2020-2021學年高一物理卓越同步講義（新教材人教A版必修第一冊）第四章運動和力的關系4.7超重和失重一．知識點歸納1．實重與視重實重：物體實際所受的重力．物體所受重力不會因物體運動狀態的改變而變化．視重：當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力．超重與失重不是重力本身變了，而是物體對懸掛物的拉力或對水平支持物的壓力發生了變化，即“視重”變化了．若彈力大于重力是超重，反之則是失重．2．超重、失重的比較特征狀態加速度壓力(拉力)運動情況受力示意圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運動超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下減速失重向下F＝m(g－a)＜mg向上減速或向下加速完全失重a＝gF＝0自由落體，拋體，正常運行的衛星等3.求解超重與失重問題的基本思路超重和失重問題實質上就是牛頓第二定律應用的延續，解題時仍應抓住加速度這個關鍵量．具體方法是：(1)分析物體運動的加速度方向；(2)判斷物體處于超重(或失重)狀態；(3)利用牛頓第二定律分析和求解．二、題型分析題型一對超、失重狀態的判斷【例1】某同學利用體重計研究超重與失重現象．在一次實驗中，她先蹲在體重計上，在她由穩定的蹲姿變化到穩定站姿的過程中，下列說法正確的是()A．該同學處于超重狀態B．該同學處于失重狀態C．體重計示數先減小后增大D．體重計示數先增大后減小題型二超、失重現象中的計算【例2】(多選)(2019-2020學年·石家莊期末)小明站在電梯內的體重計上，電梯靜止時體重計示數為50kg，若電梯在豎直方向運動過程中，他看到體重計的示數為45kg時，取重力加速度g＝10m/s2.下面說法中正確是()A．電梯可能在加速上升，加速度大小為9m/s2B．電梯可能在加速下降，加速度大小為1m/s2C．電梯可能在減速上升，加速度大小為1m/s2D．電梯可能在減速下降，加速度大小為9m/s2題型三超、失重現象中的圖象分析【例3】某實驗小組利用DIS系統觀察超重和失重現象．他們在學校電梯房內做實驗，在電梯天花板上固定一個力傳感器，測量掛鉤向下，并在掛鉤上懸掛一個重為10N的鉤碼，在電梯運動過程中，計算機顯示屏上顯示出如圖所示圖象，以下根據圖象分析所得結論錯誤的是()A．該圖象顯示出了力傳感器對鉤碼的拉力大小隨時間的變化情況B．從時刻t1到t2，鉤碼處于失重狀態，從時刻t3到t4，鉤碼處于超重狀態C．電梯可能先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后靜止D．電梯可能先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后靜止【技巧總結】(1)拉力大于重力處于超重狀態，拉力小于重力處于失重狀態．(2)超重時電梯可能向上加速運動，也可能向下減速運動．(3)失重時，電梯可能向下加速運動，也可能向上減速運動．題型四完全失重現象的判斷【例4】(2019-2020學年·閔行一模)某同學找了一個用過的“易拉罐”在靠近底部的側面打了一個洞，用手指按住洞，向罐中裝滿水，然后將易拉罐豎直向上拋出，空氣阻力不計，則下列說法正確的是()A．易拉罐上升的過程中，洞中射出的水的速度越來越快B．易拉罐下降的過程中，洞中射出的水的速度越來越快C．易拉罐上升、下降的過程中，洞中射出的水的速度都不變D．易拉罐上升、下降的過程中，水不會從洞中射出【提升總結】判斷超重、失重狀態的方法從受力的角度判斷當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態，小于重力時處于失重狀態，等于零時處于完全失重狀態從加速度的角度判斷當物體具有向上的加速度時處于超重狀態，具有向下的加速度時處于失重狀態，向下的加速度為g時處于完全失重狀態從速度變化角度判斷(1)物體向上加速或向下減速時，超重(2)物體向下加速或向上減速時，失重課堂訓練1.應用物理知識分析生活中的常見現象，可以使物理學習更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出．對此現象分析正確的是()A．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態B．手托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度2.(2019-2020學年·東勝校級月考)關于超重和失重的下列說法中，正確的是()A．物體向上運動時處于超重狀態，物體向下運動時處于失重狀態B．處于完全失重狀態的物體一定是向下運動C．超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了D．物體做自由落體運動時處于完全失重狀態3．(2019-2020學年·相城校級月考)下列關于超重、失重現象的描述中，正確的是()A．電梯正在減速上升，人在電梯中處于超重狀態B．電梯正在加速下降，人在電梯中處于失重狀態C．舉重運動員托舉杠鈴保持靜止，運動員處于超重狀態D．列車在水平軌道上加速行駛，車上的人處于超重狀態4．(2019-2020學年·上海二模)如圖所示，小芳在體重計上完成下蹲動作．下列F－t圖象能反映體重計示數隨時間變化的是()5.如圖所示，電梯與水平地面成θ角，一人靜止站在電梯水平梯板上，電梯以恒定加速度a啟動過程中，水平梯板對人的支持力和摩擦力分別為FN和f.若電梯啟動過程中的加速度減小為eq\f(a,2)，則下面結論正確的是()A．水平梯板對人的支持力變為eq\f(FN,2)B．水平梯板對人的摩擦力變為eq\f(f,2)C．電梯加速啟動過程中，人處于失重狀態D．水平梯板對人的摩擦力和支持力之比為eq\f(f,FN)四、課后提升作業1．(2019-2020學年·浙江模擬)超重與失重是宇航員生活和工作中的兩大難題．實際上，在我們的生活中也充滿了超重和失重．假如某同學家住10樓，那么，他從一樓開始坐電梯回家的過程中，體驗到的將是()A．先超重，后等重，再失重B．先失重，后等重，再超重C．一直超重D．一直失重2．(2019-2020學年·黃陵校級期末)下列關于超重和失重的說法中，正確的是()A．物體處于超重狀態時，其重力增加了B．物體處于完全失重狀態時，其重力為零C．物體處于超重或失重狀態時，其慣性比處于靜止時增加或減小了D．物體處于超重或失重狀態時，其重力都沒有變化3.(2019-2020學年·平谷期末)如圖所示為游樂場中的一種大型游樂設施跳樓機，它可以使人體驗超重和失重．參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由升降機從靜止開始經歷加速、勻速、減速過程，將座椅提升到一定高度處，然后由靜止釋放，落到一定位置時，制動系統啟動，座椅做減速運動，到達某一高度時停下．在上述過程中，關于座椅中的人所處的狀態，下列判斷正確的是()A．座椅在整個上升的過程中人都處于超重狀態B．座椅在減速上升的過程中人處于超重狀態C．座椅在整個下降的過程中人都處于失重狀態D．座椅在減速下降的過程中人處于超重狀態4．(2019-2020學年·宿遷期末)2018年12月8日2時23分，中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功發射嫦娥四號探測器，開啟了月球探測的新旅程．若運載火箭在發射升空過程中，探測器先做加速運動，后做減速運動．下列說法正確的是()A．探測器在加速過程中慣性變大B．探測器先處于超重狀態，后處于失重狀態C．探測器先處于失重狀態，后處于超重狀態D．在加速過程，火箭對探測器作用力大于探測器對火箭的作用力5．(2019-2020學年·東勝校級月考)質量為60kg的人在電梯里站在體重計上與電梯一起勻加速上升，電梯的加速度為5m/s2，則體重計的讀數應為(g＝10m/s2)()A．60kg B．90kgC．65kg D．30kg6.如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景．宇航員在火箭發射與飛船回收的過程中均要經受超重與失重的考驗，下列說法正確的是()A．火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態B．火箭加速上升時的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力C．飛船加速下落時，宇航員處于超重狀態D．飛船落地前減速下落時，宇航員對座椅的壓力大于其重力7．(2019-2020學年·華寧校級月考)某人在地面上用彈簧秤稱得其體重為490N．他將彈簧秤移至電梯內稱其體重，t0至t3時間段內彈簧秤的示數如圖所示，則電梯運行的v－t圖象可能是(取電梯向上運動的方向為正)()8.如圖所示，一乒乓球用細繩系于盛有水的容器底部，某時刻細繩斷開，在乒乓球上升到水面的過程中，臺秤示數()A．變大 B．不變C．變小 D．先變大后變小9．(2019-2020學年·浙江模擬)如圖所示，一輕質彈簧上端固定在升降機的天花板上，下端掛一小球，在升降機勻速豎直下降過程中，小球相對于升降機靜止，若升降機突然停止運動，設空氣阻力可忽略不計，彈簧始終在彈性限度內，且小球不會與升降機的內壁接觸，則小球在繼續下降的過程中()A．小球的加速度逐漸減小，小球處于失重狀態B．小球的加速度逐漸增大，小球處于超重狀態C．小球的速度逐漸減小，小球處于失重狀態D．小球的速度逐漸增大，小球處于超重狀態10．(2019-2020學年·云南二模)如圖所示，臺秤上放一個木箱，木箱內有質量分別為m1和m2的兩物體P、Q，用細繩通過光滑定滑輪相連，m1＞m2.現剪斷Q下端的細繩，在P下落但還沒有到達箱底的過程中，臺秤的示數與未剪斷前的示數相比將()A．變大 B．變小C．不變 D．先變小后變大11．為了節省能量，某商場安裝了智能化的電動扶梯，無人乘行時，扶梯運轉得很慢，有人站上扶梯時，它會先慢慢加速，再勻速運轉．一顧客乘扶梯上樓，恰好經歷了這兩個過程，如圖所示．則在加速過程中，下列說法中正確的是()A．顧客受到三個力的作用B．顧客處于超重狀態C．扶梯對顧客沒有摩擦力的作用D．顧客對扶梯的壓力等于顧客的重力12.(2019-2020學年·山東青島高一月考)如圖所示，小球B放在真空容器A內，球B的直徑恰好等于正方體A的邊長，將它們以初速度v0豎直向上拋出，下列說法中正確的是()A．若不計空氣阻力，上升過程中，A對B有向上的支持力B．若考慮空氣阻力，上升過程中，A對B的壓力向下C．若考慮空氣阻力，下落過程中，B對A的壓力向上D．若不計空氣阻力，下落過程中，B對A沒有壓力13．某人在以a＝0.5m/s2的加速度勻加速下降的升降機中最多可舉起m1＝90kg的物體，則此人在地面上最多可舉起多少千克的物體？若此人在一勻加速上升的升降機中最多能舉起m2＝40kg的物體，則此升降機上升的加速度為多大？(g取10m/s2)14.某同學設計了一個測量長距離電動扶梯加速度的實驗，實驗裝置如圖1所示．將一電子