2027届高三物理一轮复习讲义：3.3 超重、失重现象及其应用

该高中物理讲义围绕超重失重现象及其应用，整合概念辨析、视重实重关系、加速度方向判断及完全失重应用等高考核心考点，按“基础情境—定义条件—应用拓展”逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导（如视重公式与整体法）、真题训练（2020山东卷等）环节，帮助学生系统突破难点。 资料以高考真题为载体，创新采用图像分析（如s-t、v-t图像判断超重失重）和模型建构策略，培养学生科学思维，设置分层练习（例题到作业题），确保复习针对性。通过即时反馈与方法总结，有效提升学生应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

§3.3 超重、失重现象及其应用 ( ① 匀速升降或静止 N ＝ mg a = 0 mg N ② 加速上升或减速下降 N ＝ m ( g ＋ a ) ＞ mg a mg N ③ 加速下降或减速上升 N ＝ m ( g － a ) ＜ mg a mg N )（一）超重和失重现象 1．引入： 当物体在竖直方向处于平衡状态或 具有加速度时，应用平衡条件或牛顿第 二定律，可得水平支承面对物体的支持 力与物体的重力的大小关系如右图所示 支持力大于重力的现象，称为超重 支持力小于重力的现象，称为失重 支持力等于零的现象，称为完全失重 2．视重：即“测量起来”、“看起来”、“感觉上”物体的重力。 视重大小等于物体对水平支承面的压力N或对竖直悬线的拉力T。一般用G′表示，G′＝N＝T。 实重：即物体实际所受的重力G，与物体的运动状态无关，G＝mg。 3．超重：物体具有向上的加速度（或分量）。视重：G′＝mg＋ma上＝m（g＋a上）＝G＋ma上＞G 4．失重：物体具有向下的加速度（或分量）。视重：G′＝mg－ma下＝m（g－a下）＝G－ma下＜G 完全失重：物体向下的加速度（或分量）a下＝g。视重：G′＝0 ( t 1 t 2 t 3 t O s )例如：在轨道上正常运行的宇宙飞船（或人造卫星）中，物体及宇航员都处于完全失重状态。 【例1】（2020年山东卷）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 关系图象如图所示。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 【答案】D 【解析】s－t图像的切线斜率表示速度 A：在0～t1时间内图像斜率增大，乘客速度v增大，即加速度向下，处于失重状态 则FN＜mg，选项A错误 B：在t1～t2时间内图像斜率不变，乘客速度v不变，匀速下降，处于平衡状态 则FN＝mg，选项B错误 CD：在t2～t3时间内图像斜率变小，乘客速度v减小，即减速下降，加速度向上，处于超重状态 则FN＞mg，选项C错误，D正确 【例2】（北京高考题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是（ ） A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 【答案】D 【解析】 AB：手托物体由静止开始上升，肯定先是加速运动，处于超重状态 但随后，物体可能匀速上升（平衡状态），也可能减速上升（失重状态） 选项A与B错误 CD：物体离开手的瞬间，物体与手之间的弹力为0，物体只受重力，具有向下的重力加速度，选项C错误 而手要与物体分开，手的速度应该比物体速度减得更快，即手向下的加速度必大于重力加速度，选项D正确 5．注意： ①超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力完全消失。物体处于超重和失重状态时，物体的实际重力始终存在，且大小和方向都没有变化。 ②是否发生超重和失重，与物体的速度无关，只由物体的加速度方向决定： a向上（或斜向上）——超重；a向下（或斜向下）——失重。 【例3】如图所示，升降机只沿竖直方向上升或下降，关于升降机内的人超重或失重情况， 下列说法正确的是（ ） A．上升时超重，下降时失重 B．加速运动时超重，减速运动时失重 C．向上的加速度等于重力加速度g时完全失重 D．只受重力作用时完全失重 【答案】D 【解析】 A：物体处于超重还是失重状态，是由加速度方向决定的，与速度方向无关 上升下降只是速度方向已知了，无法确定加速度情况，所以不能确定超重还是失重，选项A错误 B：加速度向上（或斜向上）时超重，加速度向下（或斜向下）时失重 加速运动时，若是向下加速，加速度是向下的，处于失重状态，所以选项B错误 C：加速度向上时超重，向下的加速度等于重力加速度g才是完全失重，选项C错误 D：只受重力时，产生向下的重力加速度，处于完全失重状态，选项D正确 ③在完全失重的状态下，平常一切由于重力而产生的物理现象都将完全消失。