第6节 失重和超重（专项训练）物理粤教版必修第一册

**基本信息** 以加速度方向为核心判据，构建“判断-图像-计算-综合”四阶递进的题型突破体系，融合运动和相互作用观念与科学推理方法。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |超重与失重的判断|4题|加速度方向唯一判据、过程分段分析|从概念本质（加速度方向）到常见误区（速度方向混淆），强化物理观念| |由示数与图像反推运动状态|4题|基准线法、示数-加速度转换公式|结合图像分析，培养科学推理与模型建构能力| |超重与失重的定量计算|3题|通用公式（F=mg±ma）、运动学联立|从定性到定量，深化牛顿运动定律应用| |完全失重与综合应用|3题|完全失重判据（a=g）、效应消失推断|综合实际情境（蹦极、无人机），提升科学探究与问题解决能力|

第6节 失重和超重（题型突破） 题型01 超重与失重的判断 题型02 由示数与图像反推运动状态 题型03 超重与失重的定量计算 题型04 完全失重与综合应用 ▌题型01 超重与失重的判断 1.唯一判据：加速度向上超重、向下失重，与物体在上升还是下降、速度是大是小都没有关系。 2.过程分段：由静止到静止的任何一段竖直运动都必然包含加速与减速两段，超重与失重都会出现，要分段说明。 3.重力不变：现象中变化的是压力或拉力，物体的质量与所受重力始终不变，“超重＝变重”是概念性错误。 4.易错警示：把上升判成超重、下降判成失重；认为人在空中上升阶段处于超重（其实只受重力，是完全失重）。 1.2025年11月2日，全运会跳水项目在广东奥体中心游泳馆拉开帷幕。关于运动员的跳水过程，下列说法正确的是（　　） A．运动员起跳时，跳板受到的压力是由跳板的形变产生的 B．运动员在空中上升阶段处于失重状态 C．运动员在最高点时处于平衡状态 D．运动员在空中旋转速度越大惯性越大 2.如图所示，苹果自空中竖直落入深水中，到达某一深度后又返回到水面，下列说法正确的是（     ） A．苹果在空中下落时处于“超重”状态 B．苹果落入水中后“重力”变小了 C．苹果在水中向下运动时处于“超重”状态 D．苹果在水中向上运动时处于“失重”状态 3.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．每只手臂承受的力大小为605N B．双臂夹角越大，每只手臂承受的力越大 C．杠铃对手的压力和手对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力等于人与杠铃总重力 4.蹦极就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力大小随时间变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度大小为，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．人的质量约为 B．时刻，人的速度最大 C．内，人处于超重状态 D．内，人处于失重状态 ▌题型02 由示数与图像反推运动状态 1.基准线法：先在图上画出等于重力的水平基准线，线上方为超重段、下方为失重段、与线重合为匀速或静止段。 2.由示数求加速度：a＝|FN－mg|/m，方向由FN与mg的大小关系定，再写出对应的两种可能运动。 3.动作还原：图线在基准线上下各完成一次起伏即为一个完整动作，据此可判断下蹲、起立的次数与先后顺序。 4.易错警示：把a-t图像当作F-t图像读；只写一种可能的运动情况；忽略图线首尾的水平段代表静止。 1.一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 2.某同学站在力传感器上做“下蹲”、“站起”、“下蹲加站起”、“站起加下蹲”等动作，下图为该同学做某个动作时力传感器示数随时间变化的情况，他此次所做的运动是（　　） A．下蹲 B．站起 C．下蹲加站起 D．站起加下蹲 3.人站在力传感器上完成快速“下蹲”或快速“起立”的动作，力传感器的示数随时间变化的情况如图所示，由此可以判断（    ） A．a至b为“下蹲”的超重过程，b至c为“下蹲”的失重过程 B．a至b为“下蹲”的失重过程，b至c为“下蹲”的超重过程 C．a至b为“起立”的超重过程，b至c为“起立”的失重过程 D．a至b为“起立”的失重过程，b至c为“起立”的超重过程 4.