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

必修一 第四章 运动和力的关系 第4.6课 超重和失重 学习目标 1. 理解超重、失重和完全失重的物理概念，区分实重与视重的不同含义。 2. 掌握超重和失重的产生条件，明确加速度方向与超重、失重现象的对应关系。 3. 能够运用牛顿第二定律分析生活中的超重失重现象，解决相关基础计算题。 夯实基础 素养奠基 知识点1：重力的两种测量方法 测量方法一： ①通过物体做自由落体运动，来测量当地的重力加速度g。 ②用天平测物体的质量。 ③由牛顿第二定律求重力G＝mg。 测量方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 这也是测量重力最常用的方法 知识点二：超重和失重的理解 1、实重和视重 （1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 （2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2、超重、失重和完全失重 现象 实质（判定超重、失重的依据） 超重 物对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象 系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量 失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体重力的现象 系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量 完全失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象 系统具有竖直向下的加速度，且a=g 知识点三：解决超重和失重问题的步骤： (1)分析物体运动的加速度方向； (2)判断物体处于超重状态还是失重状态； (3)对物体进行受力分析； (4)利用牛顿第二定律分析和求解． 名师点拨 素养提升 1. 判断超重、失重状态的方法 （1）从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． （2）从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态． （3）从运动的角度判断：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态． 温馨提示：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关，只与加速度的方向有关． 2.对超重、失重的理解 （1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力（或拉力）变大或变小了（即“视重”变大或变小了）. （2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关. （3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma. （4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。 巩固提高 题组训练 ▌题组01 超重与失重的理解 方法指导： 1.超重失重只看加速度方向，与物体运动速度方向无关 2.加速上升、减速下降为超重；加速下降、减速上升为失重 3.发生超重失重时，物体本身重力不变，变化的是支持力或拉力（弹力或视重） 【题组训练1】6月24日，2025年全国青年体操U系列锦标赛暨第十五届全国运动会体操青年组资格赛首个比赛项目——女子蹦床项目在滁州奥体中心顺利结束。图为蹦床运动员在比赛时的情景，下列说法正确的是（　　） A．运动员从离开蹦床到最高点的过程中，处于失重状态 B．运动员从最高点到落在蹦床的过程中，处于超重状态 C．运动员从落到蹦床到最低点的过程中，先超重后失重 D．运动员从最低点到离开蹦床的过程中，先失重后超重 【题组训练2】许多商场安装了智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，乘客站上扶梯时，扶梯会和乘客一起先慢慢加速一段时间，再匀速运行，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于乘客自己的重力 B．在加速阶段，乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力 C．在加速阶段，乘客对扶梯的压力等于乘客自己的重力 D．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于扶梯对乘客的支持力 【题组训练3】2025年大火电影《哪吒之魔童闹海》中，哪吒驾驭风火轮飞行，如图所示，哪吒含装备在风火轮作用下竖直向上先加速再减速到最高点，然后再水平向右匀加速移动一段距离，空气阻力不能忽略。下列说法正确的是（　　） A．加速上升过程中，哪吒处于失重状态 B．减速上升过程中，哪吒处于超重状态 C．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力斜向右上方 D．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力竖直向上 【题组训练4】2026年5月24日，搭载“神舟二十三号”载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，宇航员在火箭发射的过程中要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（     ） A．宇航员处于超重是因为其重力变大了 B．宇航员处于失重是因为其重力变小了 C．火箭加速上升时，宇航员自身重力大于座椅对其的支持力 D．火箭加速上升时，宇航员自身重力小于座椅对其的支持力 ▌题组02生活中的超重和失重现象的解释 1.生活中的电梯问题： （1）电梯向上加速或电梯向下减速运行过程中，加速度方向向上，电梯中的物体超重，即弹力大于重力 （2）电梯向上减速或电梯向下加速运行过程中，加速度a方向向下，电梯中的物体失重，即弹力小于重力 2.台秤、测力计等视重问题： 关于台秤、测力计等视重问题，实质上就是弹力与重力关系问题，可利用牛顿第二定律解释，总结如下： 特征 状态　 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 方向向上 F＝m(g＋a) ＞mg 向上加速或向下减速 失重 方向向下 F＝m(g－a) ＜mg 向下加速或向上减速 3.关于体育运动中的超重和失重现象 以跳远、跳高、跳绳和蹲起、摸高等体育运动为例，分析如下： ①蹬地起跳过程：先向上加速后向上减速，分析加速度方向先向上后向下，运动员会先超重后失重。②空中上升、下落过程：只受重力，方向向下 完全失重 ③落地缓冲过程：先向下加速后向下减速，分析加速度方向先向下后向上，运动员会先失重后超重。 除此之外，像蹦床运动、跳水、打球等，只要竖直方向有加、减速都会出现超重和失重现象。 【题组训练5】（多选）纵跳是体育运动的基本动作之一，可以分为原地纵跳和助跑纵跳。如图甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的 B．人能够原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力 C．在点人达到最大速度 D．曲线上的A点表示人下蹲至最低点 【题组训练6】蹦极是极具挑战的运动，参加体验的人身体绑着一条弹性绳，从平台上跳下，弹性绳由松弛逐渐被拉直，再被拉至最长，而后又向上弹回。人的整个运动过程认为是在同一竖直方向上，不考虑空气阻力作用。下列说法正确的是（　　） A．弹性绳刚被拉直时，人速度最快 B．弹性绳未被拉直之前，人处于失重状态 C．弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，加速度不为零 D．人向上弹回的过程中，人先做匀加速运动，再做匀减速运动 【题组训练7】如图所示为某运动员在10米跳台比赛时的情景（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．起跳时跳台对运动员的弹力大于运动员对跳台的压力 B．运动员上升到最高点的一瞬间受到的合力为零 C．运动员从跳起后到入水前的过程中，先处于超重状态后处于失重状态 D．运动员从跳起后到入水前的过程中，一直处于失重状态 【题组训练8】跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 【题组训练9】如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为。在某时刻测力计的示数变为，关于电梯的运动，下列说法正确的是（g取）（　　） A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为 C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为 D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为 【题组训练10】如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为） B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为 ▌题组03 完全失重现象 方法指导： 1.完全失重：当物体竖直向下的加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象，与物体的运动速度的大小无关、速度的方向无关，只与加速度方向和大小a必须等于g有关。 2.在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等，但弹簧测力计可以测量弹力。 【题组训练11】如图所示，在盛水的塑料瓶底上扎几个小孔，水会从小孔流出。塑料瓶底距地高度，现将其自由释放，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是（    ） A．塑料瓶的下落时间 B．塑料瓶落地时速度大小 C．下落过程中不会有水从小孔中流出 D．下落过程瓶中的水处于超重状态 【题组训练12】蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊时的位置，人在从p点下落到最低点c点的过程中，下列说法错误的是（　　）    A．在pa段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力，速度先增大后减小，加速度先减小后增大 C．在b点速度最大，加速度为零 D．在c点，速度为零，处于平衡状态 【题组训练13】2026年8月17日，搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功，航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升时，航天员处于超重状态 B．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，则航天员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态 【题组训练14】如图所示，在“天宫课堂”中，航天员王亚平将乒乓球完全浸没在水中，乒乓球停留在了水中。合理的解释是（　　） A．乒乓球不受任何力的作用 B．在太空乒乓球的惯性变大 C．在太空失重环境下浮力几乎消失 D．在太空失重环境下受到地球引力为零 ▌题组04 利用图像解释超重和失重现象 （1）利用运动图像分析： v-t 图像的斜率的大小代表加速度大小； ；斜率的正负代表加速度方向（规定向上为正） 利用加速度的方向判断超重或失重，利用牛顿第二定律 ，求弹力的大小即视重. （2）利用力的图像分析： F-t 图像（支持力或拉力随时间变化），台秤示数、拉力传感器图像，纵坐标就是视重FN 。 ①先找静止段：此时 ，读出物体实重 ②对比各时间段的 和 ： →超重，向上； →失重，向下； →完全失重，向下；由 ，求加速度大小。 （3）解题步骤： ① 看清坐标轴：区分是 还是 ，明确正方向 ② 分段研究：图像折点为运动阶段分界点，一段一段分析 ③ 求加速度大小：v-t 看斜率；F-t 利用牛顿第二定律求 a ④ 利用加速度的方向判断超重、失重 【题组训练15】．工厂有一台地磅，一工人从台阶跳到地磅上。从工人离开台阶开始计时，与地磅相连的电脑显示了地磅所受压力随时间的变化情况如图所示。已知重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．时间内工人的加速度为0 B．时间内工人处于超重状态 C．时间内工人处于超重状态 D．时刻工人的加速度大小为 【题组训练16】起重机吊着货物在竖直方向做直线运动，货物的位移随时间变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若货物在时间内处于超重状态，则货物一定是向下运动的 B．若货物在时间内处于失重状态，则货物一定是向下运动的 C．在时间内，起重机对货物的拉力一定越来越小 D．货物在时间内的平均速度小于时间内的平均速度 【题组训练17】如图（a）中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图（b）为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像可知下列判断正确的是（　　） A．在钢索最容易发生断裂 B．材料处于完全失重状态 C．材料处于超重状态 D．36s时材料离地面的距离最大 【题组训练18】某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度，得到了图甲所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图乙所示的图像。已知t=0时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是（　　） A．t=5s时电梯处于失重状态 B．8~9s内电梯在做减速运动 C．10~15s内电梯在上行 D．t=6.5s时电梯速度最大 精选精练 自我检测 一、单选题 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.在身体素质测试“原地纵跳摸高”项目中，某同学按要求所做的四个动作过程如图所示，其中人处于超重状态的过程是 (　 　) 3.图示为宁波方特游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重与失重带来的刺激。以下关于该项目的说法正确的是（　　）    A．当摆锤摆动到最高点时，游客会体会到明显的超重 B．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的失重 C．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重 D．当摆锤摆动到最低点时，游客可能会体会到完全失重 4.某海洋馆中的“海豚顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱。如图所示为一海豚把球顶向空中，并等其落下。下列说法正确的是（　　） A．球在最高点时受到重力和海豚对它的顶力作用 B．球在最高点时速度和加速度都为零 C．球在上升过程中处于超重状态 D．球在下落过程中处于失重状态 5.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是（　　） A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度方向一定竖直向下 6.某次实验，小明同学站在力传感器上进行起立、下蹲的动作，得到如图所示的力随时间变化的图像，下列说法能正确反映小明动作的是（　　） A．先起立，后下蹲 B．先下蹲，后起立 C．先起立，后下蹲，接着起立，再下蹲 D．先下蹲，后起立，接着下蹲，再起立 7.小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是（　　） A.由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7 m/s2 8.如图所示，人站在地板水平的电梯内的台秤上， 人与电梯相对静止一起运动，如果人对台秤的压力大小为F1，台秤对人的支持力大小为F2，人受到的重力大小为G，则下列说法正确的是（　　）    A．当电梯加速上升时，F1小于G B．当电梯减速上升时，F1小于F2 C．F1和F2是一对平衡力 D．F1和F2不能求合力 9.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像。两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。根据图像可知（　　） A．d点位置对应人处于跳起的最高点 B．c点位置对应人处于失重状态 C．b点位置对应人处于下蹲过程的最低点 D．b点位置对应人处于失重状态 10.一名质量为m的乘客，乘坐电梯从一层到六层，如图所示。已知重力加速度大小g，当电梯以加速度a匀加速上升时，则人对电梯的压力大小和方向正确的是（　　） . A．大小为，方向为竖直向下 B．大小为，方向为竖直向下 C．大小为，方向为竖直向上 D．大小为mg，方向为竖直向上 11.如图所示是我校年轻老师施老师正在用力蹬地起跳用头去撞击悬挂在树上的“大粽子”，喻意“高中”。空气阻力忽略不计，以上说法正确的是（　　） A．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他对地面的压力 B．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他所受的重力 C．施老师起跳后到达最高点时，速度和加速度都为零 D．施老师起跳后在空中的运动过程中，先超重后失重 12.2024年8月10日，在巴黎奥运会男子102公斤级举重比赛中，中国选手刘焕华不负众望，夺得金牌。抓举的过程如图所示，首先刘焕华用双手迅速提起杠铃至胸前，然后迅速下蹲，“钻到”杠铃底下，两臂呈八字形托住杠铃，最后缓缓站立。关于举重的过程，下列说法正确的是（　　） A．刘焕华将杠铃提至胸前的过程中，杠铃先失重后超重 B．刘焕华对杠铃的作用力小于杠铃对刘焕华的作用力 C．整个过程中刘焕华两手对杠铃的力始终不小于杠铃的重力 D．刘焕华两臂呈八字形托住杠铃静止时，两臂夹角越大，每条手臂对杠铃的作用力越大 13.图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度。根据图像分析可知（　　） A．到的过程中，人先处于超重状态 B．人的重力可由点读出，约为 C．点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点 D．人上升的最大高度约为 14.北京时间2024年7月27日，巴黎奥运会女子双人三米跳板决赛，陈艺文和昌雅妮夺得金牌，中国跳水梦之队迎来开门红。运动员站在跳板上下蹲起跳，跳板的形变示意图如图所示，其中位置为平衡位置，则运动员处于失重状态的过程是（　　） A．由位置到位置 B．由位置到位置 C．由位置到位置 D．由位置到位置 15.如图甲为一个同学站在地秤上研究下蹲和起立过程中的超重和失重现象，通过力传感器采集的图像如图乙所示，下列说法错误的是（     ） A．图示段为下蹲过程，先加速后减速 B．图示B时刻为起立过程，且速度最大 C．下蹲过程中，同学处于先超重后失重 D．可以估算出起立和下蹲过程中的最大加速度 16.图甲中，某高中生做双手引体向上，用压力传感器记录了一段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25kg B．1～2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．5～6s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 D．0～8s内，该同学进行了先拉起身体、后放下身体的动作 17.如图所示，一个质量为3m的箱子放在台秤的托盘上，箱内有一质量为m的圆环A，A的上端用轻弹簧与箱子的顶部连接，A的下端用细线系在箱子的底部，细线绷紧，拉力大小为mg，整个系统处于静止状态。现将细线剪断，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．剪断细线前，台秤读数为3mg B．剪断细线的瞬间，台秤读数不变 C．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，台秤读数将一直增大 D．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，圆环A将先超重后失重 18.如图，一蹦床运动员从蹦床正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触蹦床后把蹦床压缩到一定程度后停止下落，不计空气阻力。在运动员下落的这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．运动员速度先增大后减小，接触蹦床瞬间速度最大 B．运动员接触蹦床后加速度方向变为竖直向上 C．运动员从B处到C处，先失重后超重 D．运动员从B处到C处，其加速度先增大后减小 二、多选题 19.如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用计算机采集到的压力传感器读数F随时间t变化的图像如图乙，下列说法正确的是（　　） A．该同学重力约为500N B．下蹲过程中该同学始终处于失重状态 C．该同学完成了一次下蹲再起立的动作 D．起立过程中该同学对传感器的压力小于传感器对该同学的支持力 20.2024年3月25日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得3金2银的优异成绩。若一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。运动过程中不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．6.6s时运动员的运动方向向下 B．运动员在6～6.6s内处于超重状态 C．运动员在0～12s内的最大加速度大小为30m/s2 D．运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为3.2m 21.如图甲所示是创造了中国载人深潜新纪录的“奋斗者号”潜水器，当前“奋斗者号”完成下潜任务后，要沿竖直方向上浮返回水面，其上浮的图像如图乙所示。已知“奋斗者号”在内的总质量为，下潜时通过吸入或排出海水改变自身总重，但艇身体积不变，且海水密度均匀，则下列说法正确的是（　　） A．内，“奋斗者号”处于超重状态 B．内，“奋斗者号”的加速度大小为 C．内，“奋斗者号”的总质量大于 D．内，“奋斗者号”上浮的深度为 22.如图甲，轻弹簧上端固定在升降机顶部，下端悬挂重为G的小球，小球随升降机在竖直方向上运动．t=0时，升降机突然停止，其后小球所受弹簧的弹力F随时间t变化的图象如图乙，取F竖直向上为正，以下判断正确的是 A．升降机停止前一定向上运动 B．时间内，小球先处于失重状态，后处于超重状态 C．时间内，小球向下运动，在两时刻加速度相同 D．时间内，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化 23.一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。下列说法正确的是（　　） A．t1~t2时间内，乘客的速度一直不变 B．t2-t3时间内，乘客的速度一直增大 C．t1~t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D．t2~t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力 24.一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图（规定竖直向下为正方向，不计空气阻力），图中时刻、、、、、为已知，段和段为直线，则根据此图像可知（　　） A．时间段内，小孩始终处于失重状态 B．时刻，小孩运动到最低点 C．时间段内，小孩始终处于超重状态 D． t5～t6时间段内，小孩始终处于完全失重状态 三、解答题 25.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）。 26.一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 必修一 第四章 运动和力的关系 第4.6课 超重和失重 学习目标 1. 理解超重、失重和完全失重的物理概念，区分实重与视重的不同含义。 2. 掌握超重和失重的产生条件，明确加速度方向与超重、失重现象的对应关系。 3. 能够运用牛顿第二定律分析生活中的超重失重现象，解决相关基础计算题。 夯实基础 素养奠基 知识点1：重力的两种测量方法 测量方法一： ①通过物体做自由落体运动，来测量当地的重力加速度g。 ②用天平测量物体的质量。 ③由牛顿第二定律求重力G＝mg。 测量方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量 将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 这也是测量重力最常用的方法 知识点二：超重和失重的理解 1、实重和视重 （1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关。 （2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重。 2、超重、失重和完全失重 现象 实质（判定超重、失重的依据） 超重 物对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象 系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量 失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体重力的现象 系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量 完全失重 物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象 系统具有竖直向下的加速度，且a=g 知识点三：解决超重和失重问题的步骤： (1)分析物体运动的加速度方向； (2)判断物体处于超重状态还是失重状态； (3)对物体进行受力分析； (4)利用牛顿第二定律分析和求解． 名师点拨 素养提升 1. 判断超重、失重状态的方法 （1）从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态． （2）从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态． （3）从运动的角度判断：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态． 温馨提示：超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关，只与加速度的方向有关． 2.对超重、失重的理解 （1）发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力（或拉力）变大或变小了（即“视重”变大或变小了）. （2）物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关. （3）物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma. （4）在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失，例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。 巩固提高 题组训练 ▌题组01 超重与失重的理解 方法指导： 1.超重失重只看加速度方向，与物体运动速度方向无关 2.加速上升、减速下降为超重；加速下降、减速上升为失重 3.发生超重失重时，物体本身重力不变，变化的是支持力或拉力（弹力或视重） 【题组训练1】6月24日，2025年全国青年体操U系列锦标赛暨第十五届全国运动会体操青年组资格赛首个比赛项目——女子蹦床项目在滁州奥体中心顺利结束。图为蹦床运动员在比赛时的情景，下列说法正确的是（　　） A．运动员从离开蹦床到最高点的过程中，处于失重状态 B．运动员从最高点到落在蹦床的过程中，处于超重状态 C．运动员从落到蹦床到最低点的过程中，先超重后失重 D．运动员从最低点到离开蹦床的过程中，先失重后超重 【答案】A 【解析】A．运动员从离开蹦床到最高点的过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故A正确； B．运动员从最高点到落在蹦床的过程中，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误； C．运动员从落到蹦床到最低点的过程中，一开始弹力小于重力，先向下加速，之后弹力大于重力，向下减速，所以加速度方向先向下后向上，先失重后超重，故C错误； D．运动员从最低点到离开蹦床的过程中，一开始弹力大于重力，先向上加速，之后弹力小于重力，向上减速，所以加速度方向先向上后向下，先超重后失重，故D错误。故选A。 【题组训练2】许多商场安装了智能化的自动扶梯，无人乘行时扶梯运转得很慢，乘客站上扶梯时，扶梯会和乘客一起先慢慢加速一段时间，再匀速运行，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于乘客自己的重力 B．在加速阶段，乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力 C．在加速阶段，乘客对扶梯的压力等于乘客自己的重力 D．在加速阶段，乘客对扶梯的压力小于扶梯对乘客的支持力 【答案】B 【解析】ABC．在加速阶段，加速度有向上的分量，可知乘客超重，即乘客对扶梯的压力大于乘客自己的重力，选项AC错误，B正确； D．乘客对扶梯的压力与扶梯对乘客的支持力是相互作用力，总是等大反向，选项D错误。 故选B。 【题组训练3】2025年大火电影《哪吒之魔童闹海》中，哪吒驾驭风火轮飞行，如图所示，哪吒含装备在风火轮作用下竖直向上先加速再减速到最高点，然后再水平向右匀加速移动一段距离，空气阻力不能忽略。下列说法正确的是（　　） A．加速上升过程中，哪吒处于失重状态 B．减速上升过程中，哪吒处于超重状态 C．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力斜向右上方 D．水平移动过程中，风火轮对哪吒作用力竖直向上 【答案】C 【解析】AB．加速上升过程中，加速度向上，哪吒处于超重状态，减速上升过程中，加速度向下，哪吒处于失重状态，故AB错误； CD．水平匀加速移动过程中，根据受力分析和牛顿第二定律知，哪吒受到重力、风火轮的作用力以及水平向左的阻力，合力水平向右，所以风火轮对哪吒作用力应斜向右上方，故C正确、D错误。 故选C。 【题组训练4】2026年5月24日，搭载“神舟二十三号”载人飞船的运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，宇航员在火箭发射的过程中要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（     ） A．宇航员处于超重是因为其重力变大了 B．宇航员处于失重是因为其重力变小了 C．火箭加速上升时，宇航员自身重力大于座椅对其的支持力 D．火箭加速上升时，宇航员自身重力小于座椅对其的支持力 【答案】D 【解析】A．超重现象是指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，在此过程中宇航员真实的重力保持不变，并没有变大，故A错误； B．失重现象是指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，在此过程中宇航员真实的重力保持不变，并没有变小，故B错误； C．火箭加速上升时，宇航员具有竖直向上的加速度，设宇航员的质量为，加速度大小为，座椅对宇航员的支持力大小为，根据牛顿第二定律有，解得 可知，即宇航员自身重力小于座椅对其的支持力，故C错误； D．由对C选项的分析可知，火箭加速上升时具有竖直向上的加速度，宇航员自身重力小于座椅对其的支持力，处于超重状态，故D正确。故选D。 ▌题组02生活中的超重和失重现象的解释 1.生活中的电梯问题： （1）电梯向上加速或电梯向下减速运行过程中，加速度方向向上，电梯中的物体超重，即弹力大于重力 （2）电梯向上减速或电梯向下加速运行过程中，加速度a方向向下，电梯中的物体失重，即弹力小于重力 2.台秤、测力计等视重问题： 关于台秤、测力计等视重问题，实质上就是弹力与重力关系问题，可利用牛顿第二定律解释，总结如下： 特征 状态　 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 方向向上 F＝m(g＋a) ＞mg 向上加速或向下减速 失重 方向向下 F＝m(g－a) ＜mg 向下加速或向上减速 3.关于体育运动中的超重和失重现象 以跳远、跳高、跳绳和蹲起、摸高等体育运动为例，分析如下： ①蹬地起跳过程：先向上加速后向上减速，分析加速度方向先向上后向下，运动员会先超重后失重。②空中上升、下落过程：只受重力，方向向下 完全失重 ③落地缓冲过程：先向下加速后向下减速，分析加速度方向先向下后向上，运动员会先失重后超重。 除此之外，像蹦床运动、跳水、打球等，只要竖直方向有加、减速都会出现超重和失重现象。 【题组训练5】（多选）纵跳是体育运动的基本动作之一，可以分为原地纵跳和助跑纵跳。如图甲所示，人光脚在原地纵跳时，快速下蹲后立即蹬伸，在起跳过程中，人受到地面的支持力随时间变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的 B．人能够原地纵跳是由于地面对人的支持力大于人对地面的压力 C．在点人达到最大速度 D．曲线上的A点表示人下蹲至最低点 【答案】AC 【解析】A．地面对人的支持力是由于地面发生微小形变引起的，A正确； B．根据牛顿第三定律知，地面对人的支持力大小等于人对地面的压力大小，B错误； C．人处于C点时，加速起立结束，加速度为零，速度最大，C正确； D．人处于A点时，仍处于加速下蹲阶段，没有下蹲到最低点，D错误。 故选AC。 【题组训练6】蹦极是极具挑战的运动，参加体验的人身体绑着一条弹性绳，从平台上跳下，弹性绳由松弛逐渐被拉直，再被拉至最长，而后又向上弹回。人的整个运动过程认为是在同一竖直方向上，不考虑空气阻力作用。下列说法正确的是（　　） A．弹性绳刚被拉直时，人速度最快 B．弹性绳未被拉直之前，人处于失重状态 C．弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，加速度不为零 D．人向上弹回的过程中，人先做匀加速运动，再做匀减速运动 【答案】BC 【解析】A．弹性绳刚被拉直时，弹性绳拉力为0，人仍受向下的重力，加速度向下，还会继续加速，直到拉力等于重力时加速度为0，速度才达到最大值，A错误； B．弹性绳未被拉直前，人只受重力，加速度等于重力加速度、方向向下，人处于失重状态，B正确； C．弹性绳被拉到最长时，人下降到最低点，速度减为0；此时弹性绳拉力大于重力，合力向上，加速度向上，C正确； D．人向上弹回的过程中，弹性绳的拉力随伸长量变化，人的合力一直在变化，加速度也一直在变化，不可能做匀加速、匀变速运动，D错误。 故选 BC。 【题组训练7】如图所示为某运动员在10米跳台比赛时的情景（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　） A．起跳时跳台对运动员的弹力大于运动员对跳台的压力 B．运动员上升到最高点的一瞬间受到的合力为零 C．运动员从跳起后到入水前的过程中，先处于超重状态后处于失重状态 D．运动员从跳起后到入水前的过程中，一直处于失重状态 【答案】D 【解析】A．由牛顿第三定律可知起跳时跳台对运动员的弹力等于运动员对跳台的压力，故A错误； B．运动员上升到最高点的一瞬间只受到重力作用，运动员受到的合力不为零，故B错误； CD．运动员从起跳后到入水前的过程中只受重力，一直处于失重状态，故C错误，D正确。 故选D。 【题组训练8】跳跳杆是一种深受小朋友喜爱的弹跳器。可以自由伸缩的中心弹簧，一端固定在跳杆上，另一端固定在能沿跳杆上下滑动的踏板上，人在踏板上用力向下压缩弹簧，然后弹簧向上弹起，将人和跳跳杆带离地面。当某同学玩跳跳杆时从最高点竖直下落到最低点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是（　　） A．下落全过程中，该同学速度一直增大 B．下落全过程中，该同学加速度先增大后减小 C．下落全过程中，跳跳杆刚接触地面时，该同学速度最大 D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，该同学处于超重状态 【答案】D 【解析】ABC．下落全过程中，跳跳杆接触地面前，该同学和跳跳杆做自由落体运动，速度增大，加速度保持不变；跳跳杆接触地面后，一开始弹簧弹力小于该同学和踏板的总重力，该同学和踏板继续向下做加速度减小的加速运动；当弹簧弹力等于该同学和踏板的总重力时，该同学和踏板的速度达到最大；之后弹簧弹力大于该同学和踏板的总重力，加速度方向向上，则该同学和踏板将向下做加速度增大的减速运动，故下落全过程中，该同学速度先增大后减小，加速度先不变，再减小，最后增大，故ABC错误； D．下落全过程中，弹簧形变量最大时，加速度方向向上，该同学处于超重状态，故D正确。 故选D。 【题组训练9】如图所示，电梯的顶部挂有一个弹簧测力计，其下端挂了一个重物，电梯匀速直线运动时测力计的示数为。在某时刻测力计的示数变为，关于电梯的运动，下列说法正确的是（g取）（　　） A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为 B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为 C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为 D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为 【答案】BC 【解析】电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为，知重物的重力等于，当示数变为时，对重物有，解得，方向竖直向下，则电梯的加速度大小为，方向竖直向下，电梯可能向下做加速运动，也可能向上做减速运动，故B、C正确。 【题组训练10】如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　） A．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为） B．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma C．人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma D．人处于超重状态，人对体重计的压力大小为 【答案】D 【解析】由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态；以人为对象，根据牛顿第二定律可得 解得人受到的支持力大小为 根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为。 故选D。 ▌题组03 完全失重现象 方法指导： 1.完全失重：当物体竖直向下的加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象，与物体的运动速度的大小无关、速度的方向无关，只与加速度方向和大小a必须等于g有关。 2.在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等，但弹簧测力计可以测量弹力。 【题组训练11】如图所示，在盛水的塑料瓶底上扎几个小孔，水会从小孔流出。塑料瓶底距地高度，现将其自由释放，不计空气阻力，重力加速度取，下列说法正确的是（    ） A．塑料瓶的下落时间 B．塑料瓶落地时速度大小 C．下落过程中不会有水从小孔中流出 D．下落过程瓶中的水处于超重状态 【答案】C 【解析】A．塑料瓶做自由落体运动，则由自由落体运动的规律有 解得塑料瓶的下落时间为，故A错误； B．由自由落体运动速度与位移的关系式 解得塑料瓶落地时速度的大小为，故B错误； CD．当水瓶自由下落时，瓶和水的加速度均为，均处于完全失重状态，此时水对瓶底的压力为0，所以不会有水从小孔中流出，故C正确，D错误； 故选C。 【题组训练12】蹦极是一项非常刺激的体育运动。某人身系弹性绳自高空p点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊时的位置，人在从p点下落到最低点c点的过程中，下列说法错误的是（　　）    A．在pa段做自由落体运动，处于完全失重状态 B．在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力，速度先增大后减小，加速度先减小后增大 C．在b点速度最大，加速度为零 D．在c点，速度为零，处于平衡状态 【答案】D 【解析】A．a点是弹性绳的原长位置，故a点之前人只受重力，人做自由落体运动，处于完全失重状态，故A正确，不符合题意； B．在ac段绳的拉力先小于人的重力后大于人的重力，由牛顿第二定律知加速度先减小后增大，物体先加速运动，后减速运动，所以速度先增大后减小，故B正确，不符合题意； C．b是人静止悬吊时的位置，所以此点拉力等于重力，此位置加速度为零，速度最大，故C正确，不符合题意； D．c是人所到达的最低点，故c点速度为零，但受到合力不为零，有向上的加速度，故D错误，符合题意。 故选D。 【题组训练13】2026年8月17日，搭载着3名英雄航天员的神舟十二号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十二号返回任务取得圆满成功，航天员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升时，航天员处于超重状态 B．火箭加速上升时，航天员对座椅的压力小于自身重力 C．在飞船绕地球运行时，航天员处于完全失重状态，则航天员的重力消失了 D．飞船落地前减速下落时，航天员处于失重状态 【答案】A 【解析】AB．火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，故A正确，B错误； C．航天员处于完全失重状态时，仍然受重力，故C错误； D．飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知航天员受到的支持力大于自身的重力，航天员处于超重状态，故D错误。 故选A。 【题组训练14】如图所示，在“天宫课堂”中，航天员王亚平将乒乓球完全浸没在水中，乒乓球停留在了水中。合理的解释是（　　） A．乒乓球不受任何力的作用 B．在太空乒乓球的惯性变大 C．在太空失重环境下浮力几乎消失 D．在太空失重环境下受到地球引力为零 【答案】C 【解析】AD．在太空中乒乓球仍受地球的引力作用，故AD错误；B．惯性只与质量有关，乒乓球质量不变，则在太空乒乓球的惯性不变，故B错误；C．在太空中乒乓球处于完全失重状态，和重力有关的一切现象会消失，则在太空失重环境下浮力几乎消失，故C正确。故选C。 ▌题组04 利用图像解释超重和失重现象 （1）利用运动图像分析： v-t 图像的斜率的大小代表加速度大小； ；斜率的正负代表加速度方向（规定向上为正） 利用加速度的方向判断超重或失重，利用牛顿第二定律 ，求弹力的大小即视重. （2）利用力的图像分析： F-t 图像（支持力或拉力随时间变化），台秤示数、拉力传感器图像，纵坐标就是视重FN 。 ①先找静止段：此时 ，读出物体实重 ②对比各时间段的 和 ： →超重，向上； →失重，向下； →完全失重，向下；由 ，求加速度大小。 （3）解题步骤： ① 看清坐标轴：区分是 还是 ，明确正方向 ② 分段研究：图像折点为运动阶段分界点，一段一段分析 ③ 求加速度大小：v-t 看斜率；F-t 利用牛顿第二定律求 a ④ 利用加速度的方向判断超重、失重 【题组训练15】．工厂有一台地磅，一工人从台阶跳到地磅上。从工人离开台阶开始计时，与地磅相连的电脑显示了地磅所受压力随时间的变化情况如图所示。已知重力加速度，下列说法正确的是（　　） A．时间内工人的加速度为0 B．时间内工人处于超重状态 C．时间内工人处于超重状态 D．时刻工人的加速度大小为 【答案】C 【解析】A．时间内工人在空中运动，则加速度为g，选项A错误； B．时间内工人先失重后超重，选项B错误； C．时间内支持力大于重力，则工人处于超重状态，选项C正确； D．时刻工人的加速度大小为，选项D错误。 故选C。 【题组训练16】起重机吊着货物在竖直方向做直线运动，货物的位移随时间变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（    ） A．若货物在时间内处于超重状态，则货物一定是向下运动的 B．若货物在时间内处于失重状态，则货物一定是向下运动的 C．在时间内，起重机对货物的拉力一定越来越小 D．货物在时间内的平均速度小于时间内的平均速度 【答案】A 【解析】A．若货物在0∼t3时间内处于超重状态，加速度向上，位移随时间变化图像的斜率越来越小，则速度越来越小，则货物一定是向下做减速运动，故A正确； B．若货物在时间内处于失重状态，则加速度向下，再由速度减小，则货物一定向上减速运动，故B错误； C． 仅由图像无法判断出货物是否做匀变速直线运动，起重机对货物的拉力可能是恒力，也可能是变力，故C错误； D．根据，两端时间内位移相同，t1∼t2的时间小于t2∼t3的时间，货物在时间内的平均速度大于时间内的平均速度，故D错误。 故选 A。 【题组训练17】如图（a）中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图（b）为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像（竖直向上为正方向），根据图像可知下列判断正确的是（　　） A．在钢索最容易发生断裂 B．材料处于完全失重状态 C．材料处于超重状态 D．36s时材料离地面的距离最大 【答案】D 【解析】D．由图像可知，内材料一直向上运动，后材料向下运动，所以36s时材料离地面的距离最大，故D正确； AC．由图像可知，内材料向上加速运动，处于超重状态，内材料向上匀速运动，处于平衡状态；内材料向上减速运动，处于失重状态；内材料向下加速运动，处于失重状态；则内钢索的张力最大，钢索最容易发生断裂，故AC错误； B．根据图像的斜率表示加速度，可知内材料的加速度为 可知材料处于失重状态，但不是处于完全失重状态，故B错误。 故选D。 【题组训练18】某同学用手机的加速度传感器测量了电梯运行过程中的加速度，得到了图甲所示的图线（规定竖直向上为正方向），为了简化问题研究，将图线简化为图乙所示的图像。已知t=0时电梯处于静止状态，则以下判断正确的是（　　） A．t=5s时电梯处于失重状态 B．8~9s内电梯在做减速运动 C．10~15s内电梯在上行 D．t=6.5s时电梯速度最大 【答案】C 【解析】A．由图乙可知，t=5s时加速度方向向上，即电梯处于超重状态，故A错误； B．由图乙可知，8~9s内加速度方向向上，结合电梯前面的运动可知，8~9s内电梯在做加速度减小的加速运动，故B错误； C．由图乙可知，10~15s内电梯加速度为0，且0~10s内电梯一直向上运动，所以10~15s内电梯在上行，故C正确； D．由图乙可知，t=9.0s时，电梯的速度最大，故D错误。故选C。 精选精练 自我检测 一、单选题 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 【答案】A 【解析】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.在身体素质测试“原地纵跳摸高”项目中，某同学按要求所做的四个动作过程如图所示，其中人处于超重状态的过程是 (　 　) 【答案】C 【解析】静止站立时，人的加速度为零，处于平衡状态，故A错误；加速下蹲时，人有竖直向下的加速度，处于失重状态，故B错误；加速上升时，人有竖直向上的加速度，处于超重状态，故C正确；离地上升时，人只受到重力，加速度等于重力加速度，处于完全失重状态，故D错误。 3.图示为宁波方特游乐园中的一个游乐项目“大摆锤”，该项目会让游客体会到超重与失重带来的刺激。以下关于该项目的说法正确的是（　　）    A．当摆锤摆动到最高点时，游客会体会到明显的超重 B．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的失重 C．当摆锤摆动到最低点时，游客会体会到明显的超重 D．当摆锤摆动到最低点时，游客可能会体会到完全失重 【答案】C 【解析】当摆锤由最高点向最低点摆动时，先具有向下的加速度分量，后有向上的加速度分量，即游客先体会到失重后体会到超重。当摆锤摆动到最低点时，具有方向向上的最大加速度，此时游客体会到明显的超重。故选C。 4.某海洋馆中的“海豚顶球”节目因其互动性强而深受小朋友们的喜爱。如图所示为一海豚把球顶向空中，并等其落下。下列说法正确的是（　　） A．球在最高点时受到重力和海豚对它的顶力作用 B．球在最高点时速度和加速度都为零 C．球在上升过程中处于超重状态 D．球在下落过程中处于失重状态 【答案】D 【解析】A．海豚把球顶向空中后，球只在重力作用下运动，球在最高处只受到重力，故A错误； B．球上升到最高点时只受重力作用，速度为零，加速度为g，故B错误； C．球在上升过程中只受到重力的作用，有向下的加速度，处于失重状态，故C错误； D．球在下落过程中只受到重力的作用，加速度为g，加速度的方向向下，处于失重状态，故D正确。 故选D。 5.在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示，在这段时间内下列说法中正确的是（　　） A．晓敏同学所受的重力变小了 B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C．电梯一定在竖直向下运动 D．电梯的加速度方向一定竖直向下 【答案】D 【解析】A．体重计示数是40kg，示数小于体重，说明晓敏对体重计的压力小于重力，并不是体重变小，体重应该不变，故A错误； B．晓敏对体重计的压力和体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误； CD．因为人处于失重状态，则加速度向下，电梯可能向下加速，也可能向上减速，故C错误，D正确。 故选D。 6.某次实验，小明同学站在力传感器上进行起立、下蹲的动作，得到如图所示的力随时间变化的图像，下列说法能正确反映小明动作的是（　　） A．先起立，后下蹲 B．先下蹲，后起立 C．先起立，后下蹲，接着起立，再下蹲 D．先下蹲，后起立，接着下蹲，再起立 【答案】B 【解析】由图可知，前一过程中，某同学所受支持力先小于重力，再大于重力，即加速度先向下，再向上；后一过程中，某同学所受支持力先大于重力，再小于重力。 而起立过程为加速上升和减速上升；下蹲过程为加速下降和减速下降。可知，该同学先下蹲，后起立。 故选B。 7.小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是（　　） A.由图甲可知电梯此时一定处于静止状态 B．由图乙可知小明此时一定向下加速运动 C．由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态 D．由图乙可知电梯此时的加速度约为0.7 m/s2 【答案】D 【解析】A．由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A错误； BC．由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B错误；C错误； D．此时小明受到的支持力大小为,则加速度大小为，D正确。 故选D。 8.如图所示，人站在地板水平的电梯内的台秤上， 人与电梯相对静止一起运动，如果人对台秤的压力大小为F1，台秤对人的支持力大小为F2，人受到的重力大小为G，则下列说法正确的是（　　）    A．当电梯加速上升时，F1小于G B．当电梯减速上升时，F1小于F2 C．F1和F2是一对平衡力 D．F1和F2不能求合力 【答案】D 【解析】A．当电梯加速上升时，加速度向上，人超重，则F1大于G，选项A错误； BCD．因F1与F2是一对相互作用力，则无论电梯如何运动，F1与F2大小总相等，因两者作用在两个物体上，则F1和F2不能求合力，选项BC错误，D正确。 故选D。 9.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的“·”表示人的重心。图乙是根据力传感器采集到的数据画出的力—时间图像。两图中a~g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。根据图像可知（　　） A．d点位置对应人处于跳起的最高点 B．c点位置对应人处于失重状态 C．b点位置对应人处于下蹲过程的最低点 D．b点位置对应人处于失重状态 【答案】D 【解析】AB．由题图乙可知，人的重力约为500 N，d、c点位置人所受支持力大于重力，尚未离地，且人的加速度向上，处于超重状态，A、B错误； CD．b点位置人所受支持力小于重力，人的加速度向下，处于失重状态，且b点位置对应人处于下蹲过程，加速度方向向下，处于减速阶段，还没有到达最低点，C错误，D正确。 故选D。 10.一名质量为m的乘客，乘坐电梯从一层到六层，如图所示。已知重力加速度大小g，当电梯以加速度a匀加速上升时，则人对电梯的压力大小和方向正确的是（　　） . A．大小为，方向为竖直向下 B．大小为，方向为竖直向下 C．大小为，方向为竖直向上 D．大小为mg，方向为竖直向上 【答案】A 【解析】以人为研究对象，根据牛顿第二定律 解得F＝mg+ma 根据牛顿第三定律可知人对电梯的压力大小为mg+ma，方向竖直向下。 故选A。 11.如图所示是我校年轻老师施老师正在用力蹬地起跳用头去撞击悬挂在树上的“大粽子”，喻意“高中”。空气阻力忽略不计，以上说法正确的是（　　） A．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他对地面的压力 B．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力大于他所受的重力 C．施老师起跳后到达最高点时，速度和加速度都为零 D．施老师起跳后在空中的运动过程中，先超重后失重 【答案】B 【解析】A．施老师用力蹬地时，地面对他的支持力等于他对地面的压力，是相互作用力，故A错误； B．施老师用力蹬地时，合力向上，地面对他的支持力大于他所受的重力，故B正确； C．施老师起跳后到达最高点时，速度为零，加速度为重力加速度不是零，故C错误； D．施老师起跳后在空中的运动过程中，只受重力作用，始终处于失重状态，故D错误。 故选B。 12.2024年8月10日，在巴黎奥运会男子102公斤级举重比赛中，中国选手刘焕华不负众望，夺得金牌。抓举的过程如图所示，首先刘焕华用双手迅速提起杠铃至胸前，然后迅速下蹲，“钻到”杠铃底下，两臂呈八字形托住杠铃，最后缓缓站立。关于举重的过程，下列说法正确的是（　　） A．刘焕华将杠铃提至胸前的过程中，杠铃先失重后超重 B．刘焕华对杠铃的作用力小于杠铃对刘焕华的作用力 C．整个过程中刘焕华两手对杠铃的力始终不小于杠铃的重力 D．刘焕华两臂呈八字形托住杠铃静止时，两臂夹角越大，每条手臂对杠铃的作用力越大 【答案】D 【解析】A．刘焕华将杠铃提至胸前的过程中，杠铃先加速上升后减速上升，先超重后失重，故A错误； B．刘焕华对杠铃的作用力与杠铃对刘焕华的作用力是一对相互作用力，大小相等，故B错误； C．杠铃减速上升过程，加速度竖直向下，刘焕华两手对杠铃的力小于杠铃的重力，故C错误； D．刘焕华两臂呈八字形托住杠铃静止时，受力分析如图 可得解得可知两臂夹角越大，每条手臂对杠铃的作用力越大，故D正确。 故选D。 13.图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度。根据图像分析可知（　　） A．到的过程中，人先处于超重状态 B．人的重力可由点读出，约为 C．点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点 D．人上升的最大高度约为 【答案】D 【解析】AB．人的重力从a点读出约为1000N，质量约为100kg；b到c的过程中，压力从400N增加到2000N，压力先小于重力后大于重力，所以人先处于失重状态再处于超重状态，故AB错误； C．f点对应的压力最大，大于重力，则人处于超重状态，肯定不是上升到最高点，故C错误； D．从d点到e点人在空中运动，人在空中运动的时间t=2.5s-2s=0.5s 人上升的最大高度约为，故D正确。 故选D。 14.北京时间2024年7月27日，巴黎奥运会女子双人三米跳板决赛，陈艺文和昌雅妮夺得金牌，中国跳水梦之队迎来开门红。运动员站在跳板上下蹲起跳，跳板的形变示意图如图所示，其中位置为平衡位置，则运动员处于失重状态的过程是（　　） A．由位置到位置 B．由位置到位置 C．由位置到位置 D．由位置到位置 【答案】B 【解析】对运动员受力分析可知，由位置到位置，运动员具有向下的加速度，处于失重状态，而其余过程运动员具有向上的加速度，处于超重状态。 故选B。 15.如图甲为一个同学站在地秤上研究下蹲和起立过程中的超重和失重现象，通过力传感器采集的图像如图乙所示，下列说法错误的是（     ） A．图示段为下蹲过程，先加速后减速 B．图示B时刻为起立过程，且速度最大 C．下蹲过程中，同学处于先超重后失重 D．可以估算出起立和下蹲过程中的最大加速度 【答案】C 【解析】ABC．下蹲过程，先向下加速运动，再向下减速运动，故加速度先向下后向上，先失重后超重；起立过程，先向上加速，再向上减速运动，加速度先向上后向下，先超重后失重；则段为起立过程，段为下蹲过程，图示时刻，同学向上速度最大，故AB正确，C错误； D．由图像可以读出最大支持力约900N和最小支持力约250N，重力为600N，根据牛顿第二定律可以估算出起立和下蹲过程中的最大加速度分别为，，故D正确。 本题选不正确的，故选C。 16.图甲中，某高中生做双手引体向上，用压力传感器记录了一段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25kg B．1～2s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 C．5～6s内，该同学经历了先失重、后超重的状态 D．0～8s内，该同学进行了先拉起身体、后放下身体的动作 【答案】B 【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．1s~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．5～6s内，从传感器示数可知，支持力先大于重力，处于超重状态，之后支持力小于重力，处于失重状态，故C错误； D． 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，1s时人放下身体，2s时过程结束。内，该同学进行了先放下身体的动作、后拉起身体，故D错误。故选B 17.如图所示，一个质量为3m的箱子放在台秤的托盘上，箱内有一质量为m的圆环A，A的上端用轻弹簧与箱子的顶部连接，A的下端用细线系在箱子的底部，细线绷紧，拉力大小为mg，整个系统处于静止状态。现将细线剪断，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．剪断细线前，台秤读数为3mg B．剪断细线的瞬间，台秤读数不变 C．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，台秤读数将一直增大 D．剪断细线后，圆环A向上运动至最高点的过程中，圆环A将先超重后失重 【答案】D 【解析】A．未剪断绳子前，对圆环和箱子整体分析，可知台秤示数，故A错误； B．剪断细线的瞬间，细线对箱子向上的拉力消失，弹簧弹力在瞬间不发生变化，导致箱子对台秤的压力增大，因此台秤的读数将突然变大，故B错误； CD．剪断细绳前，对圆环进行受力分析可知，圆环受到重力、细绳的拉力和弹簧的弹力的作用受力平衡，所以，剪断细线的瞬间，对圆环进行受力分析有，解得，且方向竖直向上，由此可知圆环向上先做加速运动后做减速运动，整个系统先处于超重后处于失重状态，所以台秤读数先变大后变小，故C错误，D正确。故选D。 18.如图，一蹦床运动员从蹦床正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触蹦床后把蹦床压缩到一定程度后停止下落，不计空气阻力。在运动员下落的这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．