高中物理专题复习《牛顿运动定律》含过关题及答案.docx

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高中物理专题复习《牛顿运动定律》含过关题及答案

高中物理专题复习《牛顿运动定律》

重点

名称

重要指数

重点1

理解牛顿第一定律的内容，知道什么是惯性，理解质量是惯性大小的量度

★★★

重点2

理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义

★★★★

重点3

理解牛顿第三定律，会用它解决简单问题

★★★

重点4

会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题；超重和失重

★★★★

重点1：

理解牛顿第一定律的内容，知道什么是惯性，理解质量是惯性大小的量度。

【要点解读】

一、牛顿物理学的基石——惯性定律

1．牛顿第一定律：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态。

2．运动状态的改变：

如果物体速度的大小或方向改变了，它的运动状态就发生了改变：

（1）速度的方向不变，只有大小改变。

（物体做直线运动）

（2）速度的大小不变，只有方向改变。

（物体做匀速曲线运动）

（3）速度的大小和方向同时发生改变。

（物体做变速曲线运动）

二、惯性与质量

1．惯性：

物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。

2．惯性的量度：

质量是物体惯性大小的唯一量度。

3．惯性与质量的关系

（1）惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性。

（2）惯性与物体受力情况、运动情况及地理位置均无关。

（3）质量是物体惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大。

【考向1】牛顿第一定律的理解

【例题】由牛顿第一定律可知（）

A．力是维持物体运动的原因

B．物体只有在不受外力作用时才具有惯性

C．静止或匀速直线运动的物体，一定不受任何外力作用

D．物体做变速运动时，必定有外力作用 

【答案】D

考点：

牛顿第一定律

【考向2】对惯性的理解

【例题】关于惯性的大小，下列说法哪个是不对的（）

A．两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大；

B．上面两个物体既然质量相同，那么惯性就一定相同；

C．推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大；

D．在月球上举重比在地球上容易，所以同一个物体在月球上比在地球上惯性小

【答案】ACD

【解析】惯性的大小只与物体的质量有关，与其他因素无关，质量相同的物体惯性相同，故A错误，B正确．推动静止的物体比推动正在运动的物体费力，是由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，不是由于静止的物体惯性大，实际上静止时与运动时物体的惯性相同，故C错误．同一物体在月球上和地球上惯性一样大，故D错误，故选ACD．

考点：

惯性

【名师点睛】此题是考查对惯性的理解，需要注意的是：

物体的惯性的大小只与质量有关，与其他都无关．而经常出错的是认为惯性与物体的速度有关。

重点2：

理解牛顿第二定律的内容，知道其表达式的确切含义

【要点解读】

一、牛顿第二定律

1．内容：

物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。

2．表达式

（1）表达式：

F＝kma，式中k是比例系数，F是物体所受的合外力。

（2）国际单位制中：

F＝ma

（3）牛顿第二定律的六个特性

同体性

F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的

因果性

力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度

矢量性

F＝ma是一个矢量式。

物体的加速度方向由它所受的合力方向决定，且总与合力的方向相同

瞬时性

加速度与合力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失

相对性

物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系

独立性

作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和

分力和分加速度在各个方向上的分量关系也遵循牛顿第二定律，即Fx＝max，Fy＝may

二、力的单位

1．国际单位：

牛顿，简称牛，符合为N。

2．“牛顿”的定义：

使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的力，称为1N，即1N＝1kg·m/s2

3．比例系数k的含义：

关系式F＝kma中的比例系数k的数值由F、m、a三量的单位共同决定，三个量都取国际单位，即三量分别取N、Kg、m/s2作单位时，系数k＝1。

【考向1】国际单位制

【例题】在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是

A．N、m、sB．kg、m、sC．N、m、hD．kg、s、m/s

【答案】B

【解析】在国际单位制中，质量、长度和时间三个物理量的基本单位分别是kg、m、s，故选B。

【名师点睛】国际单位制规定了七个基本物理量，分别为长度、质量、时间、热力学温度、电流、光强度、物质的量．它们的在国际单位制中的单位称为基本单位，而物理量之间的关系式推到出来的物理量的单位叫做导出单位，这都是需要学生自己记住的．

【考向2】牛顿第二定律的应用

【例题】块1、2放在光滑水平面上，它们之间用轻质弹簧相连，如图1所示．今对物块1、2分别施以方向相反的水平力F1、F2．且F1大于F2，则弹簧秤的示数（）

A．一定等于F1+F2B．一定等于F1–F2

C．一定大于F2小于F1D．条件不足，无法确定

【答案】C

【名师点睛】本题关键是首先要认识到该题中的两个物体受力后不能在光滑的水平面上静止，而是一起做匀加速直线运动．能否意识到这一点，与平时的对题目进行受力分析的习惯有关，要注意对大小的题目进行受力分析。

重点3：

理解牛顿第三定律，会用它解决简单问题。

【要点解读】

一、作用力与反作用力

1．力是物体对物体的作用。

只要谈到力，就一定存在着受力物体和施力物体。

2．两个物体间的作用总是相互的。

相互作用的两个力中一个叫做作用力，另一个就叫反作用力。

二、牛顿第三定律

1．内容：

两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

2．表达式：

F＝－F′，负号表示两力的方向相反。

适用范围：

牛顿第三定律是个普遍定律。

所阐明的作用力与反作用力的关系不仅适用于静止的物体之间，也适用于相对运动的物体之间，这种关系与作用力性质、物体质量大小、作用方式（接触还是不接触）、物体运动状态及参考系的选择均无关。

3．三种常见作用力

（1）重力：

任何物体都受重力，方向竖直向下。

（2）弹力：

两个相互接触的物体相互挤压，就会产生弹力，其方向与接触面垂直。

（3）摩擦力：

当接触面粗糙且发生相对运动或具有相对运动趋势时，接触面处就会产生滑动摩擦力或静摩擦力。

其方向与接触面平行。

【考向1】牛顿第三定律的理解

【例题】马拉车由静止开始做直线运动，先加速前进，后匀速前进．以下说法正确的是（）

A．加速前进时，马向前拉车的力，大于车向后拉马的力

B．只有匀速前进时，马向前拉车和车向后拉马的力大小相等

C．无论加速或匀速前进，马向前拉车与车向后拉马的力大小相等

D．车或马是匀速前进还是加速前进，不取决于马拉车和车拉马的这一对力

【答案】CD

【解析】马向前拉车的力和车向后拉马的力是一对作用力与反作用力，它们总是大小相等、方向相反，故不论变速还是匀速运动，马向前拉车的力等于车向后拉马的力，故AB错误，C正确；车和马怎样运动，是取决于它们各自的受力情况，和相互作用力无关；故D正确；故选CD。

考点：

牛顿第三定律

【名师点睛】对于作用力和反作有力一定要注意明确，它们是作用在两个相互作用的物体上的两个力，不论处于什么运动状态，它们总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

【考向2】作用力和反作用力

【例题】下列情景中，关于力的大小关系，说法正确的是

A．运动员做引体向上在向上加速运动时，横杆对人的支持力大于人对横杆的压力

B．火箭加速上升时，火箭发动机的推力大于火箭的重力

C．鸡蛋撞击石头，鸡蛋破碎，鸡蛋对石头的作用力小于石头对鸡蛋的作用力

D．钢丝绳吊起货物加速上升时，钢丝绳对货物的拉力大于货物对钢丝绳的拉力

【答案】B

考点：

作用力和反作用力；物体的弹性和弹力。

【名师点睛】力是改变物体运动状态的原因，若物体运动状态发生了变化，则物体所受到合外力一定不为零；作用力与反作用力的特点：

大小相等，方向相反，作用在同一直线上，同时产生、同时消失、同时发生变化。

重点4：

会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题；超重和失重

【要点解读】

一、会用共点力的平衡条件解决简单的平衡问题

1．共点力：

物体同时受几个力作用，如果这几个力作用在物体的同一点，或者它们的作用线交与一点，那么这几个力就叫共点力。

2．平衡状态：

一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，则该物体处于平衡状态。

3．平衡条件：

共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0。

二、超重和失重

1．视重：

所谓“视重”是指人由弹簧秤等量具上所看到的读数。

2．超重

（1）定义：

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。

（2）产生条件：

物体具有竖直向上的加速度。

3．失重

（1）定义：

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。

（2）产生条件：

物体具有竖直向下的加速度。

（3）完全失重

①定义：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于0的状态。

②产生条件：

a＝g，方向竖直向下。

4．超重、失重的分析：

【考向1】共点力的平衡

【例题】把重20N的物体放在倾角为30°的粗糙斜面上，物体右端与固定在斜面上的轻弹簧相连接，如图所示，若物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，则弹簧的弹力为（）

A．可以是22N，方向沿斜面向上B．可以是2N．方向沿斜面向上

C．可以是2N，方向沿斜面向下D．不可能为零

【答案】ABC

【解析】将重力按照作用效果分解：

平行斜面的下滑分力为mgsin30°=10N，垂直斜面的垂直分力为mgcos30°=10

N；当最大静摩擦力平行斜面向下时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，弹簧弹力为拉力，等于22N；当最大静摩擦力平行斜面向上时，物体与斜面间的最大静摩擦力为12N，弹簧弹力为推力，等于2N；故弹簧弹力可以是不大于2N推力或者不大于22N的拉力，也可以没有弹力；故ABC均正确，D错误；故选：

ABC。

【名师点睛】将重力按照作用效果分解为平行斜面的下滑分力和垂直斜面的垂直分力，当最大静摩擦力平行斜面向下和平行斜面向上时，分别求解出对应的弹簧弹力，得到弹簧弹力的作用范围。

【考向2】超重、失重

【例题】如图，电梯地板上的台秤放一物体，当电梯运行时台秤的示数比电梯静止时的示数减少了，下列判断正确的是

A．电梯可能正在匀速下降B．电梯可能正在加速上升

C．电梯可能正在加速下降D．电梯可能正在减速上升

【答案】CD

【名师点睛】此题考查了超重和失重；要知道加速度向上时发生超重；而加速度向下时发生失重，当加速度为向下的g时发生完全失重．

难点

名称

难度指数

难点1

知道运动力学的两类基本问题及其特点

★★★★★

难点2

动力学中的传送带问题

★★★★★

难点1：

知道运动力学的两类基本问题及其特点

【要点解读】

一、从受力情况确定运动情况

1．牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来。

2．如果已知物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律就可以确定物体的运动情况。

3．分析思路

（1）确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力分析图。

（2）根据力的合成与分解，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）。

（3）根据牛顿第二定律列方程，求出物体运动的加速度。

（4）结合物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的物理量——任意时刻的速度，任意时间内的位移，以及运动轨迹等。

二、从运动情况确定受力情况

1．若已经知道物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的加速度，于是就可以由牛顿第二定律确定物体所受的外力，这是力学所要解决的又一方面的问题。

2．分析思路

（1）根据物体的运动情况，利用运动学公式求出物体的加速度。

（2）根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力。

（3）结合受力分析，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量。

对物体进行受力分析时要善于结合物体的运动状态来确定某个力的有无及其方向，比如弹力、摩擦力是否存在与物体的运动情况有关，因此要结合物体的运动状态利用假设法去分析。

【考向1】从受力情况确定运动情况

【例题】一个质量为m＝10kg的物体静止在水平地面上，在F＝20N的水平恒力作用下形如运动，取重力加速度g＝10m/s2。

（1）若水平面光滑，求物体的加速度大小a1和2秒末的速度大小v

（2）若水平面粗糙，且物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0．1，求物体的加速度大小a2

【答案】

（1）2m/s2；4m/s

（2）1m/s2

【解析】

（1）地面光滑

由牛顿第二定律

得

m/s2

2秒末的速度大小：

m/s

（2）地面粗糙

又

由

得物体的加速度大小为：

m/s2

【考向2】从运动情况确定受力情况

【例题】质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的v-t图象如图所示。

球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。

该球受到的空气阻力大小恒为f，取g=10 m/s2，求：

（1）弹性球受到的空气阻力f的大小；

（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度h

【答案】

（1）0.4N

（2）

【解析】

（1）根据图象得

，

由牛顿第二定律：

mg-f=ma，得f=m（g-a）=0.2×（10-8）=0.4N．

（2）由题意反弹速度v′＝

v＝3m/s．又由牛顿第二定律：

mg+f=ma′，得

．

故反弹高度为：

【名师点睛】本题关键是对图象的应用，由图象的斜率等于物体的加速度得到加速度，然后根据牛顿第二定律列得方程才能得到阻力，进而解答全题。

难点2：

动力学中的传送带问题

【要点解读】

1．水平传送带

（1）若物体到达传送带的另一端时速度还没有达到传送带的速度，则该物体一直做匀变速直线运动。

（2）若物体到达传送带的另一端之前速度已经和传送带相同，则物体先做匀变速直线运动，后做匀速直线运动。

2．倾斜传送带

（1）一个关键点：

对于倾斜传送带，分析物体受到的最大静摩擦力和重力沿斜面方向的分力的关系是关键。

（2）两种情况。

①如果最大静摩擦力小于重力沿斜面的分力，则物体做匀变速直线运动；

②如果最大静摩擦力大于重力沿斜面的分力，则物体先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动。

【考向1】水平传送带

【例题】如图甲所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块在传送带上运动的v－t图象（以地面为参考系）如图乙所示．已知v2>v1，则

A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大

B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大

C．0～t2时间内，小物块始终受到大小和方向始终不变的摩擦力作用

D．0～t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用

【答案】BC

【考向2】倾斜传送带

【例题】如图所示，传送带与水平面的夹角为θ＝37°，以4m/s的速度向上运行，在传送带的底端A处无初速度地放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带间动摩擦因数μ＝0.8，AB间（B为顶端）长度为25m。

试回答下列问题：

（g＝10m/s2）

（1）说明物体的运动性质（相对地球）

（2）物体从A到B的时间为多少？

【答案】

（1）物体先以a＝0.4m/s2做匀加速直线运动，达到传送带速度后，便以传送带速度做匀速运动

（2）11.25s

【解析】

（1）由题设条件知tan37°＝0.75，μ＝0.8，所以有tan37°<μ，这说明物体在斜面（传送带）上能处于静止状态，物体开始无初速度放在传送带上，起初阶段：

对物体受力分析如图所示。

根据牛顿第二定律可知：

F滑－mgsin37°＝ma　F滑＝μFN　FN＝mgcos37°

求解得a＝g（μcos37°－sin37°）＝0.4m/s2

设物体在传送带上做匀加速直线运动时间t1及位移x1，因v0＝0　a＝0.4m/s2，vt＝4m/s

根据匀变速直线运动规律得：

vt＝at1　x1＝

at

代入数据得：

t1＝10s，x1＝20m<25m

说明物体将继续跟随传送带一起向上匀速运动，物体在第二阶段匀速运动时间t2＝

＝

s＝1.25s

所以物体运动性质为：

物体起初由静止起以a＝0.4m/s2做匀加速直线运动，达到传送带速度后，便以传送带速度做匀速运动。

（2）物体运动总时间t总＝t1＋t2＝11.25s

【过关测试】

1．下列说法正确的是

A．在研究自行车后轮的转动情况时可以将自行车看作质点

B．电台报时说：

“现在是北京时间8点整”，这里的“时间”实际上指的是时刻

C．质量和速度都是物体惯性大小的量度

D．做直线运动的物体当加速度方向与速度方向相同时，若加速度减小，速度反而增大

2．小陈在地面上从玩具枪中竖直向上射出初速度为v0的塑料小球，若小球运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比，小球运动的速率随时间变化的规律如图所示，t1时刻到达最高点，再落回地面，落地速率为v1，下列说法中正确的是（）

A．小球上升过程中的平均速度大于

B．小球下降过程中的平均速度大于

C．小球射出时的加速度值最大，到达最高点的加速度值为0

D．小球的加速度在上升过程中逐渐减小，在下降过程中也逐渐减小

3．2010年10月1日晚在西昌卫星发射中心，“长征”系列火箭第131次发射，成功将“嫦娥”二号卫星送入奔月轨道．下面关于卫星与火箭起飞的情形，叙述正确的是（　　）

A．火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力

B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C．火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力

D．卫星进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力与反作用力

4．如图所示，A、B两木块间连一轻质弹簧，A、B质量相等，一起静止地放在一块木板上，若将此木板突然抽去，在此瞬间，A、B两木块的加速度分别是（）

A．aA=0，aB=2gB．aA=g，aB=gC．aA=0，aB=0D．aA=g，aB=2g

5．伽利略用两个对接的斜面进行实验，斜面A固定，让小球从斜面A上某处滚下，又滚上倾角可以改变的斜面B．实验中小球始终从斜面A同一高度处静止滚下，而斜面B的倾角逐渐减小至零，如图所示。

伽利略设计这个实验的目的是为了说明

A．如果没有摩擦，物体运动时机械能守恒

B．如果没有摩擦，物体将运动到释放时相同的高度

C．如果物体不受到力，就不会运动

D．物体做匀速直线运动并不需要力来维持

6．如图所示，A．B两条直线是在A．B两地分别用竖直向上的力F拉质量分别为mA和mB的物体实验得出的两个加速度a与F的关系图线，由图分析可知

A．

B．两地重力加速度

C．

D．两地重力加速度

7．如图，电梯地板上的台秤放一物体，当电梯运行时台秤的示数比电梯静止时的示数减少了，下列判断正确的是

A．电梯可能正在匀速下降B．电梯可能正在加速上升

C．电梯可能正在加速下降D．电梯可能正在减速上升

8．如图所示，静止的平顶小车质量M=10kg，站在小车上的人的质量m=50kg，现在人用轻质细绳绕过光滑的轻质定滑轮拉动小车，使人和小车均向左做匀加速直线运动，已知绳子都是水平的，人与小车之间动摩擦因数为μ=0.2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，地面水平光滑，重力加速度g=10

，不计空气阻力，在运动过程中下列说法正确的是

A．人受到摩擦力方向向右

B．当人和小车加速度均为a=2.5

时，人与小车之间的摩擦力为50N

C．当绳子拉力为120N时人和小车之间有相对运动

D．若人和小车相对静止，则人受到的摩擦力对人不做功

9．物体A在倾角为θ的斜面上运动，如图所示．若初速度为v，它与斜面间的动摩擦因数为μ，在相同的情况下．A上滑和下滑的加速度大小之比为（　　）

A．

　　　B．

C．μ＋tanθD．

10．质量为5kg的物体静止在粗糙水平面上，在0~4s内施加一水平恒力F，使物体从静止开始运动，在4~12s内去掉了该恒力F，物体因受摩擦力作用而减速至停止，其速度时间图象（

）如图所示．求：

（1）在0~12s内物体的位移；

（2）物体所受的摩擦力大小；（3）此水平恒力F的大小．

高中物理专题复习《牛顿运动定律》参考答案

1．【答案】BD

考点:

质点、时间间隔与时刻、惯性等。

【名师点睛】惯性与质量

对于任何物体，在受到相同的力作用时，决定它们运动状态的变化难易程度的唯一因素就是它们的质量．

2．【答案】BD

【解析】上升过程若是匀减速直线运动，其平均速度为

，而从图中可以看出其面积小于匀减速直线运动的面积，即小球实际上升的位移小于做匀减速上升的位移，而平均速度等于位移与时间之比，故其平均速度小于匀减速运动的平均速度，即小于

，故A错误．同理，可知小球下降过程中的平均速度大于匀加速下降的平均速度，即大于

，故B正确．小球抛出时，根据牛顿第二定律得：

mg+kv=ma，此时速率最大，可知此时的加速度最大，到最高点时，v=0，加速度a=g，不是0，故C错误．上升过程有：

mg+kv=ma，v减小，a减小．下降过程有：

mg-kv=ma，v增大，a减小，故D正确，故选BD。

考点：

牛顿第二定律；v-t图像。

【名师点睛】本题关键是受力分析，只有分析好小球的受力，判断出小球加速度的变化情况，利用的面积表示位移，平均速度等于位移比时间分析平均速度。

3．【答案】AD

考点：

牛顿第三定律

【名师点睛】本题考查了力的相互作用性，力与物体运动的关系，是基础题；知道火箭加速上升，受力不平衡是解题的关键。

4．【答案】A

【解析】在抽出木板的瞬时，弹簧对A的支持力和对B的压力并未改变．对A物体受重力和支持力，mg=F，aA=0．对B物体受重力和弹簧的向下的压力，根据牛顿第二定律

，故选A．

考点：

牛顿第二定律的应用

【名师点睛】本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题，关键是区分瞬时力与延时力；弹簧的弹力通常来不及变化，为延时力，轻绳的弹力为瞬时力，绳子断开即消失。

5．【答案】D

【解析】伽利略的斜面实验证明了：

运动不需力来维持，物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，故ABC错误，D正确．

考点：

伽利略的斜面实验

【名师点睛】此题是对伽利略实验的考查，要知道伽利略“理想斜面实验”在物理上有着重要意义，伽利略第一个把实验引入物理，标志着物理学的真正开始．

6．【答案】AD

【解析】根据

可知，

图象中斜率表示

，由图可知A的斜率大于B的斜率，所以

，根据牛顿第二定律，由图象可知当两个物体外力F都为0时加速度都相同，两物体都只受重力作用

，所以

，故选AD。

考点：

牛顿第二定律。

【名师点睛】根据牛顿第二定律

图象中斜率表示

，由图象可知当两个物体外力F都为0时加速度都相同，此时只受重力，说明重力加速度相等。

7．【答案】CD

考点：

超重和失重

【名师点睛】此题考查了超重和失重；要知道加速度向上时发