利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始上下运动。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时刻速度最大 B．在t2时刻开始加速下降 C．在时间内处于失重状态 D．在时间内受到的支持力逐渐增加 ▌题型03 超重与失重的定量计算 1.通用式：超重FN＝m(g＋a)，失重FN＝m(g－a)；悬挂时把FN换成绳的拉力T，形式完全一样。 2.与运动学联立：题目给出高度、时间或速度变化时，先由运动学公式求a，再代入上式；反之亦然。 3.换成压力要说明依据：所求若是物体对支持物的压力，必须由牛顿第三定律从支持力转换过来。 4.易错警示：正方向中途改变；示数以kg给出时忘记乘g；完全失重时误以为加速度也为零。 1.如图一位同学进行立定跳远，双脚蹬地跃起，离地最高处人的重心较跳起瞬间上升0.45m，忽略空气阻力，重力加速度g取10，下列判断正确的是（　　） A．该同学从跳离地面至最高点的时间为0.4s B．该同学跳离地面瞬间的竖直分速度大小为3 C．蹬地起跳过程中，地面对人的支持力小于运动员受到的重力 D．从蹬地起跳、腾空滑行到触地静止的全过程，该同学仅在蹬地阶段处于超重状态 2.如图所示，某同学抱着箱子做蹲下起立的动作研究超重和失重现象，在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学双手水平抱着箱子静止时，顶部的压力传感器示数为F1=10N，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，则（　　） A．箱子静止时，底部压力传感器示数为F2=20N B．当F1=8N时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲 C．当F1=20N时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起 D．若箱子保持竖直从高处自由释放，运动中两个压力传感器的示数均为30N 3.(多选)某同学体重50kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是（　　） A．电梯向上减速运动 B．该同学处于失重状态 C．该同学受到的最小支持力约为470N D．该同学受到的最大支持力约为520N ▌题型04 完全失重与综合应用 1.判据：压力或拉力恰好为零，此时a＝g、物体只受重力，自由落体与抛体运动全程都满足。 2.现象推断：完全失重时依赖重力的效应全部消失——浮力、液体压强、天平示数、单摆的摆动都不再存在。 3.与其他知识结合：斜面上一起加速下滑的叠放物体，因为有竖直向下的加速度分量，同样处于失重状态。 4.易错警示：认为完全失重就是不受重力；认为空间站失重源于引力消失；忽略斜面情形也可能出现失重。 1.蹦极是极具挑战的运动，参加体验的人双脚绑着一条弹簧绳，当人从平台上跳下，弹簧绳由弯曲逐渐被拉直，再被拉至最长，而后又向上弹回的过程中，下列说法正确的是（　　） A．弹簧绳未被拉直之前，人处于失重状态 B．弹簧绳刚被拉直时，人速度最快 C．弹簧绳被拉到最长时，人的速度为零，加速度也为零 D．人往回弹的过程中，人先做匀加速运动，再做匀减速运动 2.如图是小芳同学站在体重计上，做下蹲—起立的动作时记录的力随时间变化的图线。由图可知，该同学做了__________次（“1或2”）下蹲—起立的动作；该同学下蹲过程的最大加速度约为__________m/s²。（计算结果保留1位有效数字，g取10m/s²）。 3.如图是某物理兴趣小组从某时刻开始计时，取向上为位移正方向画出的无人机竖直上升时的位移—时间图像，则从图像中分析可知（　　） A．无人机前1s内处于失重状态 B．内无人机速度不变 C．内无人机处于超重状态 D．内无人机加速下降 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6节 失重和超重（题型突破） 题型01 超重与失重的判断 题型02 由示数与图像反推运动状态 题型03 超重与失重的定量计算 题型04 完全失重与综合应用 ▌题型01 超重与失重的判断 1.唯一判据：加速度向上超重、向下失重，与物体在上升还是下降、速度是大是小都没有关系。 2.过程分段：由静止到静止的任何一段竖直运动都必然包含加速与减速两段，超重与失重都会出现，要分段说明。 