运动员速度先增大后减小，接触蹦床瞬间速度最大 B．运动员接触蹦床后加速度方向变为竖直向上 C．运动员从B处到C处，先失重后超重 D．运动员从B处到C处，其加速度先增大后减小 【答案】C 【解析】A． 运动员从A到B做自由下落，速度持续增大；接触蹦床后，初始阶段蹦床的弹力小于重力，合力仍竖直向下，速度会继续增大，直到弹力与重力大小相等的位置时速度才达到最大值，并非接触蹦床的B点速度最大。故A错误； B． 运动员刚接触蹦床的初始阶段，蹦床形变量小、弹力小于重力，合力方向仍竖直向下，加速度方向竖直向下；只有当弹力大于重力后，加速度才变为竖直向上。故B错误； C． 从B到C的过程中，弹力小于重力时，合力向下，加速度向下，运动员处于失重状态；弹力大于重力时，合力向上，加速度向上，运动员处于超重状态。 因此该过程先失重后超重，故C正确。 D． 从B到C，蹦床的形变量持续增大，蹦床弹力随形变量增大而增大，合力变化为：从初始的竖直向下、大小为g的重力，逐渐减小到0，再反向竖直向上、逐渐增大；对应的加速度是先向下逐渐减小，后向上逐渐增大，并非先增大后减小。故D错误。 故选C。 二、多选题 19.如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用计算机采集到的压力传感器读数F随时间t变化的图像如图乙，下列说法正确的是（　　） A．该同学重力约为500N B．下蹲过程中该同学始终处于失重状态 C．该同学完成了一次下蹲再起立的动作 D．起立过程中该同学对传感器的压力小于传感器对该同学的支持力 【答案】AC 【解析】A．由图可知平衡时压力传感器的示数为500N，则该同学重力约为500N，故A正确；B．下蹲过程中该同学先处于失重状态，再处于超重状态，故B错误；C．人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做了一次下蹲再起立的动作，故C正确；D．该同学对传感器的压力和传感器对该同学的支持力是相互作用力，大小相等，故D错误；故选AC。 20.2024年3月25日国际体联蹦床世界杯科特布斯站比赛，中国蹦床队夺得3金2银的优异成绩。若一位蹦床运动员仅在竖直方向上运动，蹦床对运动员的弹力F随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来如图所示。运动过程中不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．6.6s时运动员的运动方向向下 B．运动员在6～6.6s内处于超重状态 C．运动员在0～12s内的最大加速度大小为30m/s2 D．运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为3.2m 【答案】BC 【解析】A．6.6秒到6.8秒传感器压力小于500N，6.8-8.4做竖直上抛运动，由此可知 6.6秒运动员运动方向向上，故A错误； B．6秒到6.6秒内所受弹力大于500N大于自身重力处于超重状态，故B正确； C．0到12秒内所受弹力最大为2000N，加速度最大解得a=30m/s2故C正确； D．由图可知从6.8秒到8.4秒做竖直上抛运动，即上升、下降的过程一共是1.6s，所以单程的时间为0.8s，根据位移-时间公式 根据对称性可得运动员在6.8～8.4s内离开蹦床运动的路程为6.4m，故D错误。 故选BC。 21.如图甲所示是创造了中国载人深潜新纪录的“奋斗者号”潜水器，当前“奋斗者号”完成下潜任务后，要沿竖直方向上浮返回水面，其上浮的图像如图乙所示。已知“奋斗者号”在内的总质量为，下潜时通过吸入或排出海水改变自身总重，但艇身体积不变，且海水密度均匀，则下列说法正确的是（　　） A．内，“奋斗者号”处于超重状态 B．内，“奋斗者号”的加速度大小为 C．内，“奋斗者号”的总质量大于 D．内，“奋斗者号”上浮的深度为 【答案】AC 【解析】A．内，“奋斗者号”加速向上运动，则处于超重状态，选项A正确； B．内，“奋斗者号”的加速度大小为，选项B错误； C．内加速上升，浮力大于重力；内，“奋斗者号”匀速运动，浮力等于重力；因浮力不变，可知内的总质量大于，选项C正确； D．内，“奋斗者号”上浮的深度为，选项D错误。 故选AC。 22.如图甲，轻弹簧上端固定在升降机顶部，下端悬挂重为G的小球，小球随升降机在竖直方向上运动．t=0时，升降机突然停止，其后小球所受弹簧的弹力F随时间t变化的图象如图乙，取F竖直向上为正，以下判断正确的是 A．升降机停止前一定向上运动 B．时间内，小球先处于失重状态，后处于超重状态 C．时间内，小球向下运动，在两时刻加速度相同 D．时间内，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化 【答案】AD 【解析】A．由F-t图线可知，升降机突然停止时，弹簧的弹力在0-t0时间内由G减小到零，可知小球向上运动，可知升降机停止前一定向上运动，选项A正确； B．t0时刻弹簧的拉力是0，所以t0时刻弹簧处于原长状态；由于t0时刻之后弹簧的拉力又开始增大说明弹簧开始变长，所以t0～2t0时间小球向下运动，2t0时刻小球到达原来的位置，t0～2t0时间内小球向下运动，拉力小于重力，加速度向下，所以小球始终处于失重状态，故B错误； C．t0～2t0时间拉力小于重力，小球处于失重状态，加速度的方向向下，2t0～3t0时间拉力大于重力，加速度的方向向上，在两时刻加速度不相同，故C错误； D．3t0～4t0时间内，弹簧的拉力减小，小球向上运动，重力做负功，重力势能增大，弹力做正功，弹簧势能减小，动能增大，根据系统机械能守恒得知，弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量，弹簧弹力做的功大于小球动能的变化．故D正确。故选AD。 23.一名乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。下列说法正确的是（　　） A．t1~t2时间内，乘客的速度一直不变 B．t2-t3时间内，乘客的速度一直增大 C．t1~t2时间内，乘客对电梯压力大于乘客重力 D．t2~t3时间内，乘客对电梯压力小于乘客重力 【答案】AD 【解析】AC．因x-t图像的斜率等于速度，则在 t1~t2时间内，电梯匀速上升，乘客的速度一直不变，乘客对电梯压力等于乘客重力，选项A正确，C错误； BD．t2-t3时间内，电梯减速向上运动，乘客的速度一直减小，加速度向下，乘客失重，即乘客对电梯压力小于乘客重力，选项B错误，D正确。故选AD。 24.一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图（规定竖直向下为正方向，不计空气阻力），图中时刻、、、、、为已知，段和段为直线，则根据此图像可知（　　） A．时间段内，小孩始终处于失重状态 B．时刻，小孩运动到最低点 C．时间段内，小孩始终处于超重状态 D． t5～t6时间段内，小孩始终处于完全失重状态 【答案】ACD 【解析】A．根据速度时间图像斜率表示加速度可知，0～t2时间内小孩向下做加速运动，加速度向下，始终处于失重状态，故A正确； B．时刻，小孩的速度仍然向下，并没有运动到最低点，故B错误； C．在t2～t4时间内，加速度为负值，说明加速度向上，小孩处于超重状态，故C正确； D．t5～t6时间段内图像斜率为正值，而且不变，说明加速度向下，并保持不变，说明小孩离开了蹦床，只受重力，加速度向下且为重力加速度，处于完全失重状态，故D正确。故选ACD。 三、解答题 25.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）。 【答案】(1)5.0 (2) 失重 1.0 【解析】（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 26.一名质量为60kg的工人，站在竖直向上运动着的升降机底板上。他看到升降机上挂着一个重物的弹簧测力计的示数为40N，已知该重物的质量为5kg。 弹簧测力计的质量忽略不计。（g取） （1）先根据受力情况判断重物的加速度的方向，并指出重物是处于超重状态还是失重状态。，再求出重物的加速度的大小。 （2）这时该工人对升降机底板的压力是多大？ （3）如果悬挂测力计的悬线突然从A点断开，则此时重物的加速度有何变化？    【答案】（1）向下；失重状态；；（2）480N；（3）重物的加速度立即变为，方向竖直向下 【解析】（1）以重物为研究对象，重物受向下的重力，向上的拉力F，由于重物的重力大于弹簧的拉力F，因此重物所受合力方向向下，即重物的加速度方向应向下，重物处于失重状态。 由牛顿第二定律有 所以 （2）以人为研究对象，人受到重力，底板的支持力，由牛顿第二定律有 得 由牛顿第三定律知，人对升降机底板的压力大小为480N。 （3）悬线突然断开，则此时重物的加速度立即变为重力加速度，即大小是，方向竖直向下。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $