4.6 超重和失重 专项训练-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 以重力测量方法为基础，系统构建超重失重概念体系，通过多场景问题实现规律应用与科学推理能力培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |重力测量|2方法|牛顿第二定律/力的平衡条件|从测量原理到工具选择，建立实验与理论联系| |超重失重|3概念+6应用|加速度方向判断法/视重计算法|定义→条件→现象，形成"概念-条件-应用"逻辑链| |图像问题|3题|s-t/a-t图像斜率与面积分析法|将运动图像转化为加速度信息，关联超重失重状态| |实验探究|1题|弹簧测力计读数+牛顿第二定律计算|通过实验数据验证失重状态，培养科学探究能力|

2 / 5 2 / 5 重力的测量 1．方法一：利用牛顿第二定律 先测量物体做__________运动的加速度g，再用_________测量物体的质量m，利用牛顿第二定律可得G＝mg。 2．方法二：利用力的平衡条件 将待测物体________或放置在_________上，使它处于________状态。这时物体受到的重力的大小等于测力计对物体的_________或___________的大小。 超重和失重 3．视重：体重计的示数称为______，反映了人对体重计的______。 4．失重 （1）定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）______物体所受重力的现象。 （2）产生条件：物体具有______的加速度。 5．超重 （1）定义：物体对______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______的加速度。 6．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______的状态。 （2）产生条件：a=g，方向______。 备考训练一： 1、 超重、失重、完全失重 2、 图像问题 1．云南宣威尼珠河大峡谷的“青云电梯”为谷底孩子们上学提供了交通便利。若电梯由静止开始上升，用时，则此过程电梯的平均速度大小及电梯向上加速时乘客所处的状态分别为（     ） A．，超重 B．，超重 C．，失重 D．，失重 2．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 3．一质量为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 4．如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为，球b所受细线的拉力为．剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力( ) A．小于 B．等于 C．等于 D．大于 5．如图，小球自由下落一段时间后与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，以下说法正确的是（     ） A．小球先处于超重状态，后处于失重状态 B．小球的加速度先增大后减小 C．小球的速度一直减小 D．小球速度为零时加速度方向竖直向上 6．某大型商场智能化电动扶梯的简化图如图所示，当乘客站上扶梯后，先随扶梯逐渐加速再匀速向上运动，则乘客（     ） A．在加速过程中处于超重状态 B．在匀速向上运动过程中受到的合力竖直向下 C．在加速过程中所受摩擦力方向与运动方向相反 D．在匀速向上运动过程中受到的支持力大于重力 7．小明站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，绘制出压力随时间变化的图线如图所示。a、b、c、d、e、f为图线上的点，下列说法正确的是（　　） A．为“下蹲”过程，为“站起”过程 B．为“站起”过程，为“下蹲”过程 C．为“下蹲”过程，为“站起”过程 D．为“下蹲”过程，为“站起”过程 8．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 9．如图甲所示，质量为m=2kg的物块挂在弹簧秤的下端，在弹簧秤的拉力作用下沿竖直方向从静止开始做直线运动。取竖直向上为正方向，物块的加速度随时间的变化关系如图乙所示，弹簧秤始终在弹性限度内。重力加速度。下列说法正确的是（　　）   A．0~4s内物块先超重后失重，弹簧秤的示数先增大后减小 B．2s~6s内物块先超重后失重，速度变化量为零 C．0~6s内物块先失重后超重，6s时物块的运动方向向下 D．弹簧秤在2s末和6s末的示数相同，物块在2s末和6s末速度等大反向 二、多选题 10．某同学在地面上用体重计称得体重为490N。他将体重计移至电梯内称其体重，至时间段内，体重计的示数如图甲所示，电梯运行的图像可能是下图中的哪一个？（取电梯向上运动的方向为正）（　　） A． B． C． D． 11．如右图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为 A．加速下降 B．加速上升 C．减速上升 D．减速下降 三、实验题 12．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）。 2 / 5 2 / 5 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D D D D A A D B AC 题号 11 答案 BD 1．A 【详解】平均速度计算：根据平均速度定义式，代入位移、时间，可得 超重失重判断：电梯向上加速时加速度竖直向上，乘客处于超重状态。 故选A。 2．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。 