專題

13

超重和失重1．超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發生這些現象時，物體的重力依然存在，且不發生變化，只是物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）發生了變化（即“視重”發生變化）。2．只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態，與物體向上運動還是向下運動無關。3．盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態。4．物體超重或失重的多少是由物體的質量和豎直加速度共同決定的，其大小等于ma。5．物體處于超重狀態還是失重狀態取決于加速度的方向，與速度的大小和方向沒有關系。下表列出了加速度方向與物體所處狀態的關系。加速度 超重、失重不超重、不失a=0重a的方向豎直超重向上a的方向豎直

視重

FF=mgF=m(g+a)F=m(g–a失重向下 )完全失重a=g，豎直向下 F=0完全失重特別提醒：不論是超重、失重、完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變。6．超重和失重現象的判斷“三”技巧（1）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。（2）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，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態。（3）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。將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形箱子中，如圖所示，在箱子上頂板和下底板的壓力大小。將箱子置于電梯中，隨電梯沿豎直方向運動。當箱子隨電梯以a=4.0

m/s的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為4.0

N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0

g=10

m/s則升降機的運動狀態可能是A．勻加速上升，加速度大小為5

m/sB．勻加速下降，加速度大小為5

m/sC．勻速上升D．靜止狀態【參考答案】B1．一個礦泉水瓶底部有一小孔。靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設水瓶在下述幾種運動過程中沒有轉動且忽略空氣阻力，則A．水瓶自由下落時，小孔向下漏水B．將水瓶豎直向上拋出，水瓶向上運動時，小孔向下漏水；水瓶向下運動時，小孔不向下漏水C．將水瓶水平拋出，水瓶在運動中小孔不向下漏水D．將水瓶斜向上拋出，水瓶在運動中小孔向下漏水【答案】C2．以下是必修１課本中四幅插圖，關于這四幅插圖下列說法正確的是A．甲圖中學生從如圖姿勢起立到直立站于體重計的過程中，體重計示數先減少后增加B．乙圖中運動員推開冰壺后，冰壺在冰面運動時受到的阻力很小，可以在較長時間內保持運動速度的大小和方向不變C．丙圖中賽車的質量不很大，卻安裝著強大的發動機，可以獲得很大的加速度D．丁圖中高大的橋要造很長的引橋，從而減小橋面的坡度，來減小車輛重力沿橋面方向的分力，保證行車方便與安全【答案】BCD【解析】動的過程是先向上加速運動，在減速運動，直到最后的靜止，向上加速時，處于超重狀態，減速時處于失重狀態，所以體重計的示數先增加后減少，所以A

錯誤；冰壺在冰面運動時受到的阻力很小，根據牛

B

正確；根據牛頓第二定律F=ma可知，當質量不變的時候，F越大，加速度a就越大，所以C

正確；高大的橋要造很長的引橋，從而減小橋面的坡所以

D

1．小明乘電梯從一樓上升到三樓，在電梯啟動和制動時，他所處的狀態是A．超重、超重 B．失重、失重

C．超重、失重D．失重、超重2．甲、乙兩位同學組成研究性學習小組來研究物體的超重和失重現象。他們在運動著的一升降機內做實驗，站在體重計上的甲同學發現了自已的“體重”增加了況作出了如下判斷，其中可能正確的是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的加速度減速下降D．以

0.6g的加速度減速上升3．某同學用臺秤研究在電梯中的超失重現象。在地面上稱得其體重為500

N，再將臺秤移至電梯內稱其體重。電梯從t=0

時由靜止開始運動，到

t=11

s

時停止，得到臺秤的示數F隨時間

t

變化的情況如圖所示（g=10

m/s）。則A．電梯為下降過程B．在

10~11

s

內電梯的加速度大小為2

m/sC．

的示數為

550

ＮD．電梯運行的總位移為19

m4．如圖所示，在繞地球運行的“天宮一號”實驗艙中，宇航員王亞平正在做如下實驗。下列說法正確的是A．使小球在豎直平面內做圓周運動：拉直細繩，在最低點要給小球以最小初速度，才能讓它做完整的圓周運動B．測量宇航員的體重，可用盤式測力計測量C．做吹水泡實驗，吹出的水泡一定都是很圓的球形狀D．用食指輕輕一推宇航員，他立即做勻速直線運動5．下列說法正確的是A．牛頓第一定律是實驗定律B．跳高運動員從地面上跳起，是由于地面給運動員的支持力大于運動員給地面的壓力C．人在地面上行走時，人和地球間的作用力和反作用力的對數有三對D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態6．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7．姚明成為了

NBA

一流中鋒，給中國人爭得了榮譽和尊敬，讓更多的中國人熱愛上籃球這項運動。姚明某次跳起過程可分為下蹲、蹬地、離地上升、下落四個過程，如圖所示，下列關于蹬地和離地上升兩過程的說法中正確的是（設蹬地的力為恒力）A．兩過程中姚明都處在超重狀態B．兩過程中姚明都處在失重狀態C．前過程為超重，后過程不超重也不失重D．前過程為超重，后過程為完全失重8．下列實例屬于超重現象的是A．火箭點火后加速升空時B．汽車駛過拱橋頂端時C．跳水運動員被跳板彈起，離開跳板向上運動時D．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時9．某同學站在電梯地板上，利用速度傳感器和計算機研究一觀光電梯圖象是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內的速度變化情況（向上為正方向）。根據圖象提供的信息，可以判斷下列說法中正確的是A．0~5

s

內，觀光電梯在加速上升，該同學處于失重狀態B．5~10

s

內，該同學對電梯地板的壓力等于他所受的重力C．10~20

s

內，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態D．20~25

s

內，觀光電梯在加速下降，該同學處于失重狀態10．關于超重和失重，下列說法中正確的是A．超重就是物體受的重力增加了B．完全失重就是物體一點重力都不受了C．失重就是物體受的重力減少了D．不論超重或失重甚至完全失重，物體所受重力都不變11．在軍事演習中，某空降兵從懸停在空中的直升飛機上跳下，從跳離飛機到落地的過程中沿豎直方向運動的

圖象如圖所示，則下列說法正確的是A．0~10

s

內空降兵和降落傘整體機械能守恒B．0~10

s

內空降兵和降落傘整體所受空氣阻力越來越大C．10~15

s

時間內運動員的平均速度

D．10~15

s

內空降兵和降落傘整體處于失重狀態12．如圖所示，某同學在教室中站在體重計上研究超重與失重。她由穩到穩定的站姿稱為“起立”過程。關于她的實驗現象，下列說法中正確的是A．只有“起立”過程，才能出現失重的現象B．只有“下蹲”過程，才能出現超重的現象C．“起立”、“下蹲”的過程，都能出現超重和失重的現象D．“起立”的過程，先出現超重現象后出現失重現象13．如圖，固定斜面，CD段光滑，DE段粗糙，A、B

兩物體疊放在一起從

C點由靜止下滑，下滑過程中A、B保持相對靜止，則A．在

CD段時，A受三個力作用B．在

DE段時，A可能受三個力作用C．在

DE段時，A受摩擦力方向一定沿斜面向上D．整個下滑過程中，A、B均處于失重狀態14．一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a

隨時間t

變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力A．t=2

s

時最大 B

．t=2

s

時最小C．t=8.5

s

時最大 t=8.5

s

時最小15．將重為

50

N

的物體放在電梯的地板上。如果電梯由起動到停止的過程中，物體受到的支持力隨時間變化的圖象如圖所示。由此可以判斷A．t

=

2

s

時刻電梯的加速度向上B．t

=

6

s

時刻電梯加速度為零C．t

=

12

s

時刻電梯處于失重狀態D．t

=

12

s

時刻電梯處于超重狀態16．在電梯中，把一重物置于水平臺秤上，臺秤與力的傳感器相連，電圖象，如圖所示，求：（1）電梯在啟動階段，加速上升過程經歷了多長時間；（2）電梯在加速上升過程的最大加速度是多少。（g取

10

m/s）17．一質量為

50

kg的乘客站在在升降機的臺秤上，當升降機以2

m/s的加速度勻加速上升時，臺秤的示數為多少？（g=10

m/s）18．某同學研究電梯上升過程的運動規律，乘電梯上樓時他攜帶了一個質量為

5

kg

的重物和一套便攜式

DIS

實驗系統，重物懸掛在力傳感器上。電梯從第一層開始啟動，中間不間斷一直到最高層停止。在這個過程中，顯示器上顯示出的力隨時間變化的關系如圖所示。重力加速度

g

取

10

m/s。根據圖象中的數據，求：（1）電梯在最初加速階段的加速度a的大小；（2）電梯在在

19.0

s

內上升的髙度H。19．（2014

北京卷）

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．受托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態B．受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【解析】0~2

電梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始為靜止，所以0~2

電梯為勻加速下降，支持力等于重力，平

2

s

s

支持力大于重力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此階段向下勻減速，選項

A對。勻加速階段加速度

對。勻加速階段加速度

F

g

/

m/s

s

末的速度

度

m/s

，

此

階

段

位

移

m

。

勻

速

階

段

位

移

m，勻減速階段時間

，初速度為

2

s末的速度，末速

m/s

m/s，根據牛頓第二定律

F

ma

g

帶入計算得此時的支持力F

，即F

，

m，總位移

m，對照選項

BD

對

C

錯。4．CD【解析】在天空一號實驗艙內，是完全失重狀態，給任意大小的初速度，小球都會在豎直平面內做完整的圓周運動（在任意方向的平面內均可），不需像在地球上一樣在最低點要給小球以最小初速

關的現象和實驗都不會發生（成功），故宇航員要測體重，不能用測力計直接測量，但可以用測力計給人一個拉力，讓人做勻加速運a和拉力

FF=ma求出，B

狀，但在完全失重時，水球成規則的球形，C

正確；在完全失重時，質量再大的人，只要手指給其一個很小的力，也能讓其做沿合外力方向的勻速直線運動，D

正確。【解析】手托物體由靜止開始向上運動，一定先做加速運動，物體

錯誤；在物體離開手的瞬間，二者分離，不計空氣阻力，物體只受重力，物體的加速度一定等于重力加速度；要使手和物體分離，手向下的選項

C

錯誤，D

正確。【解析】姚明在蹬地的過程中，對地面的壓力大于重力，從而使人產生向上的合力，所以此時，人處于超重狀態；當離開地面后，人對地面就沒有作用力了，此時有向下的加速度，加速度的大小為重力加速度

，處于完全失重狀態。故選【解析】火箭點火加速升空的過程中，有向上的加速度，是由支持力和重力的合力提供，處于超重狀態，所以

A

正確；超重是物體受到接觸面豎直向上的支持力或繩的拉力大于重力。在汽車駛過拱形橋頂端時，由重力的分力提供做圓周運動向心力，所以支持力小于重力，處于失重狀態，所以

B

錯誤；跳水運動員離開跳板向上運動時，與跳板分離，沒有支持力，完全失重，所以

C

錯誤；體操運動

D

9．BD【解析】在

0~5

s

內，從速度—時間圖象可知，此時的加速度為

A

s

故

B

正確；在

10~20

s

內，電梯向上做勻減速運動，加速度向下，處于失重狀態，故

C

錯誤；在

20~25

s

內，電梯向下做勻加速運動，加速度向下，故處于失重狀態度，故D

正確；故選

BD。10．D【解析】物體處于超重或者失重是指視重與重力的關系，并不是重力發生變化，A

選項錯誤；當物體處于完全失重狀態是指物體對

選項錯誤；并不改變，C

選項錯誤；不論超重或失重甚至完全失重，物體所受重力是不變的，D

選項正確。故選

【解析】0~10

s

內速度時間圖線的切線斜率逐漸減小，可知空降A，因為加速度減小，可知阻力增大，故選項B

正確；10~15

s

內做空降兵和降落傘向下做加速度減小的變減速直線運動，5

s

內的位移小于做勻變速直線運動的位移，故10~15

s

時間內空降兵和降落傘的平均速度

，故

C

正確；

10~15

s

內做減速運動，加速度方向向上，可知空降兵和降落傘處于超重狀態，故選項D

錯誤。13．C【解析】在

CD

段，整體的加速度：

m

mC

gm

m C

g，隔離對

A分析，有：mg

m

，解得

，可知

A受重力和支持

錯誤；設DE段物塊與斜面間的動摩擦因數為μ，在

DE

段

，

整

體

的

加

速

度

：

m

m

g

m

m

g

C

Cm

m

C

g

g，隔離對

A

分析，有：m

g

m

，解得

m

g

，方向沿斜面向上。若勻速運 動，A

受到靜摩擦力也是沿斜面向上，所以

A

一定受三個力，故

B

正確；整體下滑的過程中，CD段加速度沿斜面向下，A、B均處于失重狀態，在

DE

段，可能做勻速直線運動，不處于失重狀態，D

錯誤；故選

C。14．AD【解析】由于

t=2

s

時物體向上的加速