第4章 6 超重和失重（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（人教版 江苏北京专版）

该高中物理课件聚焦“超重和失重”核心知识点，通过运动学图像（v-t、x-t）分析切入，结合牛顿运动定律，构建从运动状态到受力判断的学习支架，衔接运动和力的关系。 其亮点在于情境丰富（蹦极、跳伞、火箭发射等），融入图像分析与创新题型（三维运动、加速度传感器），以物理观念和科学思维为导向，解析注重推理。学生能提升实际问题分析能力，教师可高效开展教学。

第四章 运动和力的关系 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 6　超重和失重 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　对超重和失重的理解 1.有关超重和失重,以下说法中正确的是 ( ) A.物体处于超重状态时,所受重力增大,物体处于失重状态时,所受重力减小 B.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 C.在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时,升降机必定处于下降过程 D.在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体,处于完全失重状态     D     解析　无论物体处于超重还是失重状态,物体所受的重力都是不变的,A错误;游泳运动员仰卧在水面静 止不动时处于平衡状态,B错误;沿竖直方向运动的升降机失重时,加速度方向一定向下,升降机可能加 速下降,也可能减速上升,C错误;在不计空气阻力的情况下,竖直向上抛出的物体加速度为重力加速度, 因此其处于完全失重状态,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　超重和失重现象分析 2.[2026浙江嘉兴茅盾中学模拟]如图所示,升降机地板上站着一个重力为G=600 N的人。当他对地板的 压力FN=550 N时,升降机可能 ( )   A.加速下降　　　    B.静止 C.匀速下降　　　    D.匀速上升     A     解析　由牛顿第三定律可知,地板对人的支持力为550 N,小于人的重力600 N,升降机处于失重状态,加 速度方向向下,升降机加速下降或减速上升,故选A。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2026广东茂名月考]如图所示为举重运动员参加抓举比赛时的情境,运动员从图示状态由静止向上 站起直至站立的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.手对杠铃的作用力大于杠铃对手的作用力 B.运动员对地面的压力先大于地面对运动员的支持力后小于地面对 运动员的支持力 C.杠铃先失重后超重 D.杠铃先超重后失重     D     解析　手对杠铃的作用力和杠铃对手的作用力是一对相互作用力,大小总是相等,A错误;运动员对地面 的压力和地面对运动员的支持力是一对相互作用力,大小总是相等,B错误;运动员站起的过程,杠铃先 向上加速后向上减速,加速度先向上后向下,杠铃先超重后失重,C错误,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026河北衡水冀州中学月考]蹦极是常见的一项极限运动,参加体验的人双脚绑着一条长长的弹性 绳,当人从台上跳下后弹性绳逐渐被拉长到最长又向上弹回的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的 是 ( )   A.人刚跳下时,人做匀加速运动,处于超重状态 B.当弹性绳被拉直时,人开始做匀减速运动 C.当弹性绳被拉到最长时,人的速度为零,此时加速度也为零 D.人往回弹的过程中,人先处于超重状态后处于失重状态     D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　人刚跳下时,弹性绳弹力为零,人做匀加速运动,加速度方向向下,处于失重状态,A错误;当弹性绳 被拉直时,弹性绳的弹力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,B错误;当弹性绳被拉到最长 时,人的速度为零,弹性绳的弹力大于人的重力,人具有向上的加速度,C错误;人往回弹的过程中,弹性绳 的弹力先大于人的重力,后小于人的重力,人先做加速度减小的加速运动,再做加速度增大的减速运动, 故先处于超重状态后处于失重状态,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[2025江苏淮安开学考试]如图所示为跳伞者在竖直下降过程中速度v随时间t变化的图像,则跳伞者  ( ) A.0~t1时间内,处于超重状态 B.0~t1时间内,所受阻力变大 C.t1~t2时间内,加速度变大 D.t2时刻,开始打开降落伞     B     解析    0~t1时间内,跳伞者加速运动,加速度向下,处于失重状态,A错误;v-t图线的斜率表示加速度,由图 像可知,0~t1时间内,跳伞者加速度在减小,根据mg-f=ma,可知所受阻力变大,B正确;t1~t2时间内,图线斜率 的绝对值减小,加速度变小,C错误;由图可知,t1时刻跳伞者速度开始减小,可知t1时刻开始打开降落伞,D 错误。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[2026四川遂宁期末]一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移x与时间t的关系图像如图所示,t1~t2 段为直线。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,乘客处于超重状态 B.t1~t2时间内,v减小,FN=mg,乘客处于平衡状态 C.t2~t3时间内,v增大,FN<mg,乘客处于失重状态 D.t2~t3时间内,v减小,FN>mg,乘客处于超重状态     D     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读 解析　在x-t图像中,图线切线的斜率k= =v,乘客乘坐竖直电梯下楼,取竖直向下为正方向,0~t1时间内, 斜率在变大,且位移为正,则电梯加速下降,乘客处于失重状态,故FN<mg,A错误;t1~t2时间内,斜率不变,电 梯做匀速直线运动,乘客处于平衡状态,FN=mg,B错误;t2~t3时间内,斜率在减小,且位移为正,则电梯减速 下降,乘客处于超重状态,故FN>mg,C错误,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　超重和失重的计算 7.[2025浙江强基联盟月考]火箭发射时,航天员要承受超重的考验。假设某火箭发射的过程中,有一段 时间加速度达到了3g(g为重力加速度,g取10 m/s2),重700 N的航天员,在该超重的过程中需要的支持力 是 ( ) A.700 N　　　    B.1 400 N C.2 100 N　　　    D.2 800 N     D     解析　在该超重的过程中,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,可得支持力FN=4mg=2 800 N,故选D。 第1讲　描述运动的基本概念 8.[2026广东东莞期末]某举重运动员在力传感器上训练做“下蹲”“站起”动作,某段时间内力传感 器的示数随时间变化的图像如图所示。由稳定的站姿到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程,由稳定的蹲姿 到稳定的站姿称为“站起”过程,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是 ( ) A.“下蹲”过程始终处于失重状态,“站起”过程始终处于超重状态 B.“下蹲”过程中,该运动员先处于失重状态后处于超重状态     B     C.该运动员在6 s内完成了两次“下蹲”和两次“站起”动作 D.这段时间内,该运动员加速度的最大值为4 m/s2 第1讲　描述运动的基本概念 解析　在“下蹲”过程中,该运动员向下先加速后减速,所以在“下蹲”过程中,该运动员先处于失重 状态,后处于超重状态;在“站起”过程中,该运动员向上先加速后减速,所以“站起”过程中,该运动员 先超重后失重,故A错误,B正确。根据上面的分析可知,该运动员在6 s内完成了一次“下蹲”和一次 “站起”动作,故C错误。由图可知,在这段时间内,该运动员受到的最大支持力为1 600 N,受到的最小 支持力为400 N,该运动员的重力为1 000 N,所以该运动员的质量为m= =100 kg,设在“下蹲”过程中 向下的最大加速度为a,根据牛顿第二定律可得mg-Fmin=ma,解得 a=6 m/s2;设在“下蹲”过程中减速的最大加速度为a',根据牛顿 第二定律有Fmax-mg=ma',解得a'=6 m/s2,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[2025江苏苏州期末]质量为150 kg的货物随竖直电梯运动的v-t图像如图所示(竖直向上为正方向),重 力加速度g取10 m/s2,下列判断正确的是 ( )   A.0~10 s内,货物处于失重状态 B.30~36 s内,电梯对货物的支持力为1 475 N C.36~46 s内,货物处于超重状态 D.0~46 s内,货物发生的位移为34 m     B     第1讲　描述运动的基本概念 解析    v-t图线的斜率表示加速度,0~10 s内,货物的加速度为a1= =  m/s2=0.1 m/s2,加速度方向向上, 货物处于超重状态,A错误;30~36 s内,货物的加速度为a2= =-  m/s2,负号表示加速度方向向下,货物处 于失重状态,根据牛顿第二定律有FN-mg=ma2,解得FN=1 475 N,B正确;36~46 s内图线的斜率为负,可知货 物的加速度方向向下,货物处于失重状态,C错误;v-t图线与时间轴围成的面积表示位移,则0~46 s内货物 发生的位移为x= ×1 m- ×1.2 m=22 m,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 10.[2026北京第二十中学月考]某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”, 如图所示。弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧轴线方向固定一直尺,不挂钢球时,弹簧下端指针位于直尺 20 cm刻度处;下端悬挂质量为m=1 kg的钢球,静止时指针位于直尺40 cm刻度处。将直尺不同刻度对应 的加速度标在直尺上,就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向,重力加速度g 的大小取10 m/s2。下列说法不正确的是 ( ) A.弹簧的劲度系数k=50 N/m B.20 cm刻度对应的加速度为0 C.30 cm刻度对应的加速度为-5 m/s2 D.各刻度对应加速度的值是均匀的     B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　弹簧的劲度系数为k= =  N/m=50 N/m,A正确;指针位于20 cm刻度时弹簧弹力为 零,钢球只受重力作用,故对应的加速度为-10 m/s2,B错误;指针位于30 cm刻度时,根据牛顿第二定律有k Δx'-mg=ma,解得a=-5 m/s2,C正确;设l0=0.2 m,指针指在刻度l处时,加速度表达式为a= -g,可知各刻 度对应加速度的值是均匀的,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 创新题型 创新点　改变物体运动状态使其处于失重状态 11.[2025湖北孝感期末]如图所示,质量为0.4 kg的物体A放在一个截面为矩形的静止木箱内,A和木箱水 平底面之间的动摩擦因数为0.8。A的右边被一根轻弹簧用3 N的水平拉力向右拉着而保持静止。设最 大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。则下列说法正确的是 ( ) A.若让木箱在竖直方向向下运动,弹簧一定能拉动A相对木箱运动 B.若让木箱在竖直方向向上运动,弹簧一定不能拉动A相对木箱运动 C.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度大小为7.5 m/s2 D.若突然让木箱做自由落体运动,则开始运动瞬间A物体的加速度大小为12.5 m/s2     D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由于fm=μFN,若要弹簧拉动A相对木箱运动,需要减小A物体对木箱的压力。由于超重或者失重考 虑的是物体在竖直方向上加速度的方向,所以木箱在向上或向下运动的过程中都可能处于失重状态,当 物体A对木箱的压力FN满足3 N>μFN时弹簧能拉动A相对木箱运动,故A、B错误。若突然让木箱做自由 落体运动,物体A处于完全失重状态,支持力、摩擦力突变为零(破题关键),则物体A只受到重力和弹簧 弹力(不发生突变)作用,则F合= =5 N,故加速度大小为a= =12.5 m/s2,C错误,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 6　超重和失重 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　对超重和失重的理解 创新题型 创新点　三维空间的变速运动 1.[2026福建龙岩期中]中国无人机表演技术处于全球领先地位,2025年6月以11 787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。某同学应用无人机搭载加速度传感器进行飞行测 试。图a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轴正方向匀 速飞行,0时刻起该同学进行变速操作,软件生成了图b中三个维度的a-t(加速度-时间)图像(沿坐标轴正 方向的加速度为正),可以推断0~4 s的时间内无人机 ( )     B     A.沿x轴方向一直加速 B.沿y轴方向的飞行速度有可能先减小再增大 C.加速下降 D.处于超重状态 第1讲　描述运动的基本概念 关键点拨 　　速度方向与加速度方向相同时加速,速度方向与加速度方向相反时减速;加速度方向向上时超重, 加速度方向向下时失重。 解析　由图可知,0~2 s内无人机有沿x轴负方向的速度,2~4 s时间内沿x轴的加速度为正,则沿x轴方向不 是一直加速,A错误;无人机开始时沿y轴正方向匀速飞行,0~4 s时间内沿y轴的加速度为负,速度有可能 先减小再反向增大,故B正确;0~2 s时间内沿z轴的加速度向上,无人机加速上升,处于超重状态,2~4 s时 间内沿z轴的加速度向下,处于失重状态,C、D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026北京人大附中统练]很多智能手机都有加速度传感器,能通过图像显示加速度情况。用手掌托 着手机,打开加速度传感器,手掌从静止开始迅速上下运动,得到如图所示的竖直方向上加速度随时间 变化的图像,该图像以竖直向上为正方向。重力加速度g取10 m/s2。由此可判断出 ( ) A.手机可能离开过手掌 B.手机在t1时刻运动到最高点     A     C.手机在t1~t2时间内处于失重状态 D.手机在t1~t3时间内,受到的支持力先减小再增大 第1讲　描述运动的基本概念 解析　手机在t3时刻之后的一段时间内加速度为-10 m/s2,处于完全失重状态,此段时间内手机可能离开 手掌,A正确;手机在t1时刻向上的加速度最大,但仍要向上加速运动,则t1时刻没有运动到最高点,B错误; 手机在t1~t2时间内加速度向上,处于超重状态,C错误;t1~t2时间内加速度向上且不断减小,根据牛顿第二 定律有N-mg=ma,得N=ma+mg,可知支持力不断减小;t2~t3时间内加速度向下且不断增大,根据牛顿第二 定律有mg-N=ma,得N=mg-ma,可知支持力不断减小,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　应用牛顿第二定律解决超重、失重问题 3.[2025广东深圳月考]“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,劲度系数为k的弹性轻绳 的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,人再与固定在地面上的力传感器相连,传感器示 数为1 200 N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,经B点上升到最高位置C点, 在B点时速度最大。已知AB长为2 m,人与装备(可视为质点)总质量m=80 kg。忽略空气阻力,重力加速 度g取10 m/s2。下列说法正确的是 ( ) A.在B点时,弹性轻绳的拉力为零 B.经过C点时,人处于超重状态     C     C.弹性轻绳的劲度系数k为600 N/m D.打开扣环瞬间,人在A点的加速度大小为12.5 m/s2 第1讲　描述运动的基本概念 解析　打开扣环,人从A点由静止释放,人向上做加速度减小的加速运动,在B点时人的速度最大,则加速 度为零,处于平衡状态,弹性轻绳的拉力kx=mg,在A点未释放时,传感器示数为F=1 200 N,有kx'=mg+F,又 x'-x=2 m,联立解得k=600 N/m,A错误,C正确;在C点速度为零,有向下的加速度,人处于失重状态,B错误; 打开扣环瞬间,由牛顿第二定律,可得F合=1 200 N=ma,解得a=15 m/s2,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026北京十一学校月考]蹦床是兼具艺术性与竞技性的一种体操运动。某蹦床运动员仅在竖直方向 运动,运动过程中蹦床对运动员的作用力的大小F与时间t的关系如图所示。假设运动员不与蹦床接触 时蹦床面水平。忽略空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 ( )     C     A.该运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中始终处于超重状态 B.运动过程中运动员最大速度为10 m/s C.运动过程中运动员最大加速度为45 m/s2 D.运动员离开蹦床上升的最大高度为20 m 第1讲　描述运动的基本概念 关键点拨 运动员与蹦床作用时,蹦床发生形变,对运动员产生向上的弹力,蹦床形变越大,弹力越大,弹力最大时,运 动员运动到最低点;运动员离开蹦床后做竖直上抛运动,此段时间内蹦床的作用力为零。   第1讲　描述运动的基本概念 解析　运动员由最低点向上运动到离开蹦床的过程中,加速度先向上后向下,运动员先处于超重状态后 处于失重状态,A错误;由图可知,运动员在空中的时间为2 s,则离开蹦床上升和下降的时间均为1 s,则刚 落到蹦床上时的速度大小为v=gt=10 m/s,落到蹦床上一小段时间内,重力大于蹦床的弹力,运动员继续 加速,则运动过程中运动员最大速度应大于10 m/s,B错误;运动过程中运动员在最低点时加速度最大,由 图可知最大弹力Fm=3 300 N,运动员的重力G=600 N,则最大加速度为am= =  m/s2=45 m/s2, C正确;运动员离开蹦床上升的最大高度为h= =  m=5 m,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 $