第23講超重與失重

內(nèi)容導(dǎo)航——預(yù)習(xí)三步曲

第一步：學(xué)

析教材學(xué)知識：教材精講精析、全方位預(yù)習(xí)

練習(xí)題講典例：教材習(xí)題學(xué)解題、快速掌握解題方法

練考點強(qiáng)知識：2大核心考點精準(zhǔn)練

第二步：記

串知識識框架：思維導(dǎo)圖助力掌握知識框架、學(xué)習(xí)目標(biāo)復(fù)核內(nèi)容掌握

第三步：測

過關(guān)測穩(wěn)提升：小試牛刀檢測預(yù)習(xí)效果、查漏補(bǔ)缺快速提升

知識點1重力的測量

1．方法一：利用牛頓第二定律

先測量物體做自由落體運(yùn)動的加速度g，再用天平測量物體的質(zhì)量，根據(jù)G＝mg算出重力大小。

2．方法二：利用力的平衡條件

將待測物體懸掛或放置在測力計上，使它處于靜止?fàn)顟B(tài)。這時物體所受的重力和測力計對物體的拉力或支

持力的大小相等。這是測量重力最常用的方法。

知識點2超重和失重的理解和分析

1．人站在體重計上向下蹲的過程中，體重計的示數(shù)會變化。體重計的示數(shù)反映了人對體重計的壓力。

2．超重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。

(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度。

3．失重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。

(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度。

(3)完全失重

①定義：物體對支持物(或懸掛物)完全沒有作用力的現(xiàn)象。

②產(chǎn)生條件：a＝g，方向豎直向下。

學(xué)霸思維：超重或失重時，物體的重力不變，只是視重發(fā)生變化。

1

洞悉1．視重與失重、超重

教材(1)視重：當(dāng)物體用彈簧測力計豎直懸掛或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱

為“視重”，其大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力。

(2)失重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。

(3)超重：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。

2．超重、失重現(xiàn)象的分析

特征狀態(tài)加速度視重(F)與重力的關(guān)系運(yùn)動情況受力圖

靜止或勻速直

平衡a＝0F＝mg

線運(yùn)動

向上加速或向

超重向上F＝m(g＋a)>mg

下減速

向下加速或向

失重向下F＝m(g－a)<mg

上減速

拋體、正常運(yùn)行

完全失重a＝gF＝0

的衛(wèi)星

3.兩點說明

(1)處于完全失重狀態(tài)時，一切與重力有關(guān)的現(xiàn)象都消失，所有依據(jù)重力原理制作的儀器都

不能正常工作。比如液體對容器壁的壓力消失，浸在液體中的物體受到的浮力消失，天平、

水銀氣壓計等儀器都不能正常使用。

(2)無論物體沿哪個方向運(yùn)動，只要在豎直方向有向上的加速度，就處于超重狀態(tài)；有向下

的加速度，就處于失重狀態(tài)。

學(xué)霸思維：判斷超重、失重的方法

(1)從受力的角度判斷：當(dāng)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(tài)，小

于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。

(2)從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于

失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)。

教材習(xí)題01解題方法

2

設(shè)某人的質(zhì)量為60kg，站在電梯內(nèi)的水平地板上，對人進(jìn)行受力分析，規(guī)定向上為正方

當(dāng)電梯以0.25m/s2的加速度勻加速上升時，求人對向，列牛頓第二定律方程，求解支持

電梯的壓力。g取9.8m/s2。力，再根據(jù)牛頓第三定律可得人對電

梯的壓力。

【答案】603N，方向豎直向下

教材習(xí)題02

當(dāng)在盛水的塑料瓶壁上扎一個小孔時，水會從小孔噴解題方法

水瓶自由下落處于完全失重狀態(tài)，水

出，但釋放水瓶，讓水瓶自由下落，水卻不會從小孔

之間沒有相互作用，水不能流出。

流出。這是為什么？

【答案】當(dāng)釋放水瓶后，水瓶自由下落，瓶和水均處于完全失重狀態(tài)，瓶中各處的水(包括

小孔處的水)的壓強(qiáng)都等于大氣壓，水之間沒有互相擠壓，故水不能從瓶中流出

教材習(xí)題03解題方法

一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重狀態(tài)（如座艙以及人、手機(jī)都在自由下落，均

圖）。一個可乘坐二十多個人的環(huán)形座艙套裝在豎直處于完全失重狀態(tài)，因此人的手感覺

柱子上，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自不到手機(jī)的壓力，通過運(yùn)動學(xué)規(guī)律求

由落下。落到一定位置時，制動系統(tǒng)啟動，到地面時解加速度，再通過牛頓第二定律求解

剛好停下。已知座艙開始下落時的高度為76m，當(dāng)落外力。

到離地面28m的位置時開始制動，座艙做勻減速運(yùn)

動。若座艙中某人用手托著質(zhì)量為0.2kg的手機(jī)，當(dāng)

座艙落到離地面50m的位置時，手的感覺如何？當(dāng)座

艙落到離地面15m的位置時，手要用多大的力才能托

住手機(jī)？

【答案】(1)人的手感覺不到手機(jī)的壓力；(2)5.4N

3

考點一超重和失重的理解

1．神舟十七號載人飛船返回艙于2024年4月30日在東風(fēng)著陸場成功著陸，在飛船返回至離地面十幾公里

時打開主傘飛船快速減速，返回艙速度大大減小，在減速過程中（）

A．返回艙受到的合力向下B．返回艙處于平衡狀態(tài)

C．返回艙處于失重狀態(tài)D．返回艙處于超重狀態(tài)

2．如圖所示，質(zhì)量為m的人站在體重計上，隨電梯以大小為a的加速度加速上升，重力加速度大小為g。

下列說法正確的是（）

A．人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(ga)）

B．人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma

C．人處于失重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為ma

D．人處于超重狀態(tài)，人對體重計的壓力大小為m(ga)

3．將一彈簧測力計懸掛在升降機(jī)天花板下，彈簧下端連接一個小鋼球，如果彈簧測力計示數(shù)突然變大，

則此時升降機(jī)可能的運(yùn)動狀態(tài)是（）

A．減速上升B．加速下降C．減速下降D．勻速下降

4．如圖，雪碧瓶在底部鉆幾個小孔，盛滿水后將瓶豎直上拋，上升過程中應(yīng)出現(xiàn)圖為（）

A．B．

4

C．D．

5．（多選）巴黎奧運(yùn)會上，我國運(yùn)動員取得了優(yōu)異成績。下列關(guān)于圖中運(yùn)動員的描述，正確的是（）

A．圖甲中蹦床運(yùn)動員離開蹦床向上運(yùn)動的過程中處于失重狀態(tài)

B．圖乙中舉重運(yùn)動員舉著杠鈴保持不動時處于超重狀態(tài)

C．圖丙中跳高運(yùn)動員騰空過桿過程中處于超重狀態(tài)

D．圖丁中單杠運(yùn)動員雙手抓桿向上減速運(yùn)動過程中處于失重狀態(tài)

考點二超重和失重的有關(guān)計算

6．如圖所示，一人站在電梯中的體重計上，隨電梯一起運(yùn)動。電梯做勻速直線運(yùn)動時，體重計的示數(shù)為50kg。

在某時刻電梯中的人觀察到體重計的示數(shù)變?yōu)?5kg，g取10m/s2，關(guān)于電梯的運(yùn)動，以下說法正確的是

（）

A．電梯可能向上加速運(yùn)動，加速度大小為11m/s2

B．電梯可能向下減速運(yùn)動，加速度大小為1m/s2

C．電梯可能向下加速運(yùn)動，加速度大小為1m/s2

D．電梯可能向下減速運(yùn)動，加速度大小為11m/s2

7．張華同學(xué)站在升降電梯內(nèi)的體重秤上，電梯靜止時，體重秤示數(shù)為50kg。電梯運(yùn)動過程中，某一段時

間內(nèi)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重秤示數(shù)如圖，重力加速度為g。則在這段時間內(nèi)（）

5

A．該同學(xué)所受的重力變大

B．電梯一定豎直向上運(yùn)動

g

C．電梯的加速度大小為，方向可能豎直向上

5

g

D．電梯的加速度大小為，方向一定豎直向上

10

8．人站在力傳感器上完成下蹲、站起動作，觀察計算機(jī)采集到的圖線。如圖是某人在運(yùn)動過程中力傳感

器的示數(shù)隨時間變化的情況。下列說法正確的是（）

A．人的質(zhì)量約為100kg

B．在1s~2s內(nèi)，人完成“下蹲”和“站起”兩個動作

C．在下蹲過程中，人的最大加速度約為6ms2

D．在5s~6s內(nèi)，人一直處于超重狀態(tài)

9．（多選）一名質(zhì)量為60kg的乘客，乘坐電梯從一層到六層，如圖所示。當(dāng)電梯以的0.25m/s2加速度勻

加速上升時，重力加速度大小g10m/s2，則人對電梯的壓力大小和方向正確的是（）

A．大小為600NB．大小為615N

C．方向為豎直向下D．方向為豎直向上

10．（多選）如圖所示，在升降機(jī)內(nèi)的水平底面上安裝壓力傳感器后，將物體G放在壓力傳感器上面。當(dāng)

6

升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，壓力傳感器的示數(shù)為80N，重力加速度g10m/s2，下列說法正確的是（）

A．壓力傳感器的示數(shù)為60N時，升降機(jī)可能以2.5m/s2的加速度減速上升

B．壓力傳感器的示數(shù)為60N時，升降機(jī)可能以2.5m/s2的加速度加速上升

C．壓力傳感器的示數(shù)為100N時，升降機(jī)可能以2.5m/s2的加速度加速上升

D．壓力傳感器的示數(shù)為100N時，升降機(jī)可能以2.5m/s2的加速度減速上升

知識導(dǎo)圖記憶

知識目標(biāo)復(fù)核

1．知道超重、失重和完全失重的定義。

2.能夠在具體實例中判斷超重、失重現(xiàn)象。

3.會利用牛頓運(yùn)動定律分析超重和失重現(xiàn)象。

一、單選題

1．“蹦極”是一項刺激的運(yùn)動，能讓挑戰(zhàn)者獲得失重和超重的體驗。如圖，一名挑戰(zhàn)者身系彈性繩從高處沿

直線下落，依次經(jīng)過a、b、c三點，運(yùn)動到a點時，彈性繩剛好繃緊，運(yùn)動到b點時，彈性繩上的拉力剛

好等于挑戰(zhàn)者的重力，c點為下落的最低點，不計空氣阻力和彈性繩的重力，彈性繩始終在彈性限度內(nèi)，則

7

挑戰(zhàn)者從a點運(yùn)動到c點的過程中（）

A．一直處于超重狀態(tài)

B．一直處于失重狀態(tài)

C．先超重后失重

D．先失重后超重

2．某次實驗，小明同學(xué)站在力傳感器上進(jìn)行起立、下蹲的動作，得到如圖所示的力隨時間變化的圖像，

下列說法能正確反映小明動作的是（）

A．先起立，后下蹲

B．先下蹲，后起立

C．先起立，后下蹲，接著起立，再下蹲

D．先下蹲，后起立，接著下蹲，再起立

3．空間站的發(fā)射和回收過程中，航天員要承受超重或失重的考驗。在某空間站豎直向上加速發(fā)射過程中，

有一段時間內(nèi)的加速度達(dá)到3.5g。已知空間站中航天員的質(zhì)量為m，取重力加速度g10m/s2，則在該段

時間內(nèi)（）

A．航天員處于失重狀態(tài)

B．空間站對航天員的作用力大小為4.5mg

C．空間站中質(zhì)量為2kg的物體置于臺秤上的視重為70N

D．空間站對航天員的作用力大于航天員對空間站的作用力

4．圖甲是某人站在接有傳感器的地板上做下蹲、起跳和回落動作的示意圖，圖中的小黑點表示人的重心，

圖乙是地板所受壓力隨時間變化的圖像，取重力加速度g10m/s2。根據(jù)圖像分析可知（）

8

A．c到d的過程中，人處于完全失重狀態(tài)

B．人的重力可由b點讀出，約為500N

C．f點是人在雙腳離開地板的過程中上升最高的點

D．人上升的最大高度約為0.3125m

5．在學(xué)習(xí)了超重失重之后，小明同學(xué)站在體重計上，做下蹲和起立的動作，通過力傳感器采集的圖像如

圖所示，g10m/s2，下列說法正確的是（）

A．小明的體重約為90kg

B．AB段為起立過程，CD段為下蹲過程

C．AC段為起立過程，DE段為下蹲過程

D．下蹲過程中一直處于超重狀態(tài)

6．在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計，電梯靜止時，某同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為如圖所示的40kg。

電梯突然啟動，在啟動的一段時間內(nèi)，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)為45kg，取重力加速度大小g=10m/s2，下列

說法正確的是（）

A．該同學(xué)的質(zhì)量變大了

B．電梯啟動時一定在豎直向上運(yùn)動

9

C．電梯啟動時可能在豎直向下運(yùn)動

D．電梯啟動時的加速度大小為2m/s2

7．如圖所示，兩物體A、B(mAmB)疊放在一起，靠在豎直墻面上。將它們由靜止釋放，在沿粗糙墻面

下落過程中，物體B的受力示意圖是（不計空氣阻力，重力加速度為g）（）

A．B．C．D．

8．跳傘運(yùn)動員從高空跳下，在降落傘打開之前，空氣阻力忽略不計，此時下落的加速度為a，背包對運(yùn)動

員的壓力為F。設(shè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，背包的質(zhì)量為m，則下列正確的是（）

A．a(chǎn)g，F(xiàn)mgB．a(chǎn)g，F(xiàn)mg

C．a(chǎn)g，F(xiàn)mgD．a(chǎn)g，F(xiàn)0

9．如圖所示，一個圓形水杯底部有一小孔，用手指堵住小孔，往杯子里倒半杯水。手指松開后，下列方

式可以使水流出的是（不考慮杯子轉(zhuǎn)動及空氣阻力）（）

A．勻速運(yùn)動B．豎直向下拋出

C．斜向上拋出D．靜止釋放

10．如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋（不計空氣阻力），到回到出發(fā)點的過程中，

下列說法正確的是（）

10

A．上升過程A、B處于超重狀態(tài)，下降過程A、B處于失重狀態(tài)

B．上升和下降過程A、B兩物體均為完全失重

C．上升過程中A物體對B物體的壓力大于A物體受到的重力

D．下降過程中A物體對B物體的壓力大于A物體受到的重力

11．小明拿著一個由輕質(zhì)彈性細(xì)繩和一質(zhì)量為0.5kg的小球組成的玩具乘坐電梯，如圖所示。某時刻他發(fā)

現(xiàn)輕質(zhì)彈性細(xì)繩的伸長量為電梯靜止時的1.2倍，則該時刻（）

A．小明處于超重狀態(tài)B．小明處于失重狀態(tài)

C．電梯可能加速下降D．電梯可能減速上升

12．某同學(xué)為測量電梯啟動的加速度，站在電梯中的體重計上隨電梯一起上升。同學(xué)靜止時，體重計顯示

69kg，啟動過程中體重計示數(shù)穩(wěn)定在73kg，g取10m/s2，則電梯向上啟動的加速度大小為（）

A．4m/s2B．0.4m/s2

4040

C．m/s2D．m/s2

6973

13．phyphox是一款功能強(qiáng)大的軟件，它可以讓手機(jī)充當(dāng)一個真實的物理實驗工具，讓用戶隨時隨地進(jìn)行

物理學(xué)習(xí)。該軟件支持快速生成圖表和文字，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，用戶可以通過選擇傳感器輸入來設(shè)計和分

析實驗，為用戶提供了豐富便利的實驗輔助工具?，F(xiàn)用某款智能手機(jī)進(jìn)行以下實驗：在phyphox里面打開

加速度傳感器，用手掌平托智能手機(jī)，將其豎直向上拋出，然后在拋出點接住手機(jī)，以豎直向上為正方向，

測得手機(jī)在豎直方向的加速度隨時間變化的圖像如圖所示，則手機(jī)（）

11

A．在t1~t3時間內(nèi)手機(jī)先加速后減速

B．在t2時刻手機(jī)到達(dá)最高點

C．在t2~t4時間內(nèi)，手機(jī)處于失重狀態(tài)

D．在t2~t4時間內(nèi)手機(jī)受到的支持力逐漸減小

二、多選題

14．實驗小組利用DIS系統(tǒng)