如： 水不往低处流、天平失效、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强…… 【例4】（2023年重庆卷）某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的 变化曲线如图所示，E、F、M、N为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为 y＝4t-26和y＝-2t+140。无人机及其载物的总质量为2kg，取竖直向上为正方向。则（ ） A．EF段无人机的速度大小为4m/s B．FM段无人机的货物处于失重状态 C．FN段无人机和装载物总动量变化大小为4kg∙m/s D．MN段无人机机械能守恒 【答案】AB 【解析】 A：EF段为匀速运动，由运动方程，可知运动速度（图线斜率表示速度），选项A正确 B：图像的切线斜率表示速度，可知FM段无人机先向上减速，速度减到0后再向下加速，加速度方向一直向下 则无人机的货物处于失重状态，选项B正确 C：MN段为匀速运动，由运动方程，可知运动速度（图线斜率表示速度）， 则FN段速度由变为，无人机和装载物总动量变化大小 ，选项C错误 D：MN段无人机向下做匀速直线运动，动能不变，重力势能减少，机械能不守恒，选项D错误 （二）用视重与整体法解题 超重时的视重：Gˊ＝mg＋ma上＝m(g＋a上) 失重时的视重：Gˊ＝mg－ma下＝m(g－a下) ( θ B A )这两个视重公式在中学物理解题中有比较重要的应用，若能结合整体法解题， 往往会使解题过程得到简化。 【例5】如图所示，倾角为θ质量为M的三角形物块A置于水平面上，当质量为m的小木 块B沿A的光滑斜面下滑时，A仍静止不动。则物块A受地面的支持力大小为 。 【答案】 【解析】 隔离法：木块B沿光滑斜面下滑的加速度 整体视重：物块A受地面的支持力 【作业】 班次 座次 姓名 1．下列哪个说法是正确的?（ ） A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 【答案】B ACD：物体不动，加速度为0，既不超重也不失重，选项A错误 B：在空中上升和下落，都具有向下的重力加速度，都处于完全失重状态，选项B正确 2．2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船发射成功。新闻报道中，女航天员 王亚平的马尾辫向上竖起，她的“太空发型”引爆网络。下列说法正确的有（ ） A．头发竖起，是因为头发带电 B．头发竖起，是因为完全失重 C．火箭发射时加速上升过程中，发生同样的现象 D．飞船返回时减速下降过程中，发生同样的现象 【答案】B 【解析】 CD：加速上升和减速下降，加速度方向都是向上的，都处于超重状态，头发会紧贴头部，选项CD错误 3．（2024年海南卷）神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（ ） A．返回舱处于超重状态 B．返回舱处于失重状态 C．主伞的拉力不做功 D．重力对返回舱做负功 【答案】A 【解析】 AB：减速下降，加速度向上，处于超重状态，选项A正确，B错误 C：主伞的拉力向上（或斜向上），运动向下，拉力做负功 D：重力向下，运动向下，重力方向与运动方向相同，所以重力做正功，选项D错误 4．某同学体重50kg，乘电梯上行时，用传感器绘制得到电梯的加速度如图 所示，竖直向上为正方向。关于该同学，下列说法正确的有（ ） A．3～5s处于失重状态 B．7s时受到的支持力为0 C．受到的最大支持力约为530N D．受到的最小支持力约为30N 【答案】C 【解析】 A：3～5s加速度为正，表示方向向上，处于超重状态，选项A错误 B：7s时加速度，支持力，选项B错误 C：4s时加速度向上最大，支持力最大，，选项C正确 D：9.8s时加速度向下最大，支持力最小，，选项D错误 ( ＋ A － B )5．如图所示，台秤的塑料秤盘中放有一支架，支架上方固定有电磁铁A， A的正下方是铁块B，这时台秤的示数为N。当给A通入恒定电流后在B被吸 起上升且还未到达A的过程中，台秤的示数为Nʹ，则（ ） A．Nʹ＞N，且Nʹ逐渐增大 B．Nʹ＞N，且Nʹ逐渐减小 C．Nʹ＜N，且Nʹ逐渐增大 D．Nʹ＜N，且Nʹ逐渐减小 【答案】A 【解析】用整体法分析台秤示意 设支架、电磁铁A、铁块B的总质量为M，铁块B的质量为m 电磁铁A未通电时，台秤上的物体都处于静止状态，所以N＝Mg 电磁铁A通电后铁块B上升，必获得了向上的加速度a 且B越上升靠近A，B受A的吸引力越大，获得的加速度a越大（a逐渐增大） 用整体思维法得Nʹ＝M（g+a）＞Mg，即Nʹ＞N，且随a增大Nʹ逐渐增大，选项A正确 6．