3．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。 4．D 【详解】试题分析：以箱子和a合在一起为研究对象，设其质量为M，剪断连接球b的细线前，则FN=Mg-F+Fe，其中Fe表示b对a的库仑力，也即为b对a和箱子整体的库仑力； 剪断连接球b的细线后，则FN′=Mg+Fe′，又由于在球b上升过程中库仑力变大（距离变近），所以FN′＞FN+F，所以D正确；故选D． 考点：物体的平衡；库仑定律 【名师点睛】本题也可以根据超重和失重的知识求解，开始对木箱和a受力分析，支持力和总重力平衡，剪断细线后，b加速上升，整体处于超重状态，故支持力变大． 5．D 【详解】开始与弹簧接触时，压缩量很小，因此弹簧对小球向上的弹力小于向下重力，此时合外力大小 根据牛顿第二定律可得 可得，加速度为 方向向下，随着压缩量的增加，弹力增大，故合外力减小，加速度减小，当时，合外力为零，此时速度最大，由于惯性物体继续向下运动，此时合外力大小 加速度 方向向上，物体减速，随着压缩量增大，物体合外力增大，加速度增大，当速度为零时，合外力最大，故整个过程中物体合力先减小后增大，即加速度先减小后增大；方向先向下后向上，小球先处于失重状态，后处于超重状态；速度先增大后减小；小球速度为零时加速度方向竖直向上。 故选D。 6．A 【详解】A．乘客站上扶梯，电动扶梯缓慢加速阶段，乘客的加速度斜向上，有竖直向上的分加速度和水平向右的分加速度，根据牛顿第二定律，在竖直方向上，扶梯对乘客的支持力大于其重力，乘客处于超重状态，A正确； B．扶梯匀速向上运动时，乘客受到的合力为0，B错误； C．在水平方向上，乘客受到水平向右的摩擦力，C错误； D．扶梯匀速向上运动时，乘客受到的合力为0，故支持力等于重力，D错误。 故选A。 7．A 【详解】过程，先失重（）后超重（），加速度先向下后向上，则为“下蹲”过程；过程，先超重（）后失重（），加速度先向上后向下，则为“站起”过程。 故选A。 8．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。 9．B 【详解】A．由题意可知，在0~4s，加速度为正值，方向向上，由牛顿第二定律得 得 视重F大于物块的实际重力mg，物块一直处于超重状态。因加速度先增大后减小，弹簧秤的示数先增大后减小。故A错误； B．2s~4s，加速度为正值，方向向上，物块处于超重状态。4s~6s，加速度为负值，方向向下，物块处于失重状态。 a-t图像中图线下的“面积”为速度的变化量， t轴上方面积为正值，t轴下方面积为负值，2s~6s，图像中图线下的“面积”代数和为零。2s~6s内物块先超重后失重，速度变化量为零。故B正确； C．0~6s内物块先超重后失重。设2s末速度为 2s~4s物块竖直向上做加速度逐渐减小的变加速直线运动，弹簧秤的示数逐渐减小，4s时物块速度最大 4s~6s，物块向上做加速度向下逐渐增大的变减速直线运动，速度变化量为 6s时物块的速度 速度方向沿正方向。故C错误； D．由 又2s和6s两时刻加速度分别为和，弹簧秤在2s末和6s末的示数不相同。 a-t图像中图线下的“面积”为速度的变化量，物块在2s~6s速度变化量为零，因此 物块在2s末和6s末速度等大同向。 故选B。 10．AC 【详解】由图像可知，人先超重，再平衡，最后失重，则电梯的加速度先向上，再匀速，后加速度向下；若电梯向上运动的方向为正，则电梯可能先匀加速向上，再匀速向上，最后匀减速向上；或者电梯可能先匀减速向下，再匀速向下，最后匀加速向下； 故选AC。 11．BD 【详解】木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力，当物块对箱顶刚好无压力时，物体受到的合力向上，所以系统应该有向上的加速度，是超重，物体可能是向上加速，也可能是向下减速，所以B正确． 【点睛】当物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，就说物体处于超重状态，此时有向上的加速度；当物体对接触面的压力小于物体的真实重力时，就说物体处于失重状态，此时有向下的加速度； 12．(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 参考答案： 1． 自由落体 天平 2． 悬挂 测力计 平衡 拉力 支持力 【详解】1．[1]先测量物体做自由落体运动的加速度g； [2]再用天平测量物体的质量m，利用牛顿第二定律可得 G＝mg 2．[1][2][3]将待测物体悬挂在测力计或放置在测力计上保持静止，使它处于平衡状态。 [4][5]根据平衡条件可知，物体受到的重力的大小等于测力计对物体的拉力或支持力的大小。 3． 视重 压力 4． 小于 竖直向下 5． 支持物 竖直向上 6． 零 竖直向下 【详解】3．体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。 4．（1）[1]失重定义：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）[2]产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 5．（1）[1]超重定义：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）[2]产生条件：物体具有竖直向上的加速度 6．（1）[1]完全失重定义：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态。 （2）[2]产生条件：a=g，方向竖直向下。 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 学科网（北京）股份有限公司 $