第6节 失重和超重（讲义）物理粤教版必修第一册

本讲义聚焦“失重和超重”核心知识点，从现象认识（压力或拉力变化而重力不变）切入，通过加速度方向分析产生条件（向上超重、向下失重），结合牛顿定律推导定量计算式（F_N=m(g±a)），延伸至完全失重（a=g及航天应用），构建递进式学习支架。 资料以生活实例（电梯、蹦床、神舟飞船）为载体，设计“随学随练+题型分类”模块，通过模型建构（如F-t图像分析）和科学推理（由运动状态反推超失重）培养科学思维，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第四章 牛顿运动定律 第6节 失重和超重 课标要点 1.通过实验认识超重和失重现象，知道现象中物体所受的重力并没有变化。 2.理解超重与失重产生的条件，会由加速度的方向判断物体处于超重还是失重状态。 3.能用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释超重与失重，会计算支持力或拉力的大小。 4.知道完全失重现象及其判据，能解释航天器中的失重现象。 学习重难点 重点：超重与失重的产生条件；由加速度方向作出判断；FN＝m(g±a)的计算。 难点：超重失重只由加速度方向决定，与速度方向无关——上升与下降都可能超重或失重。 知识点一　超重和失重现象 1.超重：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。 2.失重：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。 3.关键认识：在超重和失重现象中，变化的是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力，物体所受的重力并没有发生变化。 4.质量也不变：物体的质量是它的固有属性，与运动状态无关，所以超重时“变重”、失重时“变轻”都只是台秤示数的变化。 5.日常体验：电梯开始上升时人有“下坠”的感觉（超重），开始下降时有“上飘”的感觉（失重），这正是脚底受力变化带来的。 6.视重的含义：台秤、体重计的示数反映的是物体对它的压力，通常称为视重；视重可以大于、小于甚至等于零，但重力始终是mg。 特别提醒 1.“超重”不是重力变大，“失重”也不是重力变小，更不是不受重力——重力由G＝mg决定，与运动状态毫无关系。 2.判断超重失重看的是物体对支持物的作用，而支持物受到的压力与支持物给物体的支持力是一对相互作用力，大小总相等。 3.在地面上称体重时示数等于体重，是因为此时加速度为零，这只是超重失重的一个特例。 随学随练 1.小王乘坐电梯，在电梯加速上升的过程中，以下说法正确的是（　　） A．小王的重力变大 B．小王处于失重状态 C．小王处于超重状态 D．小王对电梯的压力大于电梯对小王的支持力 答案　C 解析　A．重力的大小仅由质量和重力加速度决定，电梯加速上升时和均不变，故重力不变，故A错误； BC．电梯加速上升时加速度向上，设加速度为，支持力为，由牛顿第二定律，得 则，小王处于超重状态，而非失重状态，故B错误，C正确； D．小王对电梯的压力和电梯对小王的支持力是作用力与反作用力，根据牛顿第三定律可知，二者大小相等，故D错误。 故选C。 2.某同学的质量为，他某次搭乘电梯的过程中，站在体重计上发现其示数为，电梯在竖直方向运动，取，关于该过程下列说法正确的是（    ） A．该同学处于失重状态 B．该同学所受的重力变小了 C．电梯的加速度大小为，方向竖直向上 D．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力 答案　A 解析　AC．该同学实际质量 ，体重计显示质量 ，可知体重计显示值对应支持力 该同学处于失重状态。由牛顿第二定律（竖直向上为正）有 求得 即加速度大小为 ，方向竖直向下，故A正确，C错误； B．重力由质量和重力加速度决定，二者均不变，重力不变，故B错误； D． 根据牛顿第三定律，知该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力大小相等，故D错误。 故选A。 3.如图甲所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。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。他稳定站立时，体重计的示数为。关于实验现象，下列说法正确的是（　　） A．“起立”过程中，先出现失重现象，后出现超重现象 B．“下蹲”过程中，支持力可能出现小于压力的情况 C．“起立”和“下蹲”过程都出现了超重和失重现象 D．图乙记录的是他完成三次“蹲起”的过程 答案　C 解析　AC．“起立”过程中，人先向上做加速运动，后向上做减速运动，即人先处于超重状态后处于失重状态；“下蹲”过程中，人先向下做加速运动，后向下做减速运动，即人先处于失重状态，后处于超重状态，故A错误，C正确； B．支持力和压力是一对相互作用力，二者的大小总是相等，故B错误； D．物体对支持物的压力大于物体所受重力的情况称为超重现象，即体重计示数大于实际重量；物体对支持物的压力小于物体所受重力的情况称为失重现象，即体重计示数小于实际重量。图像中第一次变化，体重计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，第二次变化，体重计示数先大于实际重量，后小于实际重量，即先超重后失重，为一次“起立”过程，故D错误。 故选C。 4.2025年济南市老旧电梯更新工程中，部分超龄服役老旧电梯完成更新改造，新电梯运行平稳性达到国家最新标准。某次新电梯向下运行过程的速度v随时间t变化规律如图所示。电梯内水平地板上放着质量为m的物块，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．0～5s内物块受到的重力大于mg B．运行过程中只有5～10s内物块受到的重力等于mg C．0～5s内物块对地板的压力大于mg D．10～15s内物块处于超重状态 答案　D 解析　AB．无论电梯如何运动，物块的重力是不变的，则在任何时刻物块受到的重力都等于mg，AB错误； C．0～5s内物块的加速度向下，处于失重状态，则物块对地板的压力小于mg，C错误； D．10～15s内物块加速度向上，处于超重状态，D正确。 故选D。 知识点二　超重和失重产生的条件 1.根本判据：物体有向上的加速度时出现超重现象；有向下的加速度时出现失重现象。 2.四种情形：加速上升与减速下降时加速度向上，都是超重；加速下降与减速上升时加速度向下，都是失重。 3.与速度方向无关：向上或向下运动并不一定出现超重或失重，只有竖直方向的速度发生变化、即有加速度时才会出现。 4.匀速的情形：物体静止或做匀速直线运动时加速度为零，支持力等于重力，既不超重也不失重。 5.下蹲过程的分段：由站姿到蹲姿，先加速下降（失重）后减速下降（超重），所以体重计示数先减小后增大。 6.站起过程的分段：由蹲姿到站姿，先加速上升（超重）后减速上升（失重），体重计示数先增大后减小。 特别提醒 1.只问一句话就够了：“加速度朝哪”——朝上超重、朝下失重，其余信息（速度朝哪、在上升还是下降）都是干扰。 2.一个完整的下蹲或起立动作里超重与失重都会出现，因为人必须先加速再减速才能重新静止。 3.物体在斜面上加速下滑时，加速度有竖直向下的分量，同样处于失重状态，超重失重并不限于竖直方向的运动。 随学随练 1.如图所示，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先处于超重状态，后处于失重状态 D．先处于失重状态，后处于超重状态 答案　B 解析　运动员离开地面后做斜上抛运动，越过横杆前、后在空中运动的过程中，加速度为重力加速度，方向竖直向下，所以运动员始终处于完全失重状态。 故选B。 2.同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（　　） A．三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用 B．只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用 C．在乙种方式中，乘客受到水平向右的静摩擦力作用 D．三种方式中的乘客只有丙处于超重状态 答案　C 解析　AB．电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，故在甲、乙两种方式中，乘客受到了摩擦力作用，故 AB错误； C．在乙种方式中，乘客具有水平向右的加速度分量，故乘客受到水平向右的静摩擦力作用，故C正确； D．三种方式中的乘客均有向上的加速度，均处于超重状态，故D错误。 故选C。 3.如图为风洞飞行体验装置，在风力作用下体验者沿竖直方向上下运动，则体验者在空中（　　） A．始终处于失重状态 B．悬停时，处于失重状态 C．减速上行时，处于超重状态 D．减速下行时，处于超重状态 答案　D 解析　体验者悬停时，合力为零，处于平衡状态；减速上行时，加速度向下，处于失重状态；减速下行时，加速度向上，处于超重状态。 故选D。 4.(多选)某商场的智能化电动扶梯在无人乘坐时运转得很慢，有人站上扶梯时会先加速再匀速运转。如图所示，一顾客乘电动扶梯上楼，始终与扶梯相对静止，电梯踏板水平，下列说法中正确的是（　　） A．匀速阶段，顾客不受摩擦力的作用 B．加速阶段，顾客受到的摩擦力方向指向身后 C．加速阶段，顾客受到扶梯的支持力大于重力 D．加速阶段，顾客处于失重状态 答案　AC 解析　A．匀速阶段，顾客受力平衡，则水平方向受力为零，可知水平方向不受摩擦力的作用，故A正确； B．加速阶段，加速度有水平向右的分量，则顾客受到的摩擦力方向指向身前，故B错误； CD．加速阶段，加速度有竖直向上的分量，则顾客超重，则受到扶梯的支持力大于重力，故C正确，D错误。 故选AC。 知识点三　超重和失重的定量计算 1.超重的推导：物体随支持物以加速度a加速上升时，取向上为正方向，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，所以FN＝m(g＋a)＞mg。 2.失重的推导：物体以加速度a加速下降时，取向下为正方向，由牛顿第二定律得mg－FN＝ma，所以FN＝m(g－a)＜mg。 3.转换到压力：由牛顿第三定律，物体对支持物的压力与支持物对物体的支持力大小相等，所以台秤示数就等于FN。 4.悬挂的情形：把FN换成绳的拉力T即可，超重时T＝m(g＋a)，失重时T＝m(g－a)，推导过程完全一样。 5.反向求解：已知台秤示数或拉力，可反过来求加速度a＝FN/m－g，再由a的正负判断方向，进而推出物体可能的运动情况。 6.一个结论要记牢：由示数只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，所以“可能的运动”往往有两种答案。 特别提醒 1.列式前先在受力图上标好正方向，超重失重的题九成的错都出在正负号上。 2.台秤示数常用kg作单位（如“示数为 50 kg”），计算时要先乘g换算成力，别直接当成牛顿代入。 3.由示数反推运动状态时，答案必须写成“加速上升或减速下降”这样的两种可能，只答一种要扣分。 随学随练 1.(多选)某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重。电梯从t=0时由静止开始运动，到t=11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示（g=10 m/s2）。则（　　） A．电梯为下降过程 B．电梯为上升过程 C．在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2 D．F3的示数为550Ｎ 答案　AC 解析　AB．电梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始为静止，所以电梯为匀加速下降，支持力等于重力，处于平衡状态，保持末的速度匀速直线运动，支持力大于重力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此阶段向下匀减速运动。选项A正确，B错误； CD．匀加速阶段加速度 末的速度 此阶段位移 匀速阶段位移 匀减速阶段时间 初速度为末的速度，末速度等于0，所以可得此阶段加速度 根据牛顿第二定律 代入数据计算得此时的支持力 即 此阶段位移 总位移 选项C正确，D错误。 故选AC。 2.某商场内的观光电梯在竖直方向做直线运动，电梯内有一位乘客手持弹簧测力计，下方悬挂一个质量为m的金属块。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．电梯静止时，弹簧测力计的示数大于mg B．电梯向上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg C．电梯向上做匀加速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg D．电梯向上做匀减速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg 答案　C 解析　A．电梯静止时，加速度为零，，示数等于，故A错误。 B．电梯向上匀速直线运动时，加速度为零，，示数等于，故B错误。 C．电梯向上匀加速直线运动时，加速度向上，超重，则，示数大于，故C正确。 D．电梯向上匀减速直线运动时，加速度向下，失重，则，示数小于，故D错误。 故选C。 3.(多选)如图所示，升降机地板上站着一个重力为的人。某时刻他对地板的压力，取，升降机可能做下列的哪种运动（　　） A．加速下降，加速度大小为 B．加速上升，加速度大小为 C．电梯中的人一定处于失重状态 D．电梯中的人一定处于超重状态 答案　BD 解析　由题可知，人的重力，人对地板的压力。根据牛顿第三定律，地板对人的支持力 人的质量 根据牛顿第二定律，取竖直向上为正方向，有 代入数据解得，加速度方向竖直向上，电梯加速上升或者减速下降，且处于超重状态。 故选BD。 4.(多选)在竖直升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示，已知重力加速度为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（　　） A．该同学处于失重状态 B．电梯的运行方向向下 C．电梯的加速度大小为0.89g，方向向下 D．电梯可能在做竖直向上的匀减速运动 答案　AD 解析　A．体重计的示数为40kg<50kg，可知该同学处于失重状态，A正确； BD．因人失重，可知加速度向下，则电梯可能向下做匀加速运动或向上做匀减速运动，B错误，D正确； C．根据 可得电梯的加速度大小为，方向向下，C错误。 故选AD。 知识点四　完全失重 1.定义：当物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零时，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重。 2.判据与条件：完全失重时FN＝0，由mg－FN＝ma得a＝g，即物体只在重力作用下运动，加速度恰好等于重力加速度。 3.典型情形：自由落体的物体、竖直上抛的物体（上升和下降全程）、忽略阻力的抛体运动，都处于完全失重状态。 4.完全失重下的现象：与重力有关的效应都会消失——天平和台秤失效、液体不再产生压强与浮力、单摆停止摆动、水银气压计失效。 5.航天中的失重：航天器加速上升阶段，其中的人和物处于超重状态；进入太空绕地飞行后，人和物对支持物没有一点压力，处于完全失重状态。 6.太空中测质量：完全失重时不能用天平称质量，但牛顿第二定律仍然成立，给航天员一个已知的力、测出加速度，由m＝F/a就能算出质量。 特别提醒 1.完全失重不是不受重力——恰恰相反，此时物体只受重力，正是重力提供了等于g的加速度。 2.在完全失重的环境里，一切靠重力工作的仪器都不能用，但靠惯性工作的规律（牛顿第二定律）照常成立。 3.空间站中的失重是因为航天器和人都以相同的加速度绕地运动，而不是因为“离地球太远、引力消失了”。 随学随练 1.(多选)如图所示，甲、乙两物块叠放在一起，当把甲、乙两物块同时竖直向上抛出后（不计空气阻力，重力加速度为g），则（　　） A．甲的加速度大小小于g，处于失重状态 B．乙的加速度大小大于g，处于超重状态 C．甲、乙的加速度大小均为g，乙对甲无支持力 D．甲、乙间的弹力为零，甲处于完全失重状态 答案　CD 解析　先分析整体的受力情况，整体只受重力作用，故加速度均为g，均处于完全失重状态；隔离物块甲分析可知，物块只受到重力作用时，加速度才是g，所以两物块间没有相互作用力，即甲、乙的加速度均为g，甲、乙间的弹力为零，故CD正确，AB错误。 故选CD。 2.中国空间站“天宫”运行在距离地球表面约400km的近地轨道，航天员长期驻留期间会进行多项科学实验。下列说法正确的是（     ） A．空间站中的航天员处于完全失重状态，完全失重即重力消失 B．空间站中的航天员可以在舱内用弹簧测力计测量物体重力 C．航天员在乘坐神舟飞船从地面加速上升时，处于超重状态 D．航天员漂浮在舱内时，其惯性比在地面上静止时更小 答案　C 解析　A．空间站绕地球做匀速圆周运动时，航天员处于完全失重状态，但重力并未消失，A错误； B．弹簧测力计测量“重力”的本质是测量物体对弹簧的拉力，完全失重状态下，物体对弹簧的拉力为零，示数应为零，B错误； C．航天员加速上升时，处于超重状态，C正确； D．惯性的大小仅由物体的质量决定，与运动状态无关，航天员的质量在太空和地面保持不变，因此惯性大小不变，D错误。 故选C。 3.2024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。 题型01　由运动状态判断超重与失重 1.三步走：先判断物体在竖直方向上是加速还是减速 → 定出加速度的方向 → 加速度向上判超重、向下判失重。 2.分段的信号：题目中出现“由静止开始”“到达最低点”“恢复静止”等字样，说明过程要分成加速段与减速段分别判断。 3.常见情境：蹦床与蹦极（接触后先失重再超重）、跳高跳远的起跳与落地、电梯的启动与制动、火箭发射。 4.易错警示：认为下降就是失重、上升就是超重；认为运动员在空中上升时超重（其实只受重力，是完全失重）。 活学活用 1.如图所示为我国运动员在2024年巴黎奥运会上蹦床比赛的精彩画面。运动员与蹦床接触后，蹦床对人的弹力始终沿竖直方向且弹力大小与形变量满足胡克定律。运动员可视作质点。运动员从蹦床最低点开始向上运动、直到在空中速度减为零的过程中，下列说法正确的是（　　） A．离开蹦床时，运动员的速度最大 B．离开蹦床之前，运动员先处于超重状态后处于失重状态 C．离开蹦床之前，运动员的加速度一直减小，离开蹦床时加速度为零 D．离开蹦床后，运动员上升阶段处于超重状态，下降阶段处于失重状态 答案　B 解析　AB．运动员离开蹦床前，当蹦床对运动员弹力大于重力时，运动员向上做加速运动，处于超重状态，当蹦床对运动员弹力等于重力时，处于平衡状态，此时速度达到最大，蹦床对运动员弹力小于重力时，运动员向上做减速运动，处于失重状态，所以运动员速度最大时刻在蹦床上，离开蹦床之前，运动员先处于超重状态后处于失重状态，故B正确，A错误； C．离开蹦床之前，当向上做加速运动时，根据牛顿第二定律 随着形变量的减小，加速度减小； 当向上做减速运动时，根据牛顿第二定律 随着形变量的减小，加速度增大，离开蹦床时加速度为重力加速度，故C错误； D．离开蹦床后，运动员无论是上升阶段还是下降阶段，加速度都为重力加速度，竖直向下，处于完全失重状态，故D错误。 故选B。 2.(多选)2022年12月份，实验学校高中部举行了校秋季运动会，如图所示是小明同学在参加跳高决赛的现场，他以背越式跳过的高度拿到了本届校运会的冠军，为班级争得了荣誉。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力 B．小明起跳时地面对他的支持力大于他的重力 C．小明起跳脚离地以后在上升过程中处于超重状态，小明下降过程中处于失重状态 D．小明起跳脚离地以后在上升和下降过程中都处于失重状态 答案　BD 解析　AB．小明起跳时加速度的方向向上，所以地面对他的支持力大于他的重力，故A错误，B正确； CD．小明起跳脚离地以后在上升过程中与小明下降过程中，都只受重力的作用，有向下的重力加速度，是处于完全失重状态，故C错误，D正确。 故选BD。 3.“蹦极”是一项刺激的运动，能让挑战者获得失重和超重的体验。如图，一名挑战者身系弹性绳从高处沿直线下落，依次经过a、b、c三点，运动到a点时，弹性绳刚好绷紧，运动到b点时，弹性绳上的拉力刚好等于挑战者的重力，c点为下落的最低点，不计空气阻力和弹性绳的重力，弹性绳始终在弹性限度内，则挑战者从a点运动到c点的过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先超重后失重 D．先失重后超重 答案　D 解析　ab段向上的弹力小于向下的重力，此时加速度向下，挑战者处于失重状态；bc段向上的弹力大于向下的重力，此时加速度向上，挑战者处于超重状态。 故选D。 题型02　由示数反推加速度与运动状态 1.解题主线：读出示数 → 与重力比较判断超重还是失重 → 由FN＝m(g±a)解出a → 写出两种可能的运动情况。 2.两种可能：加速度向上对应“加速上升或减速下降”，加速度向下对应“加速下降或减速上升”，答案必须写全。 3.单位换算：示数常以kg给出，要先换算成力；地面上称得的示数就是mg，可直接用来求质量。 4.易错警示：只写一种运动可能；把示数直接当成加速度；忘记示数为零时是完全失重、加速度等于g。 活学活用 1.(多选)如图所示，该同学站在电梯内的台秤上，当电梯静止时台秤示数为60kg，在电梯从静止开始运动的一段时间内，台秤的示数变为48kg，重力加速度g取，则这段时间内（　　） A．该同学处于超重状态 B．该同学处于失重状态 C．该同学加速度方向向上 D．电梯运动的加速度大小为 答案　BD 解析　ABC．台秤示数变小，说明该同学处于失重状态，有向下的加速度，说明电梯从静止开始向下加速运动，故AC错误，B正确； D．根据牛顿第二定律 解得，故D正确。 故选BD。 2.(多选)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态，如图所示。可乘坐二十多人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机快速送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时离地面的高度为70m，自由下落2s开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某游客的质量为60kg，取，下列说法正确的是（　　） A．下落过程中游客的最大速度为20m/s B．座舱落到离地面60m的位置时，游客对座舱的压力是600N C．游客上升时处于超重状态，下落时处于失重状态 D．座舱从启动下降到返回地面完全停止共用时7s 答案　AD 解析　A．游客自由下落的末速度最大，为，故A正确； B．座舱自由下落的位移为 所以座舱落到离地面60m的位置时，游客仍处于自由下落阶段，处于完全失重状态，对座舱的压力为0，故B错误； C．游客上升时先加速后减速，故先超重后失重；下落时先自由落体运动后匀减速运动，先完全失重后超重，故C错误； D．座舱减速下落的高度为 匀减速过程中 可得减速所用时间为 座舱从启动下降到返回地面完全停止共用时，故D正确。 故选AD。 3.(多选)如图所示，左图为大型游乐设备升降机，右图为其结构简图。升降机由静止开始从a位置自由下落到b位置，再从b位置开始以恒力制动竖直下落到c位置停下。已知升降机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力，则（　　） A．升降机从a到b与从b到c过程运动的时间之比为2：1 B．升降机从a到b与从b到c过程运动的加速度大小之比为1：2 C．从a到b，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的2倍 D．从b到c，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的3倍 答案　ABD 解析　A．加速与减速过程平均速度相等，由 可得运动时间之比等于位移大小之比为2：1，故A正确； B．由a到b的加速度为g，有 由b到c加速度为a，有 可得 a=2g 故从a到b与从b到c的运动加速度大小之比为1：2，故B正确； C．从a到b，游客处于完全失重状态，所以升降机座椅对游客的作用力等于0，故C错误； D．从b到c，对游客，由牛顿第二定律 a=2g 得跳楼机座椅对游客的作用力为 则跳楼机座椅对游客的作用力为游客的重力的3倍，故D正确。 故选ABD。 题型03　超重与失重的定量计算 1.标准流程：选研究对象 → 画受力图（只有重力和支持力或拉力）→ 取加速度方向为正 → 列F合＝ma → 求解 → 必要时用牛顿第三定律换成压力。 2.与运动学联立：题目给出上升高度、用时或速度变化时，先用运动学公式求出加速度，再代入FN＝m(g±a)。 3.多物体情形：吊起的物体与绳、叠放的物体，先用整体法求加速度，再隔离求某一段绳的张力或某两物体间的压力。 4.易错警示：正方向选取后不贯彻到底；漏掉绳或钢索自身承受的是整体的重量；把g取成 10 与 9.8 混用导致数值不一致。 活学活用 1.如图所示为起重机吊起铁管的场景。质量为200kg的铁管两端固定有一钢绳，起重机挂钩勾住钢绳，使铁管从静止开始先竖直向上做匀加速直线运动，达到某一速度后做匀速运动。若铁管始终保持水平，不计钢绳质量与一切阻力。下列说法正确的是（　　） A．匀加速阶段铁管处于超重状态 B．匀速阶段钢绳的张力大小为1000N C．钢绳对铁管的拉力是由于铁管形变引起的 D．匀加速阶段钢绳对铁管的作用力大于铁管对钢绳的作用力 答案　A 解析　A．在匀加速阶段，铁管竖直向上做匀加速直线运动，加速度向上，所以铁管处于超重状态，故A正确； B．匀速阶段，钢绳的张力大小等于铁管重力大小，即，故B错误； C．根据弹力的产生原因，钢绳对铁管的拉力是由于钢绳发生形变，要恢复原状而对铁管产生的力，并非铁管形变引起的，故C错误； D．钢绳对铁管的作用力与铁管对钢绳的作用力是一对相互作用力，相互作用力大小相等、方向相反，与铁管的运动状态无关，所以匀加速阶段钢绳对铁管的作用力等于铁管对钢绳的作用力，故D错误。 故选A。 2.2024年11月25日，我国以“一箭双星”的方式使用长征二号丙运载火箭成功将四纬高景二号03、04卫星发射升空，卫星顺利送入预定轨道，则下列说法中正确的是（　　） A．随着火箭尾部助推器中燃料逐渐减少，火箭重心逐渐下移 B．火箭中的卫星在点火后处于失重状态 C．火箭所受合力向上，卫星所受合力向下 D．随着火箭升空，助推器用完燃料后会自动脱落，这一瞬间火箭只受重力和空气阻力作用，则脱落前后瞬间火箭的加速度增加 答案　A 解析　A．随着火箭尾部助推器中燃料逐渐减少，火箭的质量分布偏向下，则重心逐渐下移，故A正确； B．火箭中的卫星在点火后，加速度向上，处于超重状态，故B错误； C．根据整体分析法可知，火箭和卫星所受合力都向上，故C错误； D．随着火箭升空，助推器用完燃料后会自动脱落，这一瞬间火箭只受重力和空气阻力作用，脱落前火箭加速度为 脱落后瞬间火箭的加速度为 无法比较加速度大小，故D错误； 故选A。 3.某科技小组利用弹性绳网模拟火箭回收（无动力，不计空气阻力）。如图所示，“口”字形的绳网四个角各用一根弹性绳索拉住，绳索另一端固定在立柱上。将火箭模型从某高处释放，在接触绳网后下降直至最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．火箭模型接触绳网后先失重后超重 B．火箭模型在最低点所受合力为零 C．火箭模型接触绳网立即减速 D．火箭模型接触绳网后一直处于超重状态 答案　A 解析　ACD．火箭模型接触绳网后，网的弹力开始较小，火箭继续加速下降，处于失重状态，随着火箭的下降，弹力越来越大，当弹力大于火箭的重力之后，火箭开始减速下降，处于超重状态，即火箭模型接触绳网后先失重后超重，故A正确，CD错误； B．火箭模型在最低点弹力大于重力，所受合力向上，故B错误。 故选A。 题型04　力传感器 F-t 图像的分段分析 1.读图基准线：先找出示数等于重力的那条水平线，它对应加速度为零；在这条线以上是超重，以下是失重。 2.分段对应动作：一次完整的“下蹲”对应先低于基准（失重）后高于基准（超重）；一次“站起”则相反，先高后低。 3.数数的技巧：图线在基准线上下各起伏一次算一个完整动作，由此可判断被测者做了几次下蹲或起立。 4.易错警示：把图线的最高点当成速度最大处（其实是加速度最大处）；忽略首尾的水平段是静止状态；把a-t图像当成F-t图像来读。 活学活用 1.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 解析　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。 2.李南在学习了超重和失重后，到科技馆做实验，他站在压力传感器上在10秒内连续做了2次“下蹲—起立”的动作，则屏幕上压力随时间变化的图线大致呈现为下图中的（　　） A． B． C． D． 答案　D 解析　对人第1次“下蹲-起立”过程分析，人下降时先是加速下降，处于失重状态，到达最大速度后，再减速下降，处于超重状态，故对应压力先减小后增大；人起立时先是加速上升，处于超重状态，达到最大速度后，再减速上升，处于失重状态，故对应先超重再失重，则压力先增大后减小。人第2次“下蹲—起立”的情况重复第1次“下蹲—起立”的情况。 故选D。 3.(多选)某教师用图甲所示装置研究电梯的运动。安装拉力传感器的铁架台置于电梯中，装有水的矿泉水瓶竖直悬挂在拉力传感器上。电梯运行时，电脑记录了矿泉水瓶所受拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．AB阶段电梯处于超重状态，CD阶段电梯处于失重状态 B．电梯先后经历了上行、静止、下行三个过程 C．AB阶段的加速度大小约为，方向竖直向上 D．CD阶段的加速度大小约为，方向竖直向上 答案　AC 解析　A．AB阶段拉力大于重力，电梯处于超重状态，CD阶段拉力小于重力，电梯处于失重状态，故A正确； B．AB阶段加速度向上，CD阶段加速度向下，电梯先后经历了向上加速，向上匀速和向上减速的过程，故B错误； C．由图乙可知矿泉水瓶的重力，矿泉水瓶的质量 AB阶段的加速度大小 方向竖直向上，故C正确； D．CD阶段的加速度大小 方向竖直向下，故D错误。 故选AC。 4.(多选)某同学在t=0时刻静止站在体重秤上，随后完成“下蹲”和“站起”的动作，体重称的示数F随时间t变化情况如图所示，g取10m/s2，由图中信息可以判断（　　） A．这位同学的质量为50kg B．整个过程中最大加速度约为4m/s2 C．这位同学先站起后下蹲 D．这位同学先下蹲后站起 答案　AD 解析　A．开始时同学处于平衡状态，同学对传感器的压力是500N，则该同学的重力为500N，这位同学的质量为，故A正确； B．由图可知，同学对力传感器的最小压力约为200N，则最大加速度大小约为，故B错误； CD．同学下蹲过程，先向下加速运动，处于失重状态，再向下减速运动，处于超重状态；站起过程，先向上加速运动，处于超重状态，再向上减速运动，处于失重状态；由题图可知，这位同学先下蹲，休息一下后站起，故D正确，C错误。 故选AD。 题型05　完全失重与航天情境 1.判据只有一条：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，此时加速度等于g，物体只受重力。 2.抛体全程完全失重：竖直上抛的物体在上升、最高点、下降的整个过程中都只受重力，全程都是完全失重。 3.现象的推断：完全失重时凡是依赖重力的效应都消失——液体不产生浮力与压强、天平失效、单摆不摆、悬浮物不再下沉。 4.易错警示：认为完全失重就是不受重力；认为空间站失重是因为远离地球引力消失；认为太空中无法测量质量。 活学活用 1.一滴质量为的雨滴从静止开始，在重力作用下竖直下落。下落过程中，雨滴除受重力外，还受到空气阻力作用。已知阻力大小与速度的平方成正比，即，其中是比例系数。设下落高度足够高，下落过程中雨滴的质量和形状均不发生变化，且忽略雨滴间的相互作用，重力加速度为。关于雨滴的整个下落过程，下列说法正确的是（     ） A．达到最大速度前雨滴处于超重状态 B．达到最大速度后雨滴处于完全失重状态 C．整个过程中雨滴先处于失重状态，后处于超重的状态 D．达到最大速度前雨滴处于失重状态 答案　D 解析　AD．雨滴达到最大速度前，速度逐渐增大，空气阻力小于重力，即 取竖直向下为正方向，由牛顿第二定律得 雨滴加速度竖直向下，处于失重状态，故A错误，D正确。 BC．雨滴达到最大速度时，有 由牛顿第二定律得 此后雨滴做匀速直线运动，既不处于完全失重状态，也不处于超重状态，故BC错误。 故选D。 2.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 解析　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。 3.小鲁将一玻璃弹子装在玻璃瓶中，让弹子和玻璃瓶一起在空中运动。若他根据自己乘电梯的感受，猜想当玻璃弹子对玻璃瓶壁一定没有作用力时，则玻璃瓶处于的运动状态应为（　　） A．匀速上升 B．匀速下降 C．自由释放后 D．加速下落中 答案　C 解析　自由释放后即开始自由落体运动，玻璃子弹和玻璃瓶有共同的加速度g，这个加速度只由它们各自的重力产生，所以玻璃弹子和玻璃瓶壁之间无作用力。故ABD错误，C正确。 故选C。 基础通关 1.如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图甲中的“·”表示人的重心。图乙是由力传感器画出的F-t图线，其中1~4各点对应着图甲中1~4四个状态和时刻，4状态时人的重心上升到最高。取重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是（　　） A．人的重力约为1800N B．2~3的过程中，人的加速度一直在减小 C．人上升的最大加速度为15m/s² D．人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45s 答案　D 解析　A．图乙可知人重力约为600N，质量约为60kg，故A错误； B．分析可知2~3的过程，人先超重后失重，合力先减小后增大，加速度先减小后增大，故B错误； C．合力最大时加速度最大，图像可知F最大为1800N，故最大加速度，故C错误； D． 分析可知人的速度最大时人的合力为0 ，即F与人的重力等大时，图像可知约0.45s时，F与人的重力等大，故人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45s，故D正确。 故选D。 2.体重为50kg的某同学站在体重计上观察超重与失重现象。该同学从时刻的站立状态开始“下蹲—起立”过程中体重计示数随时间变化的图像如图所示，图中a到e为下蹲过程，f到j为起立过程。下列说法正确的是（　　） A．图中点d对应的时刻，人处于失重状态 B．图中点i对应的时刻，人处于超重状态 C．图中a、b、c、d、e点中，对应人速度最大的点是c点 D．图中f、g、h、i、j点中，对应人重心最高的点是g点 答案　C 解析　AB．该同学重力，体重计示数对应支持力，由图可知到先失重后超重，到先超重后失重，故AB错误； C．合力向下，人向下加速，速度增大，合力向上，人向下减速，速度减小，因此点是速度最大点，故C正确； D．点人处于站立姿态，重心最高，故D错误。 故选C。 3.某同学把手机平放在手掌上，打开加速度传感器，记录手机在竖直方向上加速度的变化情况，图像如图所示，已知竖直向上为正方向。下列说法正确的是（　　） A．实验过程可能是将手机竖直向上抛出再落回手掌中 B．实验过程可能是手托着手机，人做下蹲动作 C．实验过程可能是手托着手机，人向上做起跳动作 D．手机先处于超重状态，后处于失重状态 答案　B 解析　由图像可知，加速度方向先是负方向即向下，后为正方向即向上。 A．手机竖直向上抛出再落回手掌过程，手机的加速度始终是向下的，和图像矛盾，故A错误； B．下蹲开始到静止这一过程中，加速度先是向下的，后是向上的，刚好和图像描述的加速度方向相同，故B正确； C．起跳这一过程中，加速度先是向上的，后是向下的，和图像矛盾，故C错误； D．加速度方向先是变成负的，接着变成正的，说明手机先处于失重状态，后处于超重状态。故D错误。 故选B。 4.利用手机中的加速度传感器可以测量加速度大小。小明在电梯中，先打开加速度传感器，始终保持手机和电梯相对静止，待电梯启动上升后，得到如图所示的a-t图像，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（    ） A．内小明处于失重状态 B．内电梯减速上升 C．内电梯停到了某一楼层 D．内小明处于失重状态 答案　D 解析　A．在内，加速度方向竖直向上，由牛顿第二定律得 支持力大于重力，小明处于超重状态，故A错误； B．在内，加速度始终竖直向上，电梯上升速率增大，只是加速度逐渐减小，属于加速上升而非减速上升，故B错误； C．在内，电梯做匀速运动；电梯启动上升时速度为零，且内加速度始终向上，所以时速度已向上且不为零，电梯未停止，故C错误； D．在内加速度方向竖直向下，即，由 得，小明处于失重状态，故D正确。 故选D。 5.中国自主研发制造的万米级深海载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底。某次深潜探测中，“奋斗者”号潜水的图像如图所示，以向下为正方向，忽略潜水过程中重力加速度的变化。则（　　） A．0～t1时间内“奋斗者”号平均速度为 B．t1～t2时间内潜水器处于静止状态 C．t3时刻下潜的深度最深 D．t2～t3时间内潜水器内的科考人员处于失重状态 答案　C 解析　A．若在0～t1时间内“奋斗者”号做初速度为零的匀加速直线运动，如图中倾斜的直线所示 可知“奋斗者”号这段时间的平均速度为；根据图像的面积表示位移，可知曲线所围成的面积大于直线所围成的面积，故0～t1时间内“奋斗者”号的平均速度大于，故A错误； B．由图可知，在时间内潜水器处于向下匀速运动状态，故B错误； C．根据图像的面积表示位移，可知时刻下潜的深度最深，故C正确； D．根据图像的斜率表示加速度，可知时间内图像斜率为负，即加速度向上，故潜水器内的科考人员处于超重状态，故D错误。 故选C。 6.图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，取，下列判断正确的是（　　） A．前悬线的拉力恒为 B．末材料离地面的距离为 C．材料处于失重状态 D．在钢索最容易发生断裂 答案　B 解析　A．由图可知前内材料的加速度 由可知悬线的拉力为，故A错误； B．由图像面积可得整个过程上升的高度是 下降的高度为，46s末材料离地面的距离为22m，故B正确； C．材料加速度向上，处于超重状态，故C错误； D．因材料加速度向下，材料处于失重状态，，钢索不易发生断裂，故D错误。 故选B。 7.(多选)建筑工地常用吊车通过钢索将建筑材料从地面吊到高处。如图所示为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，下列判断正确的是（     ） A．前10s的平均速度大于后6s的平均速度 B．整个过程上升高度是28m C．前5s内的平均速度大小为0.25m/s D．前10s钢索最容易发生断裂 答案　BCD 解析　A．根据题意，结合图像可得，前10s的平均速度为 后6s的平均速度为，故A错误； B．根据图像面积表示位移，由图可知，整个过程上升高度是，故B正确； C．根据题意，由图可知，5s末建筑材料的速度为 则前5s内的平均速度大小为，故C正确； D．前10s内建筑材料加速上升，处于超重状态，钢索最容易发生断裂，故D正确。 故选BCD。 8.一名跳伞运动员从悬停的直升机上跳下，一段时间后开启降落伞。运动员跳伞过程中的v-t图像如图所示，根据图像可知（　　） A．开启降落伞前，运动员处于超重状态 B．开启降落伞前，运动员的加速度逐渐增大 C．在4s~12s内，降落伞对运动员的拉力大于运动员对降落伞的拉力 D．在4s~12s内，运动员和降落伞整体受到的阻力逐渐减小 答案　D 解析　AB．因v-t图像中直线的斜率表示加速度，故由题图可知，开启降落伞前运动员向下做加速度减小的加速运动，处于失重状态，故AB错误； C．根据牛顿第三定律可知，任何情况下降落伞对运动员的拉力大小都等于运动员对降落伞的拉力大小，故C错误； D．在4s~12s内，根据图像斜率可知，运动员的加速度逐渐变小，方向竖直向上，根据牛顿第二定律可知 则运动员和降落伞整体受到的阻力逐渐减小，故D正确。 故选D。 9.某运动员（可看做质点）参加跳台跳水比赛，是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图像如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．可以求出水池的深度 B．可以求出平台距离水面的高度 C．时间内，运动员处于超重状态 D．时间内，运动员处于失重状态 答案　B 解析　A．跳水运动员在跳水的过程中的图像不能反映是否到达水底，所以不能求出水池的深度，故A错误； B．因为图像中图线与横坐标轴围成的面积表示位移，因t2时刻到达水面，所以由该图像可以求出平台距离水面的高度，故B正确； C．时刻运动员向上起跳，说明速度是负值时表示速度向上，则知时间内运动员在向上做匀减速运动，时间内向下做匀加速直线运动，时间内，运动员一直在空中具有向下的加速度，处于失重状态，故C错误； D．由题图可知，时间内，运动员向下做减速运动，则加速度的方向向上，处于超重状态，故D错误。 故选B。 10.小明站在压力传感器上练习“下蹲—起立”动作，某时段内压力随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．下蹲过程，小明一直处于失重状态 B．1s时，小明处在下蹲过程的最低点 C．2s时，小明处于静止站立状态 D．前2s内小明完成一次“下蹲”动作 答案　D 解析　AD．小明在下蹲的过程中，先加速向下运动，后减速向下运动，最后静止，则小明先失重，再超重，前2s内小明完成一次“下蹲”动作，故A错误，D正确； B．下蹲过程的最低点时，压力等于重力，由图示图像可知，1s时，小明还不是下蹲过程的最低点，故B错误； C．2s时，小明压力等于重力，小明蹲在最低点，故C错误； 故选D。 素养提升 11.(多选)根据《国家学生体质健康标准》，引体向上是高中男生的测试项目之一、某同学为了在体测中获得好成绩，坚持每天训练。如图是该同学用压力传感器记录了一段引体向上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 B．1~2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．内，该同学进行了先放下身体、后拉起身体的动作 D．内，该同学的加速度先竖直向上，后竖直向下 答案　BD 解析　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．1~2s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．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，结合图像可以看出内，1s时人放下身体，2s时过程结束，没有拉起身体，故C错误； D．内，从传感器示数可知，支持力先大于重力，处于超重状态，加速度向上，之后支持力小于重力，处于失重状态，加速度向下，故D正确。 故选BD。 12.(多选)蹦床运动中，体重为的运动员在时刚好落到蹦床上，对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示。假设运动过程中运动员身体始终保持竖直，在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略空气阻力，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A．，运动员一直减速下降 B．离开蹦床后，运动员上升的最大高度等于5m C．运动员在与时刻速度不相同 D．运动员离开蹦床后到再次接触蹦床前，运动员始终处于完全失重状态 答案　BCD 解析　A．内，由题图可知，蹦床的运动员先小于重力后大于重力，所以运动员先加速下降后减速下降，故A错误； BC．由题图可知，在时运动员刚离开蹦床，在时运动员刚接触蹦床，根据对称性可知，运动员在与时刻速度大小相等，方向不同；离开蹦床后，根据对称性可知，运动员在空中上升和下降的时间均为 则运动员上升的最大高度为，故BC正确； D．运动员离开蹦床后到再次接触蹦床前，运动员的加速度一直为重力加速度，始终处于完全失重状态，故D正确。 故选BCD。 13.(多选)如图1为某人用手水平托着手机完成先下蹲再站起的动作，利用手机的传感器记录的加速度-时间图像如图2所示，已知手机的质量，重力加速度，下列说法正确的是（    ） A．人在蹲下过程中，先失重后超重 B．人在站起过程中，先失重后超重 C．下蹲过程中手机对手的最小压力约为1.4N D．下蹲过程中手机对手的最大压力约为2.4N 答案　ACD 解析　A．人在蹲下过程中，先加速下降后减速下降，故先失重后超重，故A正确； B．人在站起过程中，先加速上升后减速上升，故先超重后失重，故B错误； C．人在下蹲过程中，在加速下降阶段，手机对手的压力最小，由图2可知，对应的加速度大小为图中b点的数值，即 根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律，可知下蹲过程中手机对手的最小压力，故C正确； D．人在下蹲过程中，在减速下降阶段，手机对手的压力最大，由图2可知，对应的加速度大小为图中c点的数值，即 根据牛顿第二定律有 解得 根据牛顿第三定律，可知下蹲过程中手机对手的最大压力，故D正确。 故选ACD。 14.(多选)鱼鹰喜欢从空中俯冲入水捕捉鱼类。一只鱼鹰在某次捕食时，先做自由落体运动，然后进入水中，其v-t图像如图所示。取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．鱼鹰在空中向下运动时处于超重状态 B．鱼鹰在空中向下运动的时间为1.2s C．鱼鹰在水中下潜的深度为3.6m D．鱼鹰在水中下潜时所受水的阻力大小与重力大小的比值为5 答案　BD 解析　A．鱼鹰在空中向下运动时做自由落体运动，处于完全失重状态，选项A错误； B．设鱼鹰在空中向下运动的时间为，有 其中，解得，选项B正确； C．鱼鹰在水中下潜的深度 其中，解得，选项C错误； D．鱼鹰在水中下潜的加速度大小 设鱼鹰的质量为m，鱼鹰在水中下潜时所受水的阻力大小为f，根据牛顿第二定律有 可得鱼鹰在水中下潜时所受水的阻力大小与重力大小的比值，选项D正确。 故选BD。 15.(多选)质量为的物块在竖直向上的拉力作用下由静止开始运动，物块运动的图像如图所示。忽略空气阻力的影响，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．0~2s内，拉力的大小为12N B．4s时，物块开始下降 C．4~6s内，物体处于超重状态 D．6s末物体上升到最大高度 答案　AD 解析　A．0~2s内，物体做匀加速直线运动，由图像可知，加速度大小为 根据牛顿第二定律有 解得，故A正确； B．由图可知，4s时物体仍有向上的速度，故物体仍继续向上做匀减速直线运动，故B错误； C．由图可知，4~6s内，物体向上做匀减速直线运动，加速度向下，故物体处于失重状态，故C错误； D．由图可知，6s末物体的速度为零，故此时上升到最大高度，故D正确。 故选AD。 16.(多选)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度随时间的变化曲线如图所示，A、B、C、D为曲线上的点，取竖直向上为正方向。则下列说法正确的是（　　） A．C点处无人机高度最大 B．无人机在AB段处于超重状态 C．D点处无人机处于失重状态 D．无人机在CD段先超重再失重 答案　AB 解析　A．由图可知，C点处无人机高度最大，故A正确； B．AB段图像越来越陡，表示无人机在AB段竖直向上加速运动，加速度向上，处于超重状态，故B正确； CD．CD段图像先越来越陡，后越来越平缓，表示无人机在CD段先向下加速后向下减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，D点处无人机处于超重状态，故CD错误。 故选AB。 迁移创新 17.(多选)某电梯内部的加速度测量仪的结构简图如图所示，可测量竖直方向的加速度。外壳通过轻绳连接在电梯上，物块通过竖直轻弹簧连接在外壳的顶部，物块上的指针可以指示弹簧的形变情况，通过换算，可测出电梯的加速度，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．当弹簧处于拉伸状态时，物块一定处于超重状态 B．若电梯匀速上升过程中，连接外壳的轻绳突然断裂，则该瞬间物块的加速度大小为零 C．当弹簧处于压缩状态时，物块一定处于失重状态 D．当弹簧处于压缩状态时，物块一定竖直向下运动 答案　BC 解析　A．当，物块受力平衡，弹簧处于拉伸状态，物块静止或做匀速运动，不是超重状态，A项错误； B．电梯匀速上升过程中，连接外壳的轻绳突然断裂，弹簧上弹力不会突变，该瞬间，，物块仍受力平衡，加速度大小为零，B项正确； C．当弹簧处于压缩状态时，对物块进行受力分析，合力向下，加速度向下，一定处于失重状态，C项正确； D．加速度向下，物块也有可能向上做减速运动，D项错误。 故选BC。 18.(多选)某同学应用无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试，测试软件中设定两个互相垂直的水平方向为轴和轴，竖直向上的方向为轴正方向。开始时无人机仅沿轴正方向水平匀速飞行，0时刻起该同学进行变速操作，软件生成了如图示的三个维度的（加速度-时间）图像，可以推断的时间内无人机（　　） A．竖直方向加速下降 B．一直处于失重状态 C．沿方向的飞行速度可能一直减小 D．若图像中前、后2s的图线与时间轴所围面积相等，则4s末沿轴方向的分速度为零 答案　CD 解析　A．由图可知，0~2s无人机有沿轴正方向的加速度，的时间内沿轴负方向的加速度，则沿方向速度先增大后减小，一直上升，故A错误。 B．在方向，即竖直方向上，无人机先加速上升，后减速上升，所以先超重后失重，故B错误。 C．无人机开始时沿轴正方向匀速飞行，的时间内沿轴的加速度为负，速度有可能一直减小，也可能先减小再反向增大，故C正确。 D．在图像中，图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，图像中前、后2s的图线与时间轴所围面积相等，整个过程中速度变化量为0，所以4s末沿轴方向的分速度为零，D 正确。 故选 CD。 19.如图，固定斜面，段光滑，段粗糙，、两物体叠放在一起从点由静止下滑，下滑过程中、保持相对静止，则（　　） A．在段时，受三个力作用 B．在段时，可能受三个力作用 C．在段时，受摩擦力方向一定沿斜面向上 D．整个下滑过程中，、均处于失重状态 答案　C 解析　A．在段，整体的加速度为 隔离对分析，有 解得 ，可知受重力和支持力两个力作用，故A错误； BC．设段物块与斜面间的动摩擦因数为，在段 整体的加速度为 隔离对分析，有 解得，方向沿斜面向上 若匀速运动，受到静摩擦力也是沿斜面向上，所以一定受三个力，故B错误，C正确； D．整体下滑的过程中，段加速度沿斜面向下，、均处于失重状态；在段，可能做匀速直线运动，不处于失重状态，故D错误。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 牛顿运动定律 第6节 失重和超重 课标要点 1.通过实验认识超重和失重现象，知道现象中物体所受的重力并没有变化。 2.理解超重与失重产生的条件，会由加速度的方向判断物体处于超重还是失重状态。 3.能用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释超重与失重，会计算支持力或拉力的大小。 4.知道完全失重现象及其判据，能解释航天器中的失重现象。 学习重难点 重点：超重与失重的产生条件；由加速度方向作出判断；FN＝m(g±a)的计算。 难点：超重失重只由加速度方向决定，与速度方向无关——上升与下降都可能超重或失重。 知识点一　超重和失重现象 1.超重：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。 2.失重：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。 3.关键认识：在超重和失重现象中，变化的是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力，物体所受的重力并没有发生变化。 4.质量也不变：物体的质量是它的固有属性，与运动状态无关，所以超重时“变重”、失重时“变轻”都只是台秤示数的变化。 5.日常体验：电梯开始上升时人有“下坠”的感觉（超重），开始下降时有“上飘”的感觉（失重），这正是脚底受力变化带来的。 6.视重的含义：台秤、体重计的示数反映的是物体对它的压力，通常称为视重；视重可以大于、小于甚至等于零，但重力始终是mg。 特别提醒 1.“超重”不是重力变大，“失重”也不是重力变小，更不是不受重力——重力由G＝mg决定，与运动状态毫无关系。 2.判断超重失重看的是物体对支持物的作用，而支持物受到的压力与支持物给物体的支持力是一对相互作用力，大小总相等。 3.在地面上称体重时示数等于体重，是因为此时加速度为零，这只是超重失重的一个特例。 随学随练 1.小王乘坐电梯，在电梯加速上升的过程中，以下说法正确的是（　　） A．小王的重力变大 B．小王处于失重状态 C．小王处于超重状态 D．小王对电梯的压力大于电梯对小王的支持力 2.某同学的质量为，他某次搭乘电梯的过程中，站在体重计上发现其示数为，电梯在竖直方向运动，取，关于该过程下列说法正确的是（    ） A．该同学处于失重状态 B．该同学所受的重力变小了 C．电梯的加速度大小为，方向竖直向上 D．该同学对体重计的压力小于体重计对该同学的支持力 3.如图甲所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。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。他稳定站立时，体重计的示数为。关于实验现象，下列说法正确的是（　　） A．“起立”过程中，先出现失重现象，后出现超重现象 B．“下蹲”过程中，支持力可能出现小于压力的情况 C．“起立”和“下蹲”过程都出现了超重和失重现象 D．图乙记录的是他完成三次“蹲起”的过程 4.2025年济南市老旧电梯更新工程中，部分超龄服役老旧电梯完成更新改造，新电梯运行平稳性达到国家最新标准。某次新电梯向下运行过程的速度v随时间t变化规律如图所示。电梯内水平地板上放着质量为m的物块，重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．0～5s内物块受到的重力大于mg B．运行过程中只有5～10s内物块受到的重力等于mg C．0～5s内物块对地板的压力大于mg D．10～15s内物块处于超重状态 知识点二　超重和失重产生的条件 1.根本判据：物体有向上的加速度时出现超重现象；有向下的加速度时出现失重现象。 2.四种情形：加速上升与减速下降时加速度向上，都是超重；加速下降与减速上升时加速度向下，都是失重。 3.与速度方向无关：向上或向下运动并不一定出现超重或失重，只有竖直方向的速度发生变化、即有加速度时才会出现。 4.匀速的情形：物体静止或做匀速直线运动时加速度为零，支持力等于重力，既不超重也不失重。 5.下蹲过程的分段：由站姿到蹲姿，先加速下降（失重）后减速下降（超重），所以体重计示数先减小后增大。 6.站起过程的分段：由蹲姿到站姿，先加速上升（超重）后减速上升（失重），体重计示数先增大后减小。 特别提醒 1.只问一句话就够了：“加速度朝哪”——朝上超重、朝下失重，其余信息（速度朝哪、在上升还是下降）都是干扰。 2.一个完整的下蹲或起立动作里超重与失重都会出现，因为人必须先加速再减速才能重新静止。 3.物体在斜面上加速下滑时，加速度有竖直向下的分量，同样处于失重状态，超重失重并不限于竖直方向的运动。 随学随练 1.如图所示，跳高运动员起跳后向上运动，越过横杆后开始向下运动，则运动员越过横杆前、后在空中运动的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先处于超重状态，后处于失重状态 D．先处于失重状态，后处于超重状态 2.同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是（　　） A．三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用 B．只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用 C．在乙种方式中，乘客受到水平向右的静摩擦力作用 D．三种方式中的乘客只有丙处于超重状态 3.如图为风洞飞行体验装置，在风力作用下体验者沿竖直方向上下运动，则体验者在空中（　　） A．始终处于失重状态 B．悬停时，处于失重状态 C．减速上行时，处于超重状态 D．减速下行时，处于超重状态 4.(多选)某商场的智能化电动扶梯在无人乘坐时运转得很慢，有人站上扶梯时会先加速再匀速运转。如图所示，一顾客乘电动扶梯上楼，始终与扶梯相对静止，电梯踏板水平，下列说法中正确的是（　　） A．匀速阶段，顾客不受摩擦力的作用 B．加速阶段，顾客受到的摩擦力方向指向身后 C．加速阶段，顾客受到扶梯的支持力大于重力 D．加速阶段，顾客处于失重状态 知识点三　超重和失重的定量计算 1.超重的推导：物体随支持物以加速度a加速上升时，取向上为正方向，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma，所以FN＝m(g＋a)＞mg。 2.失重的推导：物体以加速度a加速下降时，取向下为正方向，由牛顿第二定律得mg－FN＝ma，所以FN＝m(g－a)＜mg。 3.转换到压力：由牛顿第三定律，物体对支持物的压力与支持物对物体的支持力大小相等，所以台秤示数就等于FN。 4.悬挂的情形：把FN换成绳的拉力T即可，超重时T＝m(g＋a)，失重时T＝m(g－a)，推导过程完全一样。 5.反向求解：已知台秤示数或拉力，可反过来求加速度a＝FN/m－g，再由a的正负判断方向，进而推出物体可能的运动情况。 6.一个结论要记牢：由示数只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，所以“可能的运动”往往有两种答案。 特别提醒 1.列式前先在受力图上标好正方向，超重失重的题九成的错都出在正负号上。 2.台秤示数常用kg作单位（如“示数为 50 kg”），计算时要先乘g换算成力，别直接当成牛顿代入。 3.由示数反推运动状态时，答案必须写成“加速上升或减速下降”这样的两种可能，只答一种要扣分。 随学随练 1.(多选)某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重。电梯从t=0时由静止开始运动，到t=11s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的情况如图所示（g=10 m/s2）。则（　　） A．电梯为下降过程 B．电梯为上升过程 C．在10~11s内电梯的加速度大小为2m/s2 D．F3的示数为550Ｎ 2.某商场内的观光电梯在竖直方向做直线运动，电梯内有一位乘客手持弹簧测力计，下方悬挂一个质量为m的金属块。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（    ） A．电梯静止时，弹簧测力计的示数大于mg B．电梯向上做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg C．电梯向上做匀加速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg D．电梯向上做匀减速直线运动时，弹簧测力计的示数大于mg 3.(多选)如图所示，升降机地板上站着一个重力为的人。某时刻他对地板的压力，取，升降机可能做下列的哪种运动（　　） A．加速下降，加速度大小为 B．加速上升，加速度大小为 C．电梯中的人一定处于失重状态 D．电梯中的人一定处于超重状态 4.(多选)在竖直升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数如图所示，已知重力加速度为g，则在这段时间内，下列说法正确的是（　　） A．该同学处于失重状态 B．电梯的运行方向向下 C．电梯的加速度大小为0.89g，方向向下 D．电梯可能在做竖直向上的匀减速运动 知识点四　完全失重 1.定义：当物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零时，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重。 2.判据与条件：完全失重时FN＝0，由mg－FN＝ma得a＝g，即物体只在重力作用下运动，加速度恰好等于重力加速度。 3.典型情形：自由落体的物体、竖直上抛的物体（上升和下降全程）、忽略阻力的抛体运动，都处于完全失重状态。 4.完全失重下的现象：与重力有关的效应都会消失——天平和台秤失效、液体不再产生压强与浮力、单摆停止摆动、水银气压计失效。 5.航天中的失重：航天器加速上升阶段，其中的人和物处于超重状态；进入太空绕地飞行后，人和物对支持物没有一点压力，处于完全失重状态。 6.太空中测质量：完全失重时不能用天平称质量，但牛顿第二定律仍然成立，给航天员一个已知的力、测出加速度，由m＝F/a就能算出质量。 特别提醒 1.完全失重不是不受重力——恰恰相反，此时物体只受重力，正是重力提供了等于g的加速度。 2.在完全失重的环境里，一切靠重力工作的仪器都不能用，但靠惯性工作的规律（牛顿第二定律）照常成立。 3.空间站中的失重是因为航天器和人都以相同的加速度绕地运动，而不是因为“离地球太远、引力消失了”。 随学随练 1.(多选)如图所示，甲、乙两物块叠放在一起，当把甲、乙两物块同时竖直向上抛出后（不计空气阻力，重力加速度为g），则（　　） A．甲的加速度大小小于g，处于失重状态 B．乙的加速度大小大于g，处于超重状态 C．甲、乙的加速度大小均为g，乙对甲无支持力 D．甲、乙间的弹力为零，甲处于完全失重状态 2.中国空间站“天宫”运行在距离地球表面约400km的近地轨道，航天员长期驻留期间会进行多项科学实验。下列说法正确的是（     ） A．空间站中的航天员处于完全失重状态，完全失重即重力消失 B．空间站中的航天员可以在舱内用弹簧测力计测量物体重力 C．航天员在乘坐神舟飞船从地面加速上升时，处于超重状态 D．航天员漂浮在舱内时，其惯性比在地面上静止时更小 3.2024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 题型01　由运动状态判断超重与失重 1.三步走：先判断物体在竖直方向上是加速还是减速 → 定出加速度的方向 → 加速度向上判超重、向下判失重。 2.分段的信号：题目中出现“由静止开始”“到达最低点”“恢复静止”等字样，说明过程要分成加速段与减速段分别判断。 3.常见情境：蹦床与蹦极（接触后先失重再超重）、跳高跳远的起跳与落地、电梯的启动与制动、火箭发射。 4.易错警示：认为下降就是失重、上升就是超重；认为运动员在空中上升时超重（其实只受重力，是完全失重）。 活学活用 1.如图所示为我国运动员在2024年巴黎奥运会上蹦床比赛的精彩画面。运动员与蹦床接触后，蹦床对人的弹力始终沿竖直方向且弹力大小与形变量满足胡克定律。运动员可视作质点。运动员从蹦床最低点开始向上运动、直到在空中速度减为零的过程中，下列说法正确的是（　　） A．离开蹦床时，运动员的速度最大 B．离开蹦床之前，运动员先处于超重状态后处于失重状态 C．离开蹦床之前，运动员的加速度一直减小，离开蹦床时加速度为零 D．离开蹦床后，运动员上升阶段处于超重状态，下降阶段处于失重状态 2.(多选)2022年12月份，实验学校高中部举行了校秋季运动会，如图所示是小明同学在参加跳高决赛的现场，他以背越式跳过的高度拿到了本届校运会的冠军，为班级争得了荣誉。若忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．小明起跳时地面对他的支持力等于他的重力 B．小明起跳时地面对他的支持力大于他的重力 C．小明起跳脚离地以后在上升过程中处于超重状态，小明下降过程中处于失重状态 D．小明起跳脚离地以后在上升和下降过程中都处于失重状态 3.“蹦极”是一项刺激的运动，能让挑战者获得失重和超重的体验。如图，一名挑战者身系弹性绳从高处沿直线下落，依次经过a、b、c三点，运动到a点时，弹性绳刚好绷紧，运动到b点时，弹性绳上的拉力刚好等于挑战者的重力，c点为下落的最低点，不计空气阻力和弹性绳的重力，弹性绳始终在弹性限度内，则挑战者从a点运动到c点的过程中（　　） A．一直处于超重状态 B．一直处于失重状态 C．先超重后失重 D．先失重后超重 题型02　由示数反推加速度与运动状态 1.解题主线：读出示数 → 与重力比较判断超重还是失重 → 由FN＝m(g±a)解出a → 写出两种可能的运动情况。 2.两种可能：加速度向上对应“加速上升或减速下降”，加速度向下对应“加速下降或减速上升”，答案必须写全。 3.单位换算：示数常以kg给出，要先换算成力；地面上称得的示数就是mg，可直接用来求质量。 4.易错警示：只写一种运动可能；把示数直接当成加速度；忘记示数为零时是完全失重、加速度等于g。 活学活用 1.(多选)如图所示，该同学站在电梯内的台秤上，当电梯静止时台秤示数为60kg，在电梯从静止开始运动的一段时间内，台秤的示数变为48kg，重力加速度g取，则这段时间内（　　） A．该同学处于超重状态 B．该同学处于失重状态 C．该同学加速度方向向上 D．电梯运动的加速度大小为 2.(多选)一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态，如图所示。可乘坐二十多人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机快速送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时离地面的高度为70m，自由下落2s开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某游客的质量为60kg，取，下列说法正确的是（　　） A．下落过程中游客的最大速度为20m/s B．座舱落到离地面60m的位置时，游客对座舱的压力是600N C．游客上升时处于超重状态，下落时处于失重状态 D．座舱从启动下降到返回地面完全停止共用时7s 3.(多选)如图所示，左图为大型游乐设备升降机，右图为其结构简图。升降机由静止开始从a位置自由下落到b位置，再从b位置开始以恒力制动竖直下落到c位置停下。已知升降机和游客的总质量为m，ab高度差为2h，bc高度差为h，重力加速度为g，忽略空气阻力，则（　　） A．升降机从a到b与从b到c过程运动的时间之比为2：1 B．升降机从a到b与从b到c过程运动的加速度大小之比为1：2 C．从a到b，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的2倍 D．从b到c，升降机座椅对游客的作用力为游客重力的3倍 题型03　超重与失重的定量计算 1.标准流程：选研究对象 → 画受力图（只有重力和支持力或拉力）→ 取加速度方向为正 → 列F合＝ma → 求解 → 必要时用牛顿第三定律换成压力。 2.与运动学联立：题目给出上升高度、用时或速度变化时，先用运动学公式求出加速度，再代入FN＝m(g±a)。 3.多物体情形：吊起的物体与绳、叠放的物体，先用整体法求加速度，再隔离求某一段绳的张力或某两物体间的压力。 4.易错警示：正方向选取后不贯彻到底；漏掉绳或钢索自身承受的是整体的重量；把g取成 10 与 9.8 混用导致数值不一致。 活学活用 1.如图所示为起重机吊起铁管的场景。质量为200kg的铁管两端固定有一钢绳，起重机挂钩勾住钢绳，使铁管从静止开始先竖直向上做匀加速直线运动，达到某一速度后做匀速运动。若铁管始终保持水平，不计钢绳质量与一切阻力。下列说法正确的是（　　） A．匀加速阶段铁管处于超重状态 B．匀速阶段钢绳的张力大小为1000N C．钢绳对铁管的拉力是由于铁管形变引起的 D．匀加速阶段钢绳对铁管的作用力大于铁管对钢绳的作用力 2.2024年11月25日，我国以“一箭双星”的方式使用长征二号丙运载火箭成功将四纬高景二号03、04卫星发射升空，卫星顺利送入预定轨道，则下列说法中正确的是（　　） A．随着火箭尾部助推器中燃料逐渐减少，火箭重心逐渐下移 B．火箭中的卫星在点火后处于失重状态 C．火箭所受合力向上，卫星所受合力向下 D．随着火箭升空，助推器用完燃料后会自动脱落，这一瞬间火箭只受重力和空气阻力作用，则脱落前后瞬间火箭的加速度增加 3.某科技小组利用弹性绳网模拟火箭回收（无动力，不计空气阻力）。如图所示，“口”字形的绳网四个角各用一根弹性绳索拉住，绳索另一端固定在立柱上。将火箭模型从某高处释放，在接触绳网后下降直至最低点的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．火箭模型接触绳网后先失重后超重 B．火箭模型在最低点所受合力为零 C．火箭模型接触绳网立即减速 D．火箭模型接触绳网后一直处于超重状态 题型04　力传感器 F-t 图像的分段分析 1.读图基准线：先找出示数等于重力的那条水平线，它对应加速度为零；在这条线以上是超重，以下是失重。 2.分段对应动作：一次完整的“下蹲”对应先低于基准（失重）后高于基准（超重）；一次“站起”则相反，先高后低。 3.数数的技巧：图线在基准线上下各起伏一次算一个完整动作，由此可判断被测者做了几次下蹲或起立。 4.易错警示：把图线的最高点当成速度最大处（其实是加速度最大处）；忽略首尾的水平段是静止状态；把a-t图像当成F-t图像来读。 活学活用 1.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 2.李南在学习了超重和失重后，到科技馆做实验，他站在压力传感器上在10秒内连续做了2次“下蹲—起立”的动作，则屏幕上压力随时间变化的图线大致呈现为下图中的（　　） A． B． C． D． 3.(多选)某教师用图甲所示装置研究电梯的运动。安装拉力传感器的铁架台置于电梯中，装有水的矿泉水瓶竖直悬挂在拉力传感器上。电梯运行时，电脑记录了矿泉水瓶所受拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．AB阶段电梯处于超重状态，CD阶段电梯处于失重状态 B．电梯先后经历了上行、静止、下行三个过程 C．AB阶段的加速度大小约为，方向竖直向上 D．CD阶段的加速度大小约为，方向竖直向上 4.(多选)某同学在t=0时刻静止站在体重秤上，随后完成“下蹲”和“站起”的动作，体重称的示数F随时间t变化情况如图所示，g取10m/s2，由图中信息可以判断（　　） A．这位同学的质量为50kg B．整个过程中最大加速度约为4m/s2 C．这位同学先站起后下蹲 D．这位同学先下蹲后站起 题型05　完全失重与航天情境 1.判据只有一条：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，此时加速度等于g，物体只受重力。 2.抛体全程完全失重：竖直上抛的物体在上升、最高点、下降的整个过程中都只受重力，全程都是完全失重。 3.现象的推断：完全失重时凡是依赖重力的效应都消失——液体不产生浮力与压强、天平失效、单摆不摆、悬浮物不再下沉。 4.易错警示：认为完全失重就是不受重力；认为空间站失重是因为远离地球引力消失；认为太空中无法测量质量。 活学活用 1.一滴质量为的雨滴从静止开始，在重力作用下竖直下落。下落过程中，雨滴除受重力外，还受到空气阻力作用。已知阻力大小与速度的平方成正比，即，其中是比例系数。设下落高度足够高，下落过程中雨滴的质量和形状均不发生变化，且忽略雨滴间的相互作用，重力加速度为。关于雨滴的整个下落过程，下列说法正确的是（     ） A．达到最大速度前雨滴处于超重状态 B．达到最大速度后雨滴处于完全失重状态 C．整个过程中雨滴先处于失重状态，后处于超重的状态 D．达到最大速度前雨滴处于失重状态 2.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 3.小鲁将一玻璃弹子装在玻璃瓶中，让弹子和玻璃瓶一起在空中运动。若他根据自己乘电梯的感受，猜想当玻璃弹子对玻璃瓶壁一定没有作用力时，则玻璃瓶处于的运动状态应为（　　） A．匀速上升 B．匀速下降 C．自由释放后 D．加速下落中 基础通关 1.如图甲所示，某人站在力传感器上，从直立静止起，做“下蹲-起跳”动作，图甲中的“·”表示人的重心。图乙是由力传感器画出的F-t图线，其中1~4各点对应着图甲中1~4四个状态和时刻，4状态时人的重心上升到最高。取重力加速度g=10m/s²。下列说法正确的是（　　） A．人的重力约为1800N B．2~3的过程中，人的加速度一直在减小 C．人上升的最大加速度为15m/s² D．人在下蹲阶段达到最大速度的时刻约为0.45s 2.体重为50kg的某同学站在体重计上观察超重与失重现象。该同学从时刻的站立状态开始“下蹲—起立”过程中体重计示数随时间变化的图像如图所示，图中a到e为下蹲过程，f到j为起立过程。下列说法正确的是（　　） A．图中点d对应的时刻，人处于失重状态 B．图中点i对应的时刻，人处于超重状态 C．图中a、b、c、d、e点中，对应人速度最大的点是c点 D．图中f、g、h、i、j点中，对应人重心最高的点是g点 3.某同学把手机平放在手掌上，打开加速度传感器，记录手机在竖直方向上加速度的变化情况，图像如图所示，已知竖直向上为正方向。下列说法正确的是（　　） A．实验过程可能是将手机竖直向上抛出再落回手掌中 B．实验过程可能是手托着手机，人做下蹲动作 C．实验过程可能是手托着手机，人向上做起跳动作 D．手机先处于超重状态，后处于失重状态 4.利用手机中的加速度传感器可以测量加速度大小。小明在电梯中，先打开加速度传感器，始终保持手机和电梯相对静止，待电梯启动上升后，得到如图所示的a-t图像，以竖直向上为正方向，下列说法正确的是（    ） A．内小明处于失重状态 B．内电梯减速上升 C．内电梯停到了某一楼层 D．内小明处于失重状态 5.中国自主研发制造的万米级深海载人潜水器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底。某次深潜探测中，“奋斗者”号潜水的图像如图所示，以向下为正方向，忽略潜水过程中重力加速度的变化。则（　　） A．0～t1时间内“奋斗者”号平均速度为 B．t1～t2时间内潜水器处于静止状态 C．t3时刻下潜的深度最深 D．t2～t3时间内潜水器内的科考人员处于失重状态 6.图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为的建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，取，下列判断正确的是（　　） A．前悬线的拉力恒为 B．末材料离地面的距离为 C．材料处于失重状态 D．在钢索最容易发生断裂 7.(多选)建筑工地常用吊车通过钢索将建筑材料从地面吊到高处。如图所示为建筑材料被吊车竖直向上提升过程的简化运动图像，下列判断正确的是（     ） A．前10s的平均速度大于后6s的平均速度 B．整个过程上升高度是28m C．前5s内的平均速度大小为0.25m/s D．前10s钢索最容易发生断裂 8.一名跳伞运动员从悬停的直升机上跳下，一段时间后开启降落伞。运动员跳伞过程中的v-t图像如图所示，根据图像可知（　　） A．开启降落伞前，运动员处于超重状态 B．开启降落伞前，运动员的加速度逐渐增大 C．在4s~12s内，降落伞对运动员的拉力大于运动员对降落伞的拉力 D．在4s~12s内，运动员和降落伞整体受到的阻力逐渐减小 9.某运动员（可看做质点）参加跳台跳水比赛，是其向上起跳离开跳台瞬间，其速度与时间关系图像如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是（    ） A．可以求出水池的深度 B．可以求出平台距离水面的高度 C．时间内，运动员处于超重状态 D．时间内，运动员处于失重状态 10.小明站在压力传感器上练习“下蹲—起立”动作，某时段内压力随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．下蹲过程，小明一直处于失重状态 B．1s时，小明处在下蹲过程的最低点 C．2s时，小明处于静止站立状态 D．前2s内小明完成一次“下蹲”动作 素养提升 11.(多选)根据《国家学生体质健康标准》，引体向上是高中男生的测试项目之一、某同学为了在体测中获得好成绩，坚持每天训练。如图是该同学用压力传感器记录了一段引体向上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 B．1~2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．内，该同学进行了先放下身体、后拉起身体的动作 D．内，该同学的加速度先竖直向上，后竖直向下 12.(多选)蹦床运动中，体重为的运动员在时刚好落到蹦床上，对蹦床作用力大小F与时间t的关系如图所示。假设运动过程中运动员身体始终保持竖直，在其不与蹦床接触时蹦床水平。忽略空气阻力，重力加速度大小取。下列说法正确的是（　　） A．，运动员一直减速下降 B．离开蹦床后，运动员上升的最大高度等于5m C．运动员在与时刻速度不相同 D．运动员离开蹦床后到再次接触蹦床前，运动员始终处于完全失重状态 13.(多选)如图1为某人用手水平托着手机完成先下蹲再站起的动作，利用手机的传感器记录的加速度-时间图像如图2所示，已知手机的质量，重力加速度，下列说法正确的是（    ） A．人在蹲下过程中，先失重后超重 B．人在站起过程中，先失重后超重 C．下蹲过程中手机对手的最小压力约为1.4N D．下蹲过程中手机对手的最大压力约为2.4N 14.(多选)鱼鹰喜欢从空中俯冲入水捕捉鱼类。一只鱼鹰在某次捕食时，先做自由落体运动，然后进入水中，其v-t图像如图所示。取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．鱼鹰在空中向下运动时处于超重状态 B．鱼鹰在空中向下运动的时间为1.2s C．鱼鹰在水中下潜的深度为3.6m D．鱼鹰在水中下潜时所受水的阻力大小与重力大小的比值为5 15.(多选)质量为的物块在竖直向上的拉力作用下由静止开始运动，物块运动的图像如图所示。忽略空气阻力的影响，重力加速度取，下列说法正确的是（　　） A．0~2s内，拉力的大小为12N B．4s时，物块开始下降 C．4~6s内，物体处于超重状态 D．6s末物体上升到最大高度 16.(多选)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度随时间的变化曲线如图所示，A、B、C、D为曲线上的点，取竖直向上为正方向。则下列说法正确的是（　　） A．C点处无人机高度最大 B．无人机在AB段处于超重状态 C．D点处无人机处于失重状态 D．无人机在CD段先超重再失重 迁移创新 17.(多选)某电梯内部的加速度测量仪的结构简图如图所示，可测量竖直方向的加速度。外壳通过轻绳连接在电梯上，物块通过竖直轻弹簧连接在外壳的顶部，物块上的指针可以指示弹簧的形变情况，通过换算，可测出电梯的加速度，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．当弹簧处于拉伸状态时，物块一定处于超重状态 B．若电梯匀速上升过程中，连接外壳的轻绳突然断裂，则该瞬间物块的加速度大小为零 C．当弹簧处于压缩状态时，物块一定处于失重状态 D．当弹簧处于压缩状态时，物块一定竖直向下运动 18.(多选)某同学应用无人机搭载的加速度传感器进行飞行测试，测试软件中设定两个互相垂直的水平方向为轴和轴，竖直向上的方向为轴正方向。开始时无人机仅沿轴正方向水平匀速飞行，0时刻起该同学进行变速操作，软件生成了如图示的三个维度的（加速度-时间）图像，可以推断的时间内无人机（　　） A．竖直方向加速下降 B．一直处于失重状态 C．沿方向的飞行速度可能一直减小 D．若图像中前、后2s的图线与时间轴所围面积相等，则4s末沿轴方向的分速度为零 19.如图，固定斜面，段光滑，段粗糙，、两物体叠放在一起从点由静止下滑，下滑过程中、保持相对静止，则（　　） A．在段时，受三个力作用 B．在段时，可能受三个力作用 C．在段时，受摩擦力方向一定沿斜面向上 D．整个下滑过程中，、均处于失重状态 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $