1、1专题 13 超重和失重1超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化（即“视重”发生变化）。2只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。3尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于 ma。5物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系。下表列出了加速度方向与物体所处
2、状态的关系。加速度 超重、失重 视重 Fa=0 不超重、不失重 F=mga 的方向竖直向上 超重 F=m(g+a)a 的方向竖直向下 失重 F=m(ga)a=g，竖直向下 完全失重 F=0特别提醒：不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。6超重和失重现象的判断“三”技巧（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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。（3）从速度变化角度判断物体向
3、上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重。2将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形箱子中，如图所示，在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器，能随时显示出金属块和弹簧对箱子上顶板和下底板的压力大小。将箱子置于电梯中，随电梯沿竖直方向运动。当箱子随电梯以 a=4.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为 4.0 N，下底板的传感器显示的压力为 10.0 N。取 g=10 m/s2，若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，则升降机的运动状态可能是A匀加速上升，加速度大小为 5 m/s2B匀加速下降，加速度大小为 5 m/s2C匀速上升D静止状态【参考答
4、案】B1一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有转动且忽略空气阻力，则A水瓶自由下落时，小孔向下漏水B将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水C将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水D将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水【答案】C2以下是必修课本中四幅插图，关于这四幅插图下列说法正确的是3A甲图中学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，体重计示数先减少后增加B乙图中运动员推开冰壶后，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变C丙图中赛车的质量不很大，却安装着
5、强大的发动机，可以获得很大的加速度D丁图中高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，来减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全【答案】BCD【解析】学生从如图姿势起立到直立站于体重计的过程中，学生的运动的过程是先向上加速运动，在减速运动，直到最后的静止，向上加速时，处于超重状态，减速时处于失重状态，所以体重计的示数先增加后减少，所以 A 错误；冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，根据牛顿第二定律可知，此时物体的加速度很小，所以物体速度的变化就很慢，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，所以 B 正确；根据牛顿第二定律 F=ma 可知，当质量不变的时候， F 越大，加速度 a 就越
6、大，所以 C 正确；高大的桥要造很长的引桥，从而减小桥面的坡度，这样可以减小车辆重力沿桥面方向的分力，保证行车方便与安全，所以 D 正确。学%1小明乘电梯从一楼上升到三楼，在电梯启动和制动时，他所处的状态是A超重、超重 B失重、失重 C超重、失重 D失重、超重2甲、乙两位同学组成研究性学习小组来研究物体的超重和失重现象。他们在运动着的一升降机内做实验，站在体重计上的甲同学发现了自已的“体重”增加了 40%，于是乙同学对该过程中升降机的运动情况作出了如下判断，其中可能正确的是A以 0.6g 的加速度加速下降B以 0.4g 的加速度加速上升C以 0.4g 的加速度减速下降4D以 0.6g 的加速度
7、减速上升3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=11 s 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在 1011 s 内电梯的加速度大小为 2 m/s2C F3的示数为 550 D电梯运行的总位移为 19 m4如图所示，在绕地球运行的“天宫一号”实验舱中，宇航员王亚平正在做如下实验。下列说法正确的是A使小球在竖直平面内做圆周运动：拉直细绳，在最低点要给小球以最小初速度，才能让它做完整的圆周运动B测量宇航员的体重，可用盘式测力计测量
8、C做吹水泡实验，吹出的水泡一定都是很圆的球形状D用食指轻轻一推宇航员，他立即做匀速直线运动5下列说法正确的是A牛顿第一定律是实验定律B跳高运动员从地面上跳起，是由于地面给运动员的支持力大于运动员给地面的压力C人在地面上行走时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有三对D游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态6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5C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加
9、速度D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度7姚明成为了 NBA 一流中锋，给中国人争得了荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动。姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（设蹬地的力为恒力）A两过程中姚明都处在超重状态B两过程中姚明都处在失重状态C前过程为超重，后过程不超重也不失重D前过程为超重，后过程为完全失重8下列实例属于超重现象的是A火箭点火后加速升空时B汽车驶过拱桥顶端时C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时D体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时9某同学站在电梯地板上，利用速度传感器和计算机研究一观
10、光电梯升降过程中的情况，如图所示的 vt 图象是计算机显示的观光电梯在某一段时间内的速度变化情况（向上为正方向）。根据图象提供的信息，可以判断下列说法中正确的是A05 s 内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态B510 s 内，该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力C1020 s 内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态D2025 s 内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态10关于超重和失重，下列说法中正确的是A超重就是物体受的重力增加了6B完全失重就是物体一点重力都不受了C失重就是物体受的重力减少了D不论超重或失重甚至完全失重，物体所受重力都不变11在军事演习中，某空降兵从悬停在空
11、中的直升飞机上跳下，从跳离飞机到落地的过程中沿竖直方向运动的 vt 图象如图所示，则下列说法正确的是A010 s 内空降兵和降落伞整体机械能守恒B010 s 内空降兵和降落伞整体所受空气阻力越来越大C1015 s 时间内运动员的平均速度 21vD1015 s 内空降兵和降落伞整体处于失重状态12如图所示，某同学在教室中站在体重计上研究超重与失重。她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。关于她的实验现象，下列说法中正确的是A只有“起立”过程，才能出现失重的现象B只有“下蹲”过程，才能出现超重的现象C“起立”、“下蹲”的过程，都能出现超重和失重
12、的现象D“起立”的过程，先出现超重现象后出现失重现象13如图，固定斜面， CD 段光滑， DE 段粗糙， A、 B 两物体叠放在一起从 C 点由静止下滑，下滑过程中 A、 B 保持相对静止，则A在 CD 段时， A 受三个力作用7B在 DE 段时， A 可能受三个力作用C在 DE 段时， A 受摩擦力方向一定沿斜面向上D整个下滑过程中， A、 B 均处于失重状态14一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力A t=2 s 时最大 B t=2 s 时最小C t=8.5 s 时最大 D t=8.5 s 时最小15将重为
13、50 N 的物体放在电梯的地板上。如果电梯由起动到停止的过程中，物体受到的支持力随时间变化的图象如图所示。由此可以判断A t = 2 s 时刻电梯的加速度向上B t = 6 s 时刻电梯加速度为零C t = 12 s 时刻电梯处于失重状态D t = 12 s 时刻电梯处于超重状态16在电梯中，把一重物置于水平台秤上，台秤与力的传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，然后再减速上升，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图象，如图所示，求：（1）电梯在启动阶段，加速上升过程经历了多长时间；（2）电梯在加速上升过程的最大加速度是多少。（ g 取 10 m/s2
14、）17一质量为 50 kg 的乘客站在在升降机的台秤上，当升降机以 2 m/s2的加速度匀加速上升8时，台秤的示数为多少？（ g=10 m/s2）18某同学研究电梯上升过程的运动规律，乘电梯上楼时他携带了一个质量为 5 kg 的重物和一套便携式 DIS 实验系统，重物悬挂在力传感器上。电梯从第一层开始启动，中间不间断一直到最高层停止。在这个过程中，显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示。重力加速度 g 取 10 m/s2。根据图象中的数据，求：（1）电梯在最初加速阶段的加速度 a1的大小；（2）电梯在在 19.0 s 内上升的髙度 H。19 （ 2014 北 京 卷 ） 应 用 物 理 知
15、 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 受 托 物 体 向 上 运 动 的 过 程 中 ， 物 体 始 终 处 于 超 重 状 态B 受 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
16、 加 速 度 大 于 重 力 加 速 度3ABD【解析】 02s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s电梯为匀加速下降， 10s支持力等于重力，平衡状态，保持 2 s 末的速度匀速直线运动，1011 s 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9减速，选项 A 对。匀加速阶段加速度2N5041m/s/(kg)GFag，2 s 末的速度 2m/svat，此阶段位移21mxt。匀速阶段位移 26xvt，匀减速阶段时间 1，初速度为 2 s 末的速度，末速度等于 0，所以可得此阶段加速度22/svat，根据牛顿第二定律NGFag带入计算得此时的支持力N60
17、F，即 360F，此阶段位移231mvxt，总位移 1239mx，对照选项 BD 对 C 错。4CD【解析】在天空一号实验舱内，是完全失重状态，给任意大小的初速度，小球都会在竖直平面内做完整的圆周运动（在任意方向的平面内均可），不需像在地球上一样在最低点要给小球以最小初速度才能使其做完整的圆周运动，A 错误；完全失重时，凡是与重力有关的现象和实验都不会发生（成功），故宇航员要测体重，不能用测力计直接测量，但可以用测力计给人一个拉力，让人做匀加速运动，测量其加速度 a 和拉力 F 的大小，再用牛顿运动定律 F=ma 求出，B 错误；在表面张力作用下，在地球上的水球成不规则的“椭球”形状，但在完全
18、失重时，水球成规则的球形，C 正确；在完全失重时，质量再大的人，只要手指给其一个很小的力，也能让其做沿合外力方向的匀速直线运动，D 正确。6D【解析】手托物体由静止开始向上运动，一定先做加速运动，物体处于超重状态；而后可能匀速上升，也可能减速上升，故 A、B 错误；在物体离开手的瞬间，二者分离，不计空气阻力，物体只受重力，物体的加速度一定等于重力加速度；要使手和物体分离，手向下的加速度一定大于物体向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，选项 C 错误，D 正确。7D【解析】姚明在蹬地的过程中，对地面的压力大于重力，从而使人产生向上的合力，所以此时，人处于超重状态；当离开地面后，人对地面就没有
19、作用力了，此时有向下的加速度，加速度的大小为重力加速度 g，处于完全失重状态。故选 D。8A【解析】火箭点火加速升空的过程中，有向上的加速度，是由支持力和重力的合力提供，10处于超重状态，所以 A 正确；超重是物体受到接触面竖直向上的支持力或绳的拉力大于重力。在汽车驶过拱形桥顶端时，由重力的分力提供做圆周运动向心力，所以支持力小于重力，处于失重状态，所以 B 错误；跳水运动员离开跳板向上运动时，与跳板分离，没有支持力，完全失重，所以 C 错误；体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于平衡状态，所以 D 错误。故选 A。 9BD【解析】在 05 s 内，从速度时间图象可知，此时的加速度为正，说明
20、电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故 A 错误；510 s 内，该同学做匀速运动，故其对电梯地板的压力等于他所受的重力，故 B 正确；在 1020 s 内，电梯向上做匀减速运动，加速度向下，处于失重状态，故 C 错误；在 2025 s 内，电梯向下做匀加速运动，加速度向下，故处于失重状态度，故 D 正确；故选 BD。10D【解析】物体处于超重或者失重是指视重与重力的关系，并不是重力发生变化，A 选项错误；当物体处于完全失重状态是指物体对支持面的压力或者对悬线的拉力为零，重力大小不变，B 选项错误；物体对支持物的压力或者对悬挂物的拉力小于重力叫失重，但重力并不改变，C 选项错误；不论超重或失
21、重甚至完全失重，物体所受重力是不变的，D 选项正确。故选 D。11BC【解析】010 s 内速度时间图线的切线斜率逐渐减小，可知空降兵和降落伞向下做加速度逐渐减小的变加速直线运动，阻力对空降兵和降落伞做负功，故选项 A 错误；根据牛顿第二定律得， mgf=ma，因为加速度减小，可知阻力增大，故选项 B 正确；1015 s 内做空降兵和降落伞向下做加速度减小的变减速直线运动，5 s 内的位移小于做匀变速直线运动的位移，故 1015 s 时间内空降兵和降落伞的平均速度 21v，故 C 正确； 1015 s 内做减速运动，加速度方向向上，可知空降兵和降落伞处于超重状态，故选项 D错误。13C【解析】
22、在 CD 段，整体的加速度：()siniACmga，隔离对 A 分析，有：sinAAmgfa，解得 0Af，可知 A 受重力和支持力两个力作用，A 错误；设 DE 段物块与斜面间的动摩擦因数为 ，在 DE 段，整体的加速度：()si()cosincosACACmga g，隔离对 A 分析，有：11sinAAmgfa，解得 cosAfmg，方向沿斜面向上。若匀速运动， A 受到静摩擦力也是沿斜面向上，所以 A 一定受三个力，故 B 错误，C 正确；整体下滑的过程中，CD 段加速度沿斜面向下， A、 B 均处于失重状态，在 DE 段，可能做匀速直线运动，不处于失重状态，D 错误；故选 C。14AD
23、【解析】由于 t=2 s 时物体向上的加速度最大，故此时人对地板的压力最大，因为地板此时对人的支持力最大；而 t=8.5 s 时物体向下的加速度最大，故地板对的支持力最小，即人对地板的最小，故选项 AD 正确，选项 BC 错误。15ABC【解析】在 04 s 内重物处于超重状态， t=2 s 时刻电梯的加速度方向竖直向上，A 正确；在 410 s 内电梯做匀速直线运动或静止状态，加速度为零，B 正确；从 10 s 到 12 s 失重， t=12 s 时刻电梯的加速度方向竖直向下，故 C 正确 D 错误。16（1）4 s （2）6.7 m/s 2【解析】（1）电梯在加速上升时，加速度向上，物体将
24、会处于超重状态，即从图象可知：电梯在启动阶段经历了 4 s 加速上升过程。（2）由牛顿第二定律可知： FNmg=ma 得 a=503m/s26.7 m/s 2。 17600 N【 解 析 】 以人为研究对象由牛顿第三定律知，人受到的支持力跟人对秤的压力大小相等。所以：体重计的读数即为支持力的大小。升降机加速上升时， a 的方向竖直向上，取向上为正，则 Nmg=ma所以 N=mg+ma=（5010+502）N=600 N18（1）2 m/s 2 （2）87 m1219 D【 解 析 】 受 托 物 体 向 上 运 动 ， 开 始 阶 段 一 定 先 向 上 加 速 ， 加 速 度 向 上 ， 物 体 处 于 超 重 状态 ， 但 后 面 的 运 动 是 不 确 定 的 ， 可 以 是 加 速 的 ， 减 速 的 ， 也 可 以 是 匀 速 的 ， 不 一 定 处 于超 重 状 态 ， AB 均 错 误 ； 物 体 离 开 手 的 瞬 间 或 之 后 ， 物 体 的 加 速 度 等 于 重 力 加 速 度 ， C 错误 ； 在 物 体 离 开 手 的 瞬 间 ， 手 的 速 度 变 化 一 定 比 物 体 快 ， 所 以 其 加 速 度 一 定 大 于 物 体 的加 速 度 ， 即 大 于 重 力 加 速 度 ， D 正 确 。