3.重力不变：现象中变化的是压力或拉力，物体的质量与所受重力始终不变，“超重＝变重”是概念性错误。 4.易错警示：把上升判成超重、下降判成失重；认为人在空中上升阶段处于超重（其实只受重力，是完全失重）。 1.2025年11月2日，全运会跳水项目在广东奥体中心游泳馆拉开帷幕。关于运动员的跳水过程，下列说法正确的是（　　） A．运动员起跳时，跳板受到的压力是由跳板的形变产生的 B．运动员在空中上升阶段处于失重状态 C．运动员在最高点时处于平衡状态 D．运动员在空中旋转速度越大惯性越大 解析:A．运动员起跳时，跳板受到的压力是由运动员的形变产生的，故A错误； B．运动员在空中上升阶段加速度方向向下，运动员处于失重状态，故B正确； C．运动员在最高点时，合力不为零，加速度方向向下运动员处于失重状态，即运动员在最高点时并不是处于平衡状态，故C错误； D．惯性是物体的固有属性，只与质量有关，与运动状态无关，由于旋转速度增大不会改变质量，因此惯性不变，故D错误。 故选B。 答案:B 2.如图所示，苹果自空中竖直落入深水中，到达某一深度后又返回到水面，下列说法正确的是（     ） A．苹果在空中下落时处于“超重”状态 B．苹果落入水中后“重力”变小了 C．苹果在水中向下运动时处于“超重”状态 D．苹果在水中向上运动时处于“失重”状态 解析:A．苹果在空中下落时，忽略空气阻力，只受重力作用，加速度方向竖直向下，处于失重状态，故A错误； B．苹果在整个运动过程中，质量不变，重力加速度不变，根据可知重力不变，故B错误； CD．苹果在水中运动时，无论是向下减速还是向上加速，所受合力方向均竖直向上，加速度方向竖直向上，均处于超重状态，故C正确，D错误； 故选C。 答案:C 3.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．每只手臂承受的力大小为605N B．双臂夹角越大，每只手臂承受的力越大 C．杠铃对手的压力和手对杠铃的支持力是一对平衡力 D．在加速举起杠铃过程中，地面对人的支持力等于人与杠铃总重力 解析:AB．杠铃的重力为 手臂与水平的杠铃之间有夹角，杠铃对手臂的作用力是弹力和摩擦力的合力，假设手臂与竖直方向夹角为，杠铃受到每只手臂的作用力大小为，根据平衡条件可知 解得 可知，双臂夹角越大，越大；根据牛顿第三定律，结合，可知每只手臂承受的力大小大于，故A错误，B正确； 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，故C错误； D．加速举起杠铃，人和杠铃组成的系统加速度向上，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，故D错误。 故选B。 答案:B 4.蹦极就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动，所受绳子拉力大小随时间变化的情况如图所示。将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度大小为，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（　　） A．人的质量约为 B．时刻，人的速度最大 C．内，人处于超重状态 D．内，人处于失重状态 解析:A．由图可知，最后拉力值稳定在，即 解得人的质量，故A错误； B．当绳子拉力大小和重力相等时，即人受力平衡时，速度最大，而时刻，弹性绳刚绷紧，此时人的加速度向下，继续加速，故此时人的速度不是最大，故B错误； C．内，由图可知绳子拉力和重力的大小关系，可知人先加速下降后减速下降，再加速上升后减速上升，故先处于失重状态后处于超重状态，再处于失重状态，故C错误； D．内，F = 0人只受重力，加速度始终向下，故处于失重状态，故D正确。 故选D。 答案:D ▌题型02 由示数与图像反推运动状态 1.基准线法：先在图上画出等于重力的水平基准线，线上方为超重段、下方为失重段、与线重合为匀速或静止段。 2.由示数求加速度：a＝|FN－mg|/m，方向由FN与mg的大小关系定，再写出对应的两种可能运动。 3.动作还原：图线在基准线上下各完成一次起伏即为一个完整动作，据此可判断下蹲、起立的次数与先后顺序。 4.易错警示：把a-t图像当作F-t图像读；只写一种可能的运动情况；忽略图线首尾的水平段代表静止。 1.一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 解析: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。 答案:B 2.某同学站在力传感器上做“下蹲”、“站起”、“下蹲加站起”、“站起加下蹲”等动作，下图为该同学做某个动作时力传感器示数随时间变化的情况，他此次所做的运动是（　　） A．下蹲 B．站起 C．下蹲加站起 D．站起加下蹲 解析:由图可知，发生动作时，力传感器的示数先减小（小于重力），加速向下，向下加速，之后力传感器的示数增大（大于重力），加速度向上，向下减速，接下来力传感器的示数与初始相同（等于重力），处于静止状态，即该同学完成的动作是下蹲。 故选A。 答案:A 3.人站在力传感器上完成快速“下蹲”或快速“起立”的动作，力传感器的示数随时间变化的情况如图所示，由此可以判断（    ） A．a至b为“下蹲”的超重过程，b至c为“下蹲”的失重过程 B．a至b为“下蹲”的失重过程，b至c为“下蹲”的超重过程 C．a至b为“起立”的超重过程，b至c为“起立”的失重过程 D．a至b为“起立”的失重过程，b至c为“起立”的超重过程 解析:根据图像可知，力传感器的示数先小于人的重力又大于人的重力，之后力传感器的示数又先大于人的重力再小于人的重力，则由牛顿第二定律可知，人的加速度先向下后向上，之后又先向上后向下。而“下蹲”的过程中，先向下加速运动，再向下减速到停止，即加速度先向下再向上；“起立”的过程中，先向上加速运动，再向上减速到停止，即加速度先向上再向下。所以至的整个过程均为起立过程，其中a至b过程加速度向上，为超重过程，b至c过程加速度向下，为失重过程。故选C。 答案:C 4.利用智能手机的加速度传感器可直观显示手机的加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器后，手掌从静止开始上下运动。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时刻速度最大 B．在t2时刻开始加速下降 C．在时间内处于失重状态 D．在时间内受到的支持力逐渐增加 解析:A．由题图可知时间内，加速度向上减小，与手机的速度方向相同，故手机的速度继续增大，当时刻加速度减为零时，手机的速度达到最大值，故A错误； B．时刻以后，加速度的方向向下，与手机的速度方向相反，所以时刻以后手机向上做减速运动，故B错误； C．在时间内，手机加速度的方向向下，所以手机处于失重状态，故C正确； D．在时间内，手机的加速度向上逐渐减小，根据牛顿第二定律有 所以手机受到的支持力也逐渐减小，故D错误。 故选C。 答案:C ▌题型03 超重与失重的定量计算 1.通用式：超重FN＝m(g＋a)，失重FN＝m(g－a)；悬挂时把FN换成绳的拉力T，形式完全一样。 2.与运动学联立：题目给出高度、时间或速度变化时，先由运动学公式求a，再代入上式；反之亦然。 3.换成压力要说明依据：所求若是物体对支持物的压力，必须由牛顿第三定律从支持力转换过来。 4.易错警示：正方向中途改变；示数以kg给出时忘记乘g；完全失重时误以为加速度也为零。 1.如图一位同学进行立定跳远，双脚蹬地跃起，离地最高处人的重心较跳起瞬间上升0.45m，忽略空气阻力，重力加速度g取10，下列判断正确的是（　　） A．该同学从跳离地面至最高点的时间为0.4s B．该同学跳离地面瞬间的竖直分速度大小为3 C．蹬地起跳过程中，地面对人的支持力小于运动员受到的重力 D．从蹬地起跳、腾空滑行到触地静止的全过程，该同学仅在蹬地阶段处于超重状态 解析:A．竖直上抛运动到最高点，可逆向视为自由落体运动 根据 可得，A错误； B．根据，B正确； C．蹬地起跳时，人有向上的加速度，受到的合外力向上，即地面对人的支持力大于重力，C错误； D．蹬地起跳时，加速度向上，处于超重状态。腾空滑行时，只受重力，加速度向下，处于失重状态。 触地静止过程中，人向下减速，加速度向上，也处于超重状态，D错误。 故选B。 答案:B 2.如图所示，某同学抱着箱子做蹲下起立的动作研究超重和失重现象，在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。两质量均为2kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学双手水平抱着箱子静止时，顶部的压力传感器示数为F1=10N，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力，则（　　） A．箱子静止时，底部压力传感器示数为F2=20N B．当F1=8N时，箱子处于失重状态，人可能抱着箱子下蹲 C．当F1=20N时，箱子处于超重状态，人可能抱着箱子向上站起 D．若箱子保持竖直从高处自由释放，运动中两个压力传感器的示数均为30N 解析:A．设两个物块的质量均为m，当箱子静止时有 解得底部压力传感器示数为 对上面物块有 解得，故A错误； B．当F1=8N时，对上面物体有 所以加速度方向向上，箱子处于超重状态，故B错误； C．当F1=20N时，对上面物体有 所以加速度方向向下，箱子处于失重状态，故C错误； D．当箱子自由下落时处于完全失重状态，两个物体所受合力均为mg，则，故D正确。 故选D。 答案:D 3.(多选)某同学体重50kg，乘电梯上行时，用手机内置传感器测得某段时间内电梯的加速度如下图所示。竖直向上为正方向。关于该段时间下列说法正确的是（　　） A．电梯向上减速运动 B．该同学处于失重状态 C．该同学受到的最小支持力约为470N D．该同学受到的最大支持力约为520N 解析:A．由图可知，的加速度为正，电梯运动方向是竖直向上，做加速运动，故A错误； B．由图可知，的加速度为负，方向是竖直向下，处于失重状态，故B正确； C．由图可知，处于时，加速度，同学受到的支持力最小，由牛顿第二定律可知 支持力，故C正确； D．由图可知，处于时，加速度，同学受到的支持力最大，由牛顿第二定律可知 支持力，故D错误。 故选BC。 答案:BC ▌题型04 完全失重与综合应用 1.判据：压力或拉力恰好为零，此时a＝g、物体只受重力，自由落体与抛体运动全程都满足。 2.现象推断：完全失重时依赖重力的效应全部消失——浮力、液体压强、天平示数、单摆的摆动都不再存在。 3.与其他知识结合：斜面上一起加速下滑的叠放物体，因为有竖直向下的加速度分量，同样处于失重状态。 4.易错警示：认为完全失重就是不受重力；认为空间站失重源于引力消失；忽略斜面情形也可能出现失重。 1.蹦极是极具挑战的运动，参加体验的人双脚绑着一条弹簧绳，当人从平台上跳下，弹簧绳由弯曲逐渐被拉直，再被拉至最长，而后又向上弹回的过程中，下列说法正确的是（　　） A．弹簧绳未被拉直之前，人处于失重状态 B．弹簧绳刚被拉直时，人速度最快 C．弹簧绳被拉到最长时，人的速度为零，加速度也为零 D．人往回弹的过程中，人先做匀加速运动，再做匀减速运动 解析:A．人刚跳下时，绳子弹力为零，人做匀加速运动，处于失重状态，故A正确； B．当弹簧绳被拉直时，弹簧弹力小于人的重力，人继续向下做加速度减小的加速运动，故B错误； C．当弹簧绳被拉到最长时，人的速度为零，弹力大于人的重力，则人具有向上的加速度，故C错误； D．人往回弹的过程中，弹力大于人的重力，人向上加速，弹力减小，则人的加速度减小，则人先做加速度减小的加速运动，故D错误。 故选A。 答案:A 2.如图是小芳同学站在体重计上，做下蹲—起立的动作时记录的力随时间变化的图线。由图可知，该同学做了__________次（“1或2”）下蹲—起立的动作；该同学下蹲过程的最大加速度约为__________m/s²。（计算结果保留1位有效数字，g取10m/s²）。 解析:[1]该同学下蹲过程中，重心向下先加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，体重计示数先小于重力后大于重力；起立过程中，重心向上先加速后减速，加速度先向上后向下，先超重后失重，体重计的示数先大于重力后小于重力。故该同学做了1次下蹲—起立的动作。 [2]由图可知，该同学下蹲过程中体重计示数最小时，加速度最大 考虑到读图误差该同学下蹲过程的最大加速度约为7m/s²或8m/s²。 答案:1 7/8 3.如图是某物理兴趣小组从某时刻开始计时，取向上为位移正方向画出的无人机竖直上升时的位移—时间图像，则从图像中分析可知（　　） A．无人机前1s内处于失重状态 B．内无人机速度不变 C．内无人机处于超重状态 D．内无人机加速下降 解析:A．根据图像斜率表示速度，由图可知，无人机前1s内减速上升，加速度向下，处于失重状态，故A正确； B．根据图像斜率表示速度，由图可知，内无人机处于静止状态，故B错误； CD．根据图像斜率表示速度，由图可知，内无人机匀速下降，处于平衡状态，故CD错误。 故选A。 答案:A 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $