数与物体的重力是不同的。 四、超重和失重现象的分析 典型例题 例题1（25-26高一上·重庆·月考）如图所示，运动员正在进行网球比赛，若网球可视为质量分布均匀的球体，则关于网球运动中蕴含的力学知识，以下说法正确的是（    ） A．网球在空中运动时处于完全失重状态 B．网球撞击球拍时，球拍对网球的力大于网球对球拍的力 C．网球的速度越大，惯性越大 D．球拍对网球的弹力，是因为网球发生弹性形变而产生的 【答案】A 【详解】A．网球在空中运动时，只受重力作用，网球处于完全失重状态，故A正确； B．网球撞击球拍时，由牛顿第三定律可知球拍对网球的力等于网球对球拍的力，故B错误； C．网球的惯性由质量决定，与速度无关，故C错误； D．球拍对网球的弹力，是因为球拍发生弹性形变而产生的，故D错误。 故选A。 例题2（2026高二上·新疆·学业考试）如图为运动员跳高时的精彩瞬间，则运动员（　　） A．在最高点时处于平衡状态 B．在最高点时处于失重状态 C．蹬地起跳时地面对他的支持力大于他对地面的压力 D．蹬地起跳时地面对他的支持力小于他对地面的压力 【答案】B 【详解】AB．运动员在最高点时，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误，B正确； CD．地面对他的支持力与他对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，故CD错误。 故选B。 例题3（2026·内蒙古呼和浩特·一模）某城市“智慧停车楼”的简化模型如图。质量为的汽车静止在升降机的水平托盘上，先以加速度竖直加速上升一段距离，再匀速上升，最后以加速度减速上升至目标楼层。已知重力加速度为，则托盘对汽车的支持力大小（　　） A．在匀速上升阶段为0 B．在加速上升阶段为 C．在减速上升阶段为 D．先小于，再等于，最后大于 【答案】B 【详解】A．在匀速上升阶段汽车受力平衡，则托盘对汽车的支持力大小等于汽车重力大小，A错误； B．在加速上升阶段，根据 可得，B正确； C．在减速上升阶段，根据 可得为，C错误； D．由以上分析可知整个过程中托盘对汽车的支持力大小先大于，再等于，最后小于，D错误。 故选B。 例题4（2026·内蒙古包头·一模）如图，机器人在跨越垂直障碍栏时，完成了一次精准的蹬地跳跃动作，机器人蹬地起跳过程中，下列说法正确的是（　　） A．机器人所受支持力和重力是一对平衡力 B．蹬地过程中机器人一直处于超重状态 C．蹬地过程中机器人受到向后的摩擦力 D．地面对机器人的支持力与机器人对地面的压力大小相等 【答案】D 【详解】A．机器人蹬地起跳时，竖直方向有加速度，因此支持力与重力不等大，二者不是一对平衡力，故A错误； B．蹬地过程中，机器人先向上加速（加速度向上，超重），后向上减速（加速度向下，失重），并非一直处于超重状态，故B错误； C．机器人向前跳跃，脚向后蹬地，相对地面有向后的运动趋势，因此受到向前的摩擦力，故C错误； D．地面对机器人的支持力与机器人对地面的压力是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，二者大小相等、方向相反，故D正确。 故选D。 例题5（25-26高一上·四川凉山·期末）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．当弹性绳拉力达到最大值时体验者处于超重状态 B．当弹性绳拉力与体验者重力大小相等时，体验者处于完全失重状态 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，一定处于超重状态 【答案】A 【详解】ABD．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BD错误，A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A。 例题6（25-26高一上·河北·期末）住在十楼的孙同学出门上学和放学回来一般都需要乘坐电梯（直梯），在该同学乘坐电梯的过程中，下列说法正确的是（    ） A．电梯加速上升过程中，孙同学受到的重力变大了 B．电梯加速下降过程中，孙同学处于完全失重状态 C．电梯减速下降过程中，孙同学的合力方向竖直向下 D．电梯减速上升过程中，电梯对孙同学的支持力小于该同学受到的重力 【答案】D 【详解】A．重力由地球引力产生，大小仅与质量和重力加速度有关，与运动状态无关。电梯加速上升时，重力不变，故A错误； B．完全失重状态加速度等于。电梯加速下降时，加速度可能小于、等于或大于 ，题目未指定加速度大小，故不一定处于完全失重状态，故B错误； C．电梯减速下降时，速度向下，加速度向上，根据牛顿第二定律，可知合力方向与加速度方向相同，即竖直向上，故C错误； D．电梯减速上升时，速度向上，加速度向下，根据牛顿第二定律有 解得支持力，即支持力小于重力，故D正确。 故选D。 例题7（25-26高一上·江苏常州·月考）做某一动作时，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 【详解】初始力传感器示数等于人的重力，图中示数先小于重力，后大于重力，对应状态是先失重后超重，失重对应加速度向下，超重对应加速度向上。 站起过程：从蹲姿到站姿，先加速向上（加速度向上，超重），后减速向上（加速度向下，失重），是先超重后失重，。 蹲下过程：从站姿到蹲姿，先加速向下（加速度向下，失重），后减速向下（加速度向上，超重），是先失重后超重。 故选C。 例题8（25-26高一上·山东日照·期末）为探究超重与失重现象，小明同学在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器的示数F随时间t变化的规律如图所示。下列判断正确的是（    ） A．t1时刻，小明同学下蹲到最低点 B．t1~t2的时间内，小明同学一直向下运动 C．t3~t4的时间内，小明同学先超重后失重 D．t4~t5的时间内，小明同学先减速，后加速 【答案】B 【详解】AB．“下蹲”过程先加速下降后减速下降，则先失重后超重。由图知时刻，F最小，处于失重状态，是向下加速最快的时刻，并非下蹲到最低点；时间内，F先小于重力（失重，向下加速），后大于重力（超重，向下减速），该过程小明一直向下运动，直到到达最低点。故A错误，B正确。 CD．“站起”过程先加速上升后减速上升，则先超重后失重。由图可知，时间内，对应 “站起” 过程中加速上升（超重，F > 重力）的过程；时间内，F小于重力（失重，向上减速），该过程是减速运动，故CD错误。 故选B。 例题9（25-26高一上·浙江宁波·期末）一同学站在体重计上做“下蹲”和“起立”来研究超重与失重现象，发现体重计读数随时间变化关系如图所示。规定由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程，由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。则（　　） A．前2s内该同学完成了“下蹲”和“起立”各一次 B．“起立”过程中，先出现超重现象，后出现失重现象 C．在5.6s时刻，该同学所受的重力为240N D．在5.1s时刻，该同学重心的加速度约为，方向竖直向上 【答案】B 【详解】A．下蹲过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，所以先处于失重状态后处于超重状态，可知前2s内该同学完成了一次“下蹲”，故A错误； B．“起立”过程中，人先向上做加速运动，后向上做减速运动，所以先处于超重状态后处于失重状态，故B正确； C．由图可得，稳定时的读数为，5.6s时刻，该同学处于失重状态，但是受重力为500N，故C错误； D．在5.1s时刻，该同学受到的支持力约，根据 可得加速度，方向竖直向上，故D错误。 故选B。 例题10（25-26高一上·安徽蚌埠·期末）如图所示是某同学站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况。下列关于该同学的描述，正确的是（　　） A．时处于失重状态 B．时加速度方向向上 C．时处于“下蹲”过程 D．时站立不动 【答案】B 【详解】AB．力传感器示数等于力传感器对人的支持力，失重时，加速度向下，力传感器示数 超重时，加速度向上，力传感器示数 由题图可知该同学重力为，时，，该同学处于超重状态，加速度方向向上，故A错误，B正确； CD．“下蹲”过程中该同学先向下加速再向下减速，因此先失重再超重，力传感器示数先小于重力再大于重力；“站起”过程中该同学先向上加速再向上减速，先超重再失重，力传感器示数先大于重力再小于重力。因此在到之间存在“站起”全过程，因此时处于“站起”过程，力传感器示数小于重力，处于失重状态，加速度向下，速度向上，故CD错误。 故选B。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $