新教材高中物理必修一 第四章 6 超重和失重Word格式文档下载.docx

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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．

物体具有竖直向上（选填“竖直向上”或“竖直向下”）的加速度．

4．完全失重

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的状态．

a＝g，方向竖直向下．

1．判断下列说法的正误．

（1）超重就是物体受到的重力增加了．（　×

　）

（2）物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了．（　×

（3）物体处于超重状态时，物体一定在上升．（　×

（4）物体处于失重状态时，物体可能在上升．（　√　）

2．质量为50kg的人站在电梯内的水平地板上，当电梯以大小为0.5m/s2的加速度匀减速上升时，人对电梯地板的压力大小为________N（g取10m/s2）．

答案　475

一、超重和失重的判断

导学探究　如图1所示，某人乘坐电梯正在向上运动．

图1

（1）电梯启动瞬间加速度沿什么方向？

人受到的支持力比其重力大还是小？

电梯匀速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？

（2）电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？

答案　

（1）电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；

电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力．

（2）减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力．

知识深化

1．对视重的理解

当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上相对静止时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．

当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了．

2．超重、失重的比较

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

竖直向上

或有竖直

向上分量

由F－mg

＝ma得

F＝m（g＋a）

>

mg

向上加速

或向下减速

失重

竖直向下

向下分量

由mg－F

F＝m（g－a）

<

向下加速或

向上减速

完全

a＝g

F＝0

自由落体

运动、抛

体运动

2016年10月17日，“神舟十一号”载人飞船发射成功，如图2所示．宇航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（　　）

图2

A．火箭加速上升时，宇航员处于超重状态

B．飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态

C．火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力

D．在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消失了

答案　A

解析　火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，C错误；

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宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项B错误；

宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项D错误．

发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度方向、大小均无关.

（2019·

枣庄三中高一上月考）某同学站在电梯底板上，如图3所示的v－t图像是计算机显示的电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向）．根据图像提供的信息，可以判断下列说法正确的是（　　）

图3

A．在0～20s内，电梯向上运动，该同学处于超重状态

B．在0～5s内，电梯在加速上升，该同学处于失重状态

C．在5～10s内，电梯处于静止状态，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力

D．在10～20s内，电梯在减速上升，该同学处于失重状态

答案　D

解析　在v－t图像中，图像的斜率表示加速度，故0～5s内斜率为正，加速度为正，方向竖直向上，处于超重状态，速度为正，即电梯向上加速运动；

在5～10s过程中，电梯匀速运动，该同学加速度为零，该同学对电梯底板的压力等于他所受的重力，处于平衡状态；

10～20s过程中，斜率为负，加速度竖直向下，速度为正，即电梯向上做减速运动，处于失重状态，D正确．

如图4所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）．下列说法正确的是（　　）

图4

A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零

B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力

D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力

解析　A、B整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A对B均无压力，只有A选项正确．

1．完全失重状态的说明：

在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力、摆钟停止摆动、液柱不再产生向下的压强等，靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用（如天平、液体压强计等）．

2．完全失重时重力本身并没有变化．

二、超重、失重的有关计算

（多选）（2019·

石家庄市高一上期末）小明站在电梯内的体重计上，电梯静止时体重计示数为50kg，若电梯在竖直方向运动过程中，他看到体重计的示数为45kg时，取重力加速度g＝10m/s2.下列说法中正确的是（　　）

A．电梯可能在加速上升，加速度大小为9m/s2

B．电梯可能在加速下降，加速度大小为1m/s2

C．电梯可能在减速上升，加速度大小为1m/s2

D．电梯可能在减速下降，加速度大小为9m/s2

答案　BC

解析　小明的质量为50kg，体重计的示数为45kg，说明电梯处于失重状态，有向下的加速度，运动情况可能为：

向下加速或向上减速；

小明受支持力和重力，由牛顿第二定律可知其加速度为a＝＝m/s2＝1m/s2，故B、C正确，A、D错误．

针对训练　质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，如图5所示，重力加速度g取10m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数．

图5

（1）匀速上升；

（2）以4m/s2的加速度加速上升；

（3）以5m/s2的加速度加速下降．

答案　

（1）600N　

（2）840N　（3）300N

解析　

（1）当升降机匀速上升时，由平衡条件得：

FN1＝mg＝600N，

由牛顿第三定律得，人对体重计压力为600N，即体重计示数为600N.

（2）当升降机以a1＝4m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得：

FN2－mg＝ma1，

则FN2＝mg＋ma1＝840N

由牛顿第三定律得，人对体重计的压力为840N，即体重计示数为840N.

（3）当升降机以a2＝5m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得：

mg－FN3＝ma2，

则FN3＝mg－ma2＝300N，

由牛顿第三定律得，人对体重计的压力为300N，即体重计示数为300N.

三、超重、失重的综合应用

1．若加速度方向向上（或斜向上），物体处于超重状态；

若加速度方向向下（或斜向下），物体处于失重状态．

2．若系统中某一部分有向上或向下的加速度，则系统整体也处于超重或失重状态．

如图6所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有（　　）

图6

A．地面对斜面体的支持力大于（M＋m）g

B．地面对斜面体的支持力等于（M＋m）g

C．地面对斜面体的支持力小于（M＋m）g

D．由于不知a的具体数值，无法计算地面对斜面体的支持力的大小

答案　C

解析　对M和m组成的系统，当m具有向下的加速度而M保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的支持力小于系统的重力．

1．（超重、失重的理解和判断）下列对超重现象的认识正确的是（　　）

A．处在加速上升的电梯中的人感觉脚掌受到的力比静止时大，说明人受到的重力增大了

B．处在匀速上升的电梯中的人处于超重状态

C．物体在水中受浮力，悬浮在水中处于失重状态

D．人在竖直方向上的绳子牵引下向上加速运动时处于超重状态

2．（超重和失重的判断）如图7甲所示是某人站在力传感器上做下蹲—起跳动作的部分示意图．如图乙所示是根据传感器画出的力—时间图像，其中力的单位是N，时间的单位是s.两图中的点均对应，取重力加速度g＝10m/s2.请根据这两个图所给出的信息，判断下列选项正确的是（　　）

图7

A．此人的质量约为60kg

B．此人从站立到蹲下的过程对应乙图中1到6的过程

C．此人在状态2时处于超重状态

D．此人向上的最大加速度大约为1.9g

解析　根据题图乙中图线的1点，由平衡条件得此人的质量约为70kg，故选项A错误；

同理根据图线可判断，此人从站立到蹲下的过程中先失重后超重，对应题图乙中1到4的过程，故选项B错误；

由题图乙知，人在状态2时传感器对人的支持力小于人自身的重力，处于失重状态，选项C错误；

根据图线和牛顿第二定律，可得此人向上的最大加速度为a＝≈1.9g，所以选项D正确．

3．（超重和失重的判断）（多选）（2019·

辽宁实验中学等五校高一上学期期末）某地一观光塔总高度达600m，游客乘坐观光电梯大约1min就可以到达观光平台．若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图像如图8所示．则下列说法正确的是（　　）

图8

A．t＝4.5s时，电梯处于超重状态

B．5～55s时间内，绳索拉力最小

C．t＝59.5s时，电梯处于超重状态

D．t＝60s时，电梯速度恰好为0

答案　AD

4．（超重、失重的有关计算）某人在地面上最多能举起60kg的重物，要使此人在升降机中最多能举起100kg的重物，已知重力加速度g取10m/s2，则下列说法可能正确的是（　　）

A．升降机正加速上升，加速度大小为4m/s2

B．升降机正加速下降，加速度大小为4m/s2

C．升降机正减速下降，加速度大小为4m/s2

D．升降机正减速上升，加速度大小为6m/s2

答案　B

解析　某人在地面上最多能举起60kg的物体，则知此人的最大举力为F＝mg＝60×

10N＝600N．在升降机中，对重物根据牛顿第二定律有m′g－F＝m′a，解得a＝g－＝（10－）m/s2＝4m/s2，方向竖直向下，故升降机应减速上升或加速下降，加速度大小为4m/s2.

考点一　超重和失重的分析和判断

1．下列关于超重和失重的说法正确的是（　　）

A．物体处于超重状态时，其重力增加了

B．物体处于完全失重状态时，其重力为零

C．物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增大或减小了

D．物体