初升高物理暑假预习课（人教版）4.6 超重和失重（讲义）（教师版）

4.6超重和失重——划重点之初升高暑假预习强化精细讲义知识点1超重和失重1.超重和失重的概念(1)实重:物体实际所受的重力.物体所受的重力不会因为物体运动状态的变化而变化.(2)视重:当物体竖直悬挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重.视重大小等于弹测力计所受物体的拉力大小或台秤所受物体的压力大小.[注意]因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重,所以我们用弹簧测力计测物体的重力时,应在物体静止或匀速运动时进行.(3)超重: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即此时视重大于实重.(4)失重: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即此时视重小于实重.(5)完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象,即此时视重为零。(1)发生超重或失重现象时,物体的重力没有变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)变大或变小了(即视重变大或变小了).(2)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,如:天平不能使用、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。视重与实重的区别电梯匀速运动时，体重秤上小朋友的视重等于实重;电梯向上加速运动时,视重大于实重;电梯向下加速运动时,视重小于实重以电梯加速下降为例,沿加速度的方向建立坐标轴x,由牛顿第二定律知mg-N=ma,N=mg-ma;由牛顿第三定律可知，人对台秤的压力N'与台秤对人的支持力相等，即N'=mg-ma.2.超重和失重时物体的运动状态(1)超重:在竖直方向上有F-mg=ma则F=mg+ma>mg,即物体具有向上的加速度时处于超重状态,物体可能是向上加速运动或向下减速运动(2)失重:在竖直方向上有mg-F=ma,则F=mg-ma<mg,即物体具有向下的加速度时处于失重状态,物体可能是向下加速运动或向上减速运动.(3)完全失重:F=0,加速度a=g,方向竖直向下。(1)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,与物体的速度方向无关。(2)即使物体的加速度不沿竖直方向,只要加速度具有竖直向上的分量物体就处于超重状态;同理,只要加速度具有竖直向下的分量,物体就处于失重状态。【典例1】如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是（）

A．加速下降过程处于超重状态B．加速下降过程处于失重状态C．减速下降过程处于失重状态D．减速下降过程处于平衡状态【答案】B【详解】ABC．当物体具有向上的加速度时，物即体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重；当物体具有向下的加速度时，即物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象叫做失重；所以加速下降过程，加速度向下，属于失重，减速下降过程，加速度向上，属于超重；故AC错误，B正确D．平衡状态即物体受力平衡，处于匀速直线运动或者静止的状态称为平衡状态，减速下降过程加速度向上，受到的合力向上，不是平衡状态，故D错误。故选B。【典例2】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GB．当电梯减速上升时，F1小于F2C．F1和F2是一对平衡力D．F1和F2不能求合力【答案】D【详解】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。【典例3】在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧伸长4cm，升降机运动时，弹簧伸长2cm，则升降机运动情况是（）

A．以的加速度加速下降B．以的加速度减速上升C．以的加速度加速上升D．以的加速度减速下降【答案】B【详解】当升降机静止时弹簧伸长4cm，假设弹簧劲度系数是k，则当升降机运动时弹簧伸长2cm，根据牛顿第二定律有联立解得方向竖直向下，为失重状态，则升降机可能是加速下降，也可能是减速上升。故选B。【典例4】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【详解】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。【典例5】如图所示，小车位于水平面上，其上顶板装有压力传感器。车内弹簧处于竖直，弹簧上端把一个物块压在压力传感器上。小车以加速度a向右做匀加速运动，小物块恰好不相对压力传感器滑动，此时压力传感器的示数为。一段时间后，小车沿水平方向从水平面上飞出，落地前压力传感器的示数为，该过程弹簧一直处于竖直。忽略空气阻力，重力加速度为g，则小物块与压力传感器间的动摩擦因数为（）A． B． C． D．【答案】C【详解】小车在水平面上时，设弹簧的弹力为F，由题意有，小车从水平面上飞出后到落地前处于完全失重状态，有联立得故选C。【典例6】（多选）某人乘电梯从楼到楼的图像如图，下列说法正确的是（）

A．内物体做匀加速直线运动，加速度为B．内物体做匀速直线运动，速度保持不变C．内，物体做匀减速直线运动，处于失重状态D．内，此人经过的位移为【答案】ABD【详解】A．根据题意，由图可知，内物体做匀加速直线运动，加速度大小故A正确；B．根据题意，由图可知，内物体速度保持不变，做匀速直线运动，故B正确；C．根据题意，由图可知，内，物体做匀减速直线运动，加速度为可知，加速度方向竖直向上，则处于超重状态，故C错误；D．根据图像中面积表位移，由图像可知，内，此人经过的位移为故D正确。故选ABD。【典例7】一个重为的人站在升降机内的磅秤上，在升降机运动的过程中看到磅秤示数为，，则升降机的运动情况可能是（）A．向上加速，加速度大小为2m/s2 B．向下加速，加速度大小为1m/s2C．向上减速，加速度大小为2m/s2 D．向下减速，加速度大小为1m/s2【答案】A【详解】由题知物体的质量为根据牛顿第三定律可知人受到的支持力大小为720N，设竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律有解得方向竖直向上，所以升降机可能向上加速或者向下减速。故选A。【典例8】（多选）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500NB．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【详解】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。一、单选题1．潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。如图甲所示，某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。时，该潜艇“掉深”，随后采取措施成功脱险，在时间内潜艇竖直方向的图像如图乙所示（设竖直向下为正方向）。不计水的粘滞阻力，则（）A．潜艇在“掉深”时的加速度为B．潜艇回到初始高度C．潜艇竖直向下的最大位移为D．潜艇在时间内处于超重状态【答案】D【详解】A．潜艇在“掉深”时向下加速，则由图像可知加速度为选项A错误；B．在30s内先向下加速后向下减速，则潜艇向下到达最大深度，选项B错误；C．由图像可知潜艇竖直向下的最大位移为选项C错误；D．潜艇在时间内向下减速，加速度向上，则处于超重状态，选项D正确。故选D。2．升降机内地板上放有物体A，其上再放另一物体B，二者的质量分别为MA、MB。当升降机以加速度a向下加速运动时（a<g），物体A对升降机地板的压力在数值上等于（）A．MAg B．C． D．【答案】D【详解】对A、B分析有根据牛顿第三定律有解得故选D。3．引体向上是高中学生体质健康标准的选测项目，如图甲所示，质量为60kg的男同学用双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上的运动过程中，他重心运动的速度v随时间t变化的图像如图乙所示，重力加速度大小取10m/s2，由图像可知（）A．t=0.5s时，单杠对他的支持力约为582NB．t=1.1s时，他向上运动到最高点C．t=1.5s时，他处于失重状态D．t=1.5s时，单杠对他的支持力约为600N【答案】C【详解】A．由图像的斜率表示加速度可知，时，加速度为根据牛顿第二定律可得解得单杠对他的支持力为故A错误；B．由图像可知，向上做加速运动，后向上减速运动，可知时，并不是向上运动到最高点，故B错误；CD．由图像可知，时，加速度方向向下，他处于失重状态，单杠对他的支持力小于重力，即小于，故C正确，D错误。故选C。4．年糕是我国很多地方传统的新年应时食品，打年糕时一般需要用木制榔头反复捶打石槽中煮熟的糯米如图所示。用木制榔头捶打年糕的过程中，放在水平地面上的石槽始终未动，下列说法正确的是（）A．整个下降过程中榔头始终处于失重状态B．榔头对年糕的弹力是年糕发生形变引起的C．年糕凹陷，说明榔头对年糕的打击力大于年糕对榔头的支持力D．榔头向下打击年糕时，地面对石槽的支持力大于石槽和年糕的总重力【答案】D【详解】A．下降过程中，榔头先加速后减速，向下加速过程，加速度向下，处于失重状态，向下减速过程，加速度向上，处于超重状态，A错误；B．榔头对年糕的弹力是榔头发生形变引起的，B错误；C．由牛顿第三定律，榔头对年糕的打击力等于年糕对榔头的支持力，C错误；D．榔头向下打击年糕时，设榔头对年糕的冲击力为,地面对石槽的支持力为，石槽和年糕的总重力为。则有D正确。故选D。5．如图，质量为M的大圆环中间有一立柱，其上串着一个质量为m的球，球和立柱间有摩擦力。下列说法正确的是（）A．小球在立柱上端由静止释放，若加速下滑，则地面对大圆环的支持力大于B．小球在立柱上以一定的速度向下运动，若减速下滑，则地面对大圆环的支持力小于C．小球在立柱上以一定的初速度向上运动，只要初速度足够大，小球就能通过摩擦力将大圆环托离地面D．小球在立柱上以一定的初速度向上运动，只要加速度足够大，小球就能通过摩擦力将大圆环托离地面【答案】D【详解】A．小球在立柱上端由静止释放，若加速下滑，整个系统中有部分（小球）处于失重状态，则地面对大圆环的支持力小于，故A错误；B．小球在立柱上以一定的速度向下运动，若减速下滑，整个系统中有部分（小球）处于超重状态，则地面对大圆环的支持力大于，故B错误；C．小球在立柱上以一定的初速度向上运动，当小球对立柱向上的摩擦力大等于时，大圆环离开地面，故小球能否通过摩擦力将大圆环托离地面，取决于摩擦力大小，与初速度大小无关，故C错误；D．若小球与立柱的摩擦力大于或等于大圆环的重力时，就可能通过摩擦力将大圆环托离地面，此时对小球联立解得故只要加速度足够大，小球就能通过摩擦力将大圆环托离地面，故D正确。故选D。6．如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角，质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，不计空气阻力，已知，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．钢索对轻质滑环的作用力垂直于钢索向上 B．演员处于完全失重状态C．钢索与滑环间的动摩擦因数为0.6 D．钢索对滑环的摩擦力为0.6mg【答案】D【详解】A．在匀速下滑过程中，处于平衡状态，所以钢索对轻质滑环的作用力竖直向上平衡演员的拉力，故A错误；B．在匀速下滑过程中，处于平衡状态，故B错误；C．钢索与滑环间的动摩擦因数为解得故C错误；D．钢索对滑环的摩擦力为故D正确。故选D。7．人站在力传感器上完成下蹲和站起动作，传感器记录的力随时间变化图像（图）如图所示，则（

）

A．下蹲过程中最大加速度为6m/s2 B．人在下蹲过程中，力的示数先变大，后变小C．人在站起过程中，先失重后超重 D．人在8s内完成了两次下蹲和两次站起动作【答案】A【详解】A．由图可知，传感器的最小压力约为200N，则根据牛顿第二定律得最大加速度为故A正确；B．人在下蹲过程中，先加速下降再减速下降，所以力的示数先变小，后变大，故B错误；C．人在站起过程中，先加速起立再减速起立，所以先超重后失重，故C错误；D．人在下蹲过程中，力的示数先变小，后变大，人在站起过程中，力的示数先变大，后变小，所以动作人在8s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。故选A。8．如图是航天飞船返回验返回地面的示意图，其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，距地面一定高度时，点燃返回舱的缓冲火箭，返回开始减速下降运动，落地速度恰返好为零，返回能安全着陆，则（）A．返回舱在喷气过程中处于平衡状态 B．返回舱匀速运动过程中处于失重状态C．火箭点燃后伞绳对返回舱的拉力不变 D．火箭开始喷气瞬间返回舱获得向上的加速度【答案】D【详解】AD．返回舱在喷气过程中做减速下降，则加速度向上，不是处于平衡状态，选项A错误，D正确；B．返回舱匀速运动过程中处于平衡状态，选项B错误；C．火箭点燃前伞绳对返回舱的拉力等于返回舱的重力；火箭点燃后向下做减速运动，则由T-mg=ma可知绳对返回舱的拉力大于返回舱的重力，选项C错误。故选D。9．在蹦床运动过程中，用力传感器测出弹簧床对运动员的弹力F，下图是绘制的F随时间t的变化图像，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（）A．运动员的质量为40kg B．运动员在3.6s~4.8s内处于超重状态C．运动员的最大加速度大小为50m/s2 D．运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2m【答案】D【详解】A．由题可知所以故A错误；B．由图可知，运动员在3.6s~4.2s内弹力大于重力，加速度方向向上，运动员处于超重状态，在4.2s~4.8s内弹力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误；C．当运动员处于最低点时，加速度最大，根据牛顿第二定律可得故C错误；D．由图可知，运动员离开蹦床在空中运动的时间为所以运动员离开蹦床上升的最大高度为故D正确。故选D。10．某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机研究观光电梯升降过程中的情况，如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况（取向上为正方向）。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是（）A．在0~5s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态B．在5~10s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态C．在10~20s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态D．在20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态【答案】D【详解】A．在0～5s内，从速度—时间图像可知，速度正向增大，观光电梯的加速度上升，该同学处于超重状态，故A错误；B．在5s～10s内，速度—时间图像为水平线，此时观光电梯在匀速运动，故B错误；C．在10s～20s内，从速度—时间图像可知，速度正向减小，观光电梯在减速上升，该同学处于失重状态，故C错误；D．在20~25s内，从速度—时间图像可知，速度反向增大，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态，故D正确。故选D。11．在某次无人机操控比赛中，一名选手操纵无人机沿竖直方向运动，无人机的图像如图所示，取竖直向上为正方向，对无人机的运动过程，下列说法正确的是（）A．0~0.5s内的加速度大于0.5s~1.0s内的加速度B．0.5s~1.0s内的加速度方向发生变化C．0.5s时距离地面的高度最大D．1.5s~2.0s内无人机处于超重状态【答案】D【详解】A．0~0.5s图像的斜率小于0.5s~1.0s，则0~0.5s的加速度小于0.5s~1.0s的加速度，故A错误；B．0.5s~1.0s内无人机的速度方向发生变化，加速度方向不变，故B错误；C．计时开始后，无人机的速度第一次为零时，距离地面高度最大，故C错误；D．无人机在1.5s~2.0s加速度的方向竖直向上，处于超重状态，故D正确。故选D。12．如图，密闭玻璃水壶内有一铁球悬挂在水中。现用激光将悬挂铁球的细线烧断，请问此时台秤示数（）A．变大 B．变小 C．不变 D．无法判断【答案】B【详解】对整体受力分析得，细线未断前台秤的示数等于含小球整体的重力；当激光将悬挂铁球的细线烧断时，小球向下做加速运动，小球处于失重状态，故台秤的示数小于整体的重力，综上所述可知，台秤示数变小。故选B。13．我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为正方向，其沿竖直方向运动的图像如图所示，下列说法正确的是（）A．0～5s内伞兵处于完全失重状态 B．5～9s内，伞兵处于超重状态C．伞兵下落50m时速度小于 D．5～9s内伞兵所受的合力越来越大【答案】B【详解】A．0～5s内伞兵向下的加速度为则伞兵并非处于完全失重状态，选项A错误；B．5～9s内，伞兵向下减速运动，加速度向上，则处于超重状态，选项B正确；C．伞兵在开始的100m内做匀加速下降，则下落50m时速度选项C错误；D．图像的斜率等于加速度，可知5～9s内伞兵的加速度逐渐减小，则所受的合力越来越小，选项D错误。故选B。14．蹦极是一项极限运动，在做好充足防护的情况下，人们可以感受完全失重的刺激。蹦极所用绳索的弹力大小遵循胡克定律，人下降过程中的加速度随位置变化的图像如图所示，图中，已知蹦极者的质量为m，重力加速度为g（忽略空气阻力以及绳索的重力），下列说法正确的是（）A．从到，人处于失重状态B．从到，人处于超重状态C．下降到时，人受到的拉力等于D．下降到时，人受到的拉力大于【答案】C【详解】AB．从到人的加速度向下，人处于失重状态，从到人的加速度问上，人处于超重状态，AB错误；C．由图可知，人下降到时，人的加速度为0，由得，在时绳的弹力等于重力，C正确；D．人在下降到以后，绳才产生弹力，从到绳的弹力小于重力，从到绳的弹力大于重力，在时绳的弹力等于重力，因再根据，则有所以下降到时，所受拉力为D错误。故选C。15．如图所示为某工地上的自动卸货车作业过程，卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，倾角先缓慢增大，当货物开始加速下滑时倾角保持不变。在卸货的全过程中（）

A．货物受到车厢的摩擦力一直增大B．货物受到车厢的支持力一直减小C．地面对货车的支持力一直大于总重力D．地面对货车的支持力大小先等于总重力后小于总重力【答案】D【详解】设货物的质量为m，货物与车厢间的动摩擦因数为。AB．当货物相对于车厢静止时货物处于平衡状态，则有增大时，f增大，N减小；当货物加速下滑时，倾角保持不变，则支持力保持不变，摩擦力也保持不变，故AB错误；CD．当开始时，货物处于静止状态，地面对货车的支持力大小等于总重力，当货物相对车厢加速下滑时，货物处于失重状态，所以汽车