（2025年北京卷）模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加 速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运 动过程中，受到的空气阻力 f 的大小随速率增大而增大， f 随时间t的变化如图所示 （向上为正）。下列说法正确的是（ ） A．从t1到t3，实验舱处于电磁弹射过程 B．从t2到t3，实验舱加速度大小减小 C．从t3到t5，实验舱内物体处于失重状态 D．T4时刻，实验舱达到最高点 ( v - t f - t 正方向表示向上 )【答案】B 【解析】思维变换法 根据图像分析速度和加速度都不方便 据题意，空气阻力与速度方向相反，且随的增大而增大 设想的大小与的大小成正比，则容易由图像得到图像，如图所示 A：t1～t2速度向上增大，为电磁弹射过程；t2～t3速度向上减小，为弹出后上抛过程 故选项A错误 B：图像的切线斜率表示加速度，从t2到t3，图像的切线斜率绝对值逐渐减小，所以加速度减小，选项B正确 C：t3～t4，图像的切线斜率为负，表示加速度向下，处于失重状态 t4～t5，图像的切线斜率为正，表示加速度向上，处于超重状态 所以，从t3到t5，实验舱内物体先处于失重状态，后处于超重状态，选项C错误 D：t1～t3速度为正，表示上升过程；t3～t5速度为负，表示下落过程 t3时刻速度为0，表示到达最高点，选项D错误 7．用一根细绳将一个质量m＝0.5kg的物体竖直向上拉起，物体的v-t图象如下图所示，不计空气阻力，g取10m/s2。试通过计算作出细绳对物体的拉力大小F随时间t变化的F-t图象。 ( v/m·s -1 t/s 6 0 2 5 8 F / N t/s 0 2 5 8 )【答案】见解析 【解析】用整体视重法求拉力 0～2s：加速度 拉力大小 ( F / N t/s 0 2 5 8 4 6.5 5 )2s～5s：加速度，拉力大小 5s～8s：加速度 拉力大小 根据上述计算，作出图象如右图所示 【作图说明】 ①纵坐标根据需要及合适范围进行刻度 本题所给出的F-t坐标系，横轴已经标出了所需刻度，但纵轴无刻度 因为通过计算，得到的拉力有4N、5N、6.5N三个数据，纵轴刻度，我们只需要刻下4N、5N、6.5N三个刻度就行了 且应该让最大值6.5N尽量接近纵轴末端，这样可以使作出的图象更美观，且范围大作图能够更准确 ②纵轴4N、5N、6.5N到坐标原点的距离，一定要根据力的大小按比例取长度进行刻度 ③F-t图象为分段函数图象，每一段图象的两端点，一定要明确作出纵、横虚线指明端点的横坐标与纵坐标 （纵横虚线都不能少，否则无法确定端点坐标） 本题所给F-t坐标系因为无坐标网格线，所以图象端点要画纵横虚线。但若有坐标网格线，则图象端点无需画虚线 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $§3.3 超重、失重现象及其应用 (一)超重和失重现象 1.引入： 当物体在竖直方向处于平衡状态或 =0 具有加速度时，应用平衡条件或牛顿第 二定律，可得水平支承面对物体的支持 力与物体的重力的大小关系如右图所示 Vmg Vig Vmg 支持力大于重力的现象，称为超重 ①匀速升降或静止 ②加速上升或减速下降 ③加速下降或减速上升 支持力小于重力的现象，称为失重 N=nig N=m(ga)>mg N=(g一)<g 支持力等于零的现象，称为完全失重 2.视重：即“测量起来”、“看起来”、“感觉上”物体的重力。 视重大小等于物体对水平支承面的压力N或对竖直悬线的拉力T。一般用G表示，G'=W=T。 实重：即物体实际所受的重力G,与物体的运动状态无关，G一g。 3.超重：物体具有向上的加速度（或分量）。视重：G'=mg十m上=m（g十a上)=G+ma上>G 4.失重：物体具有向下的加速度（或分量）。视重：G'=g一ma下=m(g一a下)=G-m下<G 完全失重：物体向下的加速度（或分量）“下=g。视重：G'=0 例如：在轨道上正常运行的宇宙飞船（或人造卫星）中，物体及宇航员都处于完全失重状态。 【例1】(2020年山东卷)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 45 关系图象如图所示。乘客所受支持力的大小用F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.0t时间内，v增大，Fw>mg B.t1~2时间内，v减小，F<mg C.t2时间内，v增大，F<mg D.t时间内，v减小，Fw>mg 【例2】（北京高考题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物 体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是（ A.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 5.注意： ①超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力完全消失。物体处于超重和失重状态 时，物体的实际重力始终存在，且大小和方向都没有变化。 ②是否发生超重和失重，与物体的速度无关，只由物体的加速度方向决定： a向上（或斜向上）一超重；α向下（或斜向下）一失重。 【例3】如图所示，升降机只沿竖直方向上升或下降，关于升降机内的人超重或失重情况， 下列说法正确的是() A.上升时超重，下降时失重 B.加速运动时超重，减速运动时失重 C.向上的加速度等于重力加速度g时完全失重 D.只受重力作用时完全失重 ③在完全失重的状态下，平常一切由于重力而产生的物理现象都将完全消失。如： 水不往低处流、天平失效、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强。 【例4】(2023年重庆卷)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间：的” 80 变化曲线如图所示，E、F、M、N为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为 60 y=4t-26和y=-2+140。无人机及其载物的总质量为2kg,取竖直向上为正方向。则()40 A.EF段无人机的速度大小为4ms B.FM段无人机的货物处于失重状态20E, C.FN段无人机和装载物总动量变化大小为4 kgm/s D.MN段无人机机械能守恒 020406080100店 1 (二)用视重与整体法解题 超重时的视重：G=g十ma上=(g十a)失重时的视重：G'=g一a下=(g一a) 这两个视重公式在中学物理解题中有比较重要的应用，若能结合整体法解题， 往往会使解题过程得到简化。 【例5】如图所示，倾角为质量为M的三角形物块A置于水平面上，当质量为m的小木 A 块B沿A的光滑斜面下滑时，A仍静止不动。则物块A受地面的支持力大小为 sNN 【作业】 班次 座次 姓名 1.下列哪个说法是正确的？() A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 2.2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船发射成功。新闻报道中，女航天员 王亚平的马尾辫向上竖起，她的“太空发型”引爆网络。下列说法正确的有( A.头发竖起，是因为头发带电 B.头发竖起，是因为完全失重 C.火箭发射时加速上升过程中，发生同样的现象 D.飞船返回时减速下降过程中，发生同样的现象 3.(2024年海南卷)神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十 几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中( A.返回舱处于超重状态 B.返回舱处于失重状态 0.8 alm/s') 0.6 C.主伞的拉力不做功 D.重力对返回舱做负功 4.某同学体重50g,乘电梯上行时，用传感器绘制得到电梯的加速度如图2 所示，竖直向上为正方向。关于该同学，下列说法正确的有( -0.2 12 ) -0.4 A.3~5s处于失重状态 B.7s时受到的支持力为0 0.6 0.8 C.受到的最大支持力约为530N D.受到的最小支持力约为30W 5.如图所示，台秤的塑料秤盘中放有一支架，支架上方固定有电磁铁A, A的正下方是铁块B,这时台秤的示数为N。当给A通入恒定电流后在B被吸 起上升且还未到达A的过程中，台秤的示数为W,则() A.W>W,且W逐渐增大 B.W>N,且W逐渐减小 C.W<N,且W逐渐增大 D.W<W,且N逐渐减小 6.(2025年北京卷)模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加 个f 速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运 动过程中，受到的空气阻力∫的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示 0 (向上为正)。下列说法正确的是() A.从1到3，实验舱处于电磁弹射过程B.从t到t3,实验舱加速度大小减小 C.从t妇到t5,实验舱内物体处于失重状态D.I4时刻，实验舱达到最高点 7.用一根细绳将一个质量m=0.5g的物体竖直向上拉起，物体的v-t图象如下图所示， 不计空气阻力，g取10ms2。试通过计算作出细绳对物体的拉力大小F随时间t变化的F-t图象。 个FN t 02 58t 2 §3.3 超重、失重现象及其应用 ( ① 匀速升降或静止 N ＝ mg a = 0 mg N ② 加速上升或减速下降 N ＝ m ( g ＋ a ) ＞ mg a mg N ③ 加速下降或减速上升 N ＝ m ( g － a ) ＜ mg a mg N )（一）超重和失重现象 1．引入： 当物体在竖直方向处于平衡状态或 具有加速度时，应用平衡条件或牛顿第 二定律，可得水平支承面对物体的支持 力与物体的重力的大小关系如右图所示 支持力大于重力的现象，称为超重 支持力小于重力的现象，称为失重 支持力等于零的现象，称为完全失重 2．视重：即“测量起来”、“看起来”、“感觉上”物体的重力。 视重大小等于物体对水平支承面的压力N或对竖直悬线的拉力T。一般用G′表示，G′＝N＝T。 实重：即物体实际所受的重力G，与物体的运动状态无关，G＝mg。 3．超重：物体具有向上的加速度（或分量）。视重：G′＝mg＋ma上＝m（g＋a上）＝G＋ma上＞G 4．失重：物体具有向下的加速度（或分量）。视重：G′＝mg－ma下＝m（g－a下）＝G－ma下＜G 完全失重：物体向下的加速度（或分量）a下＝g。视重：G′＝0 ( t 1 t 2 t 3 t O s )例如：在轨道上正常运行的宇宙飞船（或人造卫星）中，物体及宇航员都处于完全失重状态。 【例1】（2020年山东卷）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 关系图象如图所示。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 【例2】（北京高考题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是（ ） A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 5．注意： ①超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力完全消失。物体处于超重和失重状态时，物体的实际重力始终存在，且大小和方向都没有变化。 ②是否发生超重和失重，与物体的速度无关，只由物体的加速度方向决定： a向上（或斜向上）——超重；a向下（或斜向下）——失重。 【例3】如图所示，升降机只沿竖直方向上升或下降，关于升降机内的人超重或失重情况， 下列说法正确的是（ ） A．上升时超重，下降时失重 B．加速运动时超重，减速运动时失重 C．向上的加速度等于重力加速度g时完全失重 D．只受重力作用时完全失重 ③在完全失重的状态下，平常一切由于重力而产生的物理现象都将完全消失。如： 水不往低处流、天平失效、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强…… 【例4】（2023年重庆卷）某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的 变化曲线如图所示，E、F、M、N为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为 y＝4t-26和y＝-2t+140。无人机及其载物的总质量为2kg，取竖直向上为正方向。则（ ） A．EF段无人机的速度大小为4m/s B．FM段无人机的货物处于失重状态 C．FN段无人机和装载物总动量变化大小为4kg∙m/s D．MN段无人机机械能守恒 （二）用视重与整体法解题 超重时的视重：Gˊ＝mg＋ma上＝m(g＋a上) 失重时的视重：Gˊ＝mg－ma下＝m(g－a下) ( θ B A )这两个视重公式在中学物理解题中有比较重要的应用，若能结合整体法解题， 往往会使解题过程得到简化。 【例5】如图所示，倾角为θ质量为M的三角形物块A置于水平面上，当质量为m的小木 块B沿A的光滑斜面下滑时，A仍静止不动。则物块A受地面的支持力大小为 。 【作业】 班次 座次 姓名 1．下列哪个说法是正确的?（ ） A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 2．2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船发射成功。新闻报道中，女航天员 王亚平的马尾辫向上竖起，她的“太空发型”引爆网络。下列说法正确的有（ ） A．头发竖起，是因为头发带电 B．头发竖起，是因为完全失重 C．火箭发射时加速上升过程中，发生同样的现象 D．飞船返回时减速下降过程中，发生同样的现象 3．（2024年海南卷）神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中（ ） A．返回舱处于超重状态 B．返回舱处于失重状态 C．主伞的拉力不做功 D．重力对返回舱做负功 4．某同学体重50kg，乘电梯上行时，用传感器绘制得到电梯的加速度如图 所示，竖直向上为正方向。关于该同学，下列说法正确的有（ ） A．3～5s处于失重状态 B．7s时受到的支持力为0 ( ＋ A － B )C．受到的最大支持力约为530N D．受到的最小支持力约为30N 5．如图所示，台秤的塑料秤盘中放有一支架，支架上方固定有电磁铁A， A的正下方是铁块B，这时台秤的示数为N。当给A通入恒定电流后在B被吸 起上升且还未到达A的过程中，台秤的示数为Nʹ，则（ ） A．Nʹ＞N，且Nʹ逐渐增大 B．Nʹ＞N，且Nʹ逐渐减小 C．Nʹ＜N，且Nʹ逐渐增大 D．Nʹ＜N，且Nʹ逐渐减小 6．（2025年北京卷）模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加 速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运 动过程中，受到的空气阻力 f 的大小随速率增大而增大， f 随时间t的变化如图所示 （向上为正）。下列说法正确的是（ ） A．从t1到t3，实验舱处于电磁弹射过程 B．从t2到t3，实验舱加速度大小减小 C．从t3到t5，实验舱内物体处于失重状态 D．T4时刻，实验舱达到最高点 7．用一根细绳将一个质量m＝0.5kg的物体竖直向上拉起，物体的v-t图象如下图所示， 不计空气阻力，g取10m/s2。试通过计算作出细绳对物体的拉力大小F随时间t变化的F-t图象。 ( v/m·s -1 t/s 6 0 2 5 8 F / N t/s 0 2 5 8 ) ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $§3.3 超重、失重现象及其应用 (一)超重和失重现象 1.引入： 当物体在竖直方向处于平衡状态或 =0 具有加速度时，应用平衡条件或牛顿第 二定律，可得水平支承面对物体的支持 力与物体的重力的大小关系如右图所示 Vmg Vig Vmg 支持力大于重力的现象，称为超重 ①匀速升降或静止 ②加速上升或减速下降 ③加速下降或减速上升 支持力小于重力的现象，称为失重 N-nig N=m(ga)>mg N=(g一)<g 支持力等于零的现象，称为完全失重 2.视重：即“测量起来”、“看起来”、“感觉上”物体的重力。 视重大小等于物体对水平支承面的压力N或对竖直悬线的拉力T。一般用G表示，G'=W=T。 实重：即物体实际所受的重力G,与物体的运动状态无关，G=g。 3.超重：物体具有向上的加速度（或分量）。视重：G'=mg十ma上=m(g十上)=G十ma上>G 4.失重：物体具有向下的加速度（或分量）。视重：G'=g一mM下=m（g一a)=G-mm下<G 完全失重：物体向下的加速度（或分量)下=g。视重：G=0 例如：在轨道上正常运行的宇宙飞船（或人造卫星）中，物体及宇航员都处于完全失重状态。 【例1】(2020年山东卷)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 关系图象如图所示。乘客所受支持力的大小用F表示，速度大小用y表示。重力加速度大 小为g。以下判断正确的是() A.0t时间内，v增大，F>mg B.t1~2时间内，v减小，F<mg C.t时间内，v增大，Fn<mg D.t时间内，v减小，F>mg 【答案】D 【解析】x一t图像的切线斜率表示速度 A:在0~时间内图像斜率增大，乘客速度，增大，即加速度向下，处于失重状态 则F<g,选项A错误 B:在~时间内图像斜率不变，乘客速度v不变，匀速下降，处于平衡状态 则Fr=g,选项B错误 CD:在~。时间内图像斜率变小，乘客速度v减小，即减速下降，加速度向上，处于超重状态 则F>g,选项C错误，D正确 【例2】（北京高考题）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物 体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是() A。手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B.手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C.在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D.在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 【答案】D 【解析】 AB:手托物体由静止开始上升，肯定先是加速运动，处于超重状态 但随后，物体可能匀速上升（平衡状态），也可能减速上升（失重状态） 选项A与B错误 CD:物体离开手的瞬间，物体与手之间的弹力为0，物体只受重力，具有向下的重力加速度，选项C错误 而手要与物体分开，手的速度应该比物体速度减得更快，即手向下的加速度必大于重力加速度，选项D正确 1 5.注意： ①超重不是重力增加，失重不是重力减小，完全失重不是重力完全消失。物体处于超重和失重状态 时，物体的实际重力始终存在，且大小和方向都没有变化。 ②是否发生超重和失重，与物体的速度无关，只由物体的加速度方向决定： a向上（或斜向上）一超重；a向下（或斜向下）一失重。 【例3】如图所示，升降机只沿竖直方向上升或下降，关于升降机内的人超重或失重情况， 下列说法正确的是() A.上升时超重，下降时失重 B.加速运动时超重，减速运动时失重 C.向上的加速度等于重力加速度g时完全失重 D,只受重力作用时完全失重 【答案】D 【解析】 A:物体处于超重还是失重状态，是由加速度方向决定的，与速度方向无关 上升下降只是速度方向已知了，无法确定加速度情况，所以不能确定超重还是失重，选项A错误 B:加速度向上（或斜向上）时超重，加速度向下（或斜向下）时失重 加速运动时，若是向下加速，加速度是向下的，处于失重状态，所以选项B错误 C:加速度向上时超重，向下的加速度等于重力加速度g才是完全失重，选项C错误 D:只受重力时，产生向下的重力加速度，处于完全失重状态，选项D正确 ③在完全失重的状态下，平常一切由于重力而产生的物理现象都将完全消失。如： 水不往低处流、天平失效、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强。 【例4】(2023年重庆卷)某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间t的 80 变化曲线如图所示，E、F、M、N为曲线上的点，EF、N段可视为两段直线，其方程分别为 60 y=4t-26和y=-2+140。无人机及其载物的总质量为2kg,取竖直向上为正方向。则() 40 A.EF段无人机的速度大小为4ms B.M段无人机的货物处于失重状态20E, C.FN段无人机和装载物总动量变化大小为4gmsD.MN段无人机机械能守恒 020406080100/ 【答案】AB 【解析】 A:EF段为匀速运动，由运动方程y=4t-26,可知运动速度y=411/S(图线斜率表示速度)，选项A正确 B:图像的切线斜率表示速度，可知FM段无人机先向上减速，速度减到0后再向下加速，加速度方向一直向下 则无人机的货物处于失重状态，选项B正确 C:MN段为匀速运动，由运动方程y=-2t+140,可知运动速度V,=-2m/s(图线斜率表示速度)， 则FV段速度由Y=41/S变为V2=-2/S,无人机和装载物总动量变化大小 p=y,-w=%-4=22-4=12(kgm/s),选项c错误 D:N段无人机向下做匀速直线运动，动能不变，重力势能减少，机械能不守恒，选项D错误 （二)用视重与整体法解题 超重时的视重：G=g十a上=(g十a)失重时的视重：G'=g一a下=(g一a) 这两个视重公式在中学物理解题中有比较重要的应用，若能结合整体法解题， 往往会使解题过程得到简化。 B 【例5】如图所示，倾角为质量为M的三角形物块A置于水平面上，当质量为m的小木 A 块B沿A的光滑斜面下滑时，A仍静止不动。则物块A受地面的支持力大小为 3330388038388300830083308885 2 【答案】Mg+gcos2日 【解析】 隔离法：木块B沿光滑斜面下滑的加速度a=gsin日 整体视重：物块A受地面的支持力 Fw=(M+m)g-~asinθ=M+m)g-gsimθ=Mg+gcos2θ 【作业】 班次 座次 姓名 1.下列哪个说法是正确的？() A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 【答案】B ACD:物体不动，加速度为0，既不超重也不失重，选项A错误 B:在空中上升和下落，都具有向下的重力加速度，都处于完全失重状态，选项B正确 2.2021年10月16日，我国神舟十三号载人飞船发射成功。新闻报道中，女航天员 王亚平的马尾辫向上竖起，她的“太空发型”引爆网络。下列说法正确的有( ) A.头发竖起，是因为头发带电 B.头发竖起，是因为完全失重 C.火箭发射时加速上升过程中，发生同样的现象 D.飞船返回时减速下降过程中，发生同样的现象 【答案】B 【解析】 CD:加速上升和减速下降，加速度方向都是向上的，都处于超重状态，头发会紧贴头部，选项CD错误 3.(2024年海南卷)神舟十七号载人飞船返回舱于2024年4月30日在东风着陆场成功着陆，在飞船返回至离地面十 几公里时打开主伞飞船快速减速，返回舱速度大大减小，在减速过程中() A.返回舱处于超重状态 B.返回舱处于失重状态 C.主伞的拉力不做功 D.重力对返回舱做负功 【答案】A 【解析】 AB:减速下降，加速度向上，处于超重状态，选项A正确，B错误 C:主伞的拉力向上（或斜向上），运动向下，拉力做负功 D:重力向下，运动向下，重力方向与运动方向相同，所以重力做正功，选项D错误 0.8am/s 4.某同学体重50g,乘电梯上行时，用传感器绘制得到电梯的加速度如图 0.6 所示，竖直向上为正方向。关于该同学，下列说法正确的有() 0.4 0.2 A.3一5s处于失重状态 B.7s时受到的支持力为0 0 12 -0.2 C.受到的最大支持力约为530W D.受到的最小支持力约为30N 0.4 0.6 【答案】C -0.8 【解析】 A:3~5x加速度为正，表示方向向上，处于超重状态，选项A错误 B:7s时加速度a=0,支持力Fw=g≠0，选项B错误 3 C:4时加速度a=0.6m/s2向上最大，支持力最大，FNma=mg+a)≈5010+0.6)=530(N),选项C正确 D:9.8s时加速度a=-0.6m/s向下最大，支持力最小，Fwm=mg+a)≈5010-0.6)=470N),选项D错误 5.如图所示，台秤的塑料秤盘中放有一支架，支架上方固定有电磁铁A, A的正下方是铁块B,这时台秤的示数为W。当给A通入恒定电流后在B被吸 起上升且还未到达A的过程中，台秤的示数为W,则() A,N>N,且W逐渐增大 B.W>N,且W逐渐减小 C.W<W,且W逐渐增大 D.W<W,且N逐渐减小 【答案】A 【解析】用整体法分析台秤示意 设支架、电磁铁A、铁块B的总质量为M,铁块B的质量为m 电磁铁A未通电时，台秤上的物体都处于静止状态，所以N= 电磁铁A通电后铁块B上升，必获得了向上的加速度： 且B越上升靠近A,B受A的吸引力越大，获得的加速度：越大（逐渐增大） 用整体思维法得N'=M(g+m)>Mg,即N">N,且随a增大N'逐渐增大，选项A正确 6.(2025年北京卷)模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加 速后竖直向上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面。实验舱运 动过程中，受到的空气阻力f的大小随速率增大而增大，f随时间t的变化如图所示 (向上为正)。下列说法正确的是() A.从t1到t3,实验舱处于电磁弹射过程B.从t2到t3,实验舱加速度大小减小 C.从t3到t5,实验舱内物体处于失重状态D.I4时刻，实验舱达到最高点 【答案】B 【解析】思维变换法 正方向表示向上 根据f-t图像分析速度v和加速度a都不方便 据题意，空气阻力f与速度V方向相反，且f随v的增大而增大 设想f的大小与V的大小成正比，则容易由f-t图像得到V-t图像，如图所示 A:~速度向上增大，为电磁弹射过程：速度向上减小，为弹出后上抛过程 故选项A错误 B:ⅴ一t图像的切线斜率表示加速度，从到6，ⅴ一t图像的切线斜率绝对值逐渐减小，所以加速度减小，选项B正确 C:~4,v-t图像的切线斜率为负，表示加速度向下，处于失重状态 4~,V-t图像的切线斜率为正，表示加速度向上，处于超重状态 所以，从到，实验舱内物体先处于失重状态，后处于超重状态，选项C错误 D:~6速度为正，表示上升过程；~飞速度为负，表示下落过程 6时刻速度为0，表示到达最高点，选项D错误 7.用一根细绳将一个质量m=0.5g的物体竖直向上拉起，物体的v-t图象如下图所示，不计空气阻力，g取10m/s2。 试通过计算作出细绳对物体的拉力大小F随时间t变化的F-t图象。 【答案】见解析 个FN 【解析】用整体视重法求拉力 wirs 0~2s知速度a-A业=6-0-=3m/g2) △t2-0 8ts02 58t 4 拉力大小F=mg+a)=0.510+3)=6.5N) 2s~5:加速度4，=0，拉力大小F,=g=0.5×10=5(N)） 个FN 65 58加速度4，-A业=0-6=-2m/g) △t38-5 拉力大小F=mg+4)=0.510-2)=4(N) 2 根据上述计算，作出图象如右图所示 【作图说明】 ①纵坐标根据需要及合适范围进行刻度 本题所给出的F-坐标系，横轴已经标出了所需刻度，但纵轴无刻度 因为通过计算，得到的拉力有4N、5N、65N三个数据，纵轴刻度，我们只需要刻下4N、5N、6.5N三个刻度就行了 且应该让最大值6.5N尽量接近纵轴末端，这样可以使作出的图象更美观，且范围大作图能够更准确 ②纵轴4N5N、65N到坐标原点的距离，一定要根据力的大小按比例取长度进行刻度 ③F-图象为分段函数图象，每一段图象的两端点，一定要明确作出纵、横虚线指明端点的横坐标与纵坐标 (纵横虚线都不能少，否则无法确定端点坐标) 本题所给F-坐标系因为无坐标网格线，所以图象端点要画纵横虚线。但若有坐标网格线，则图象端点无需画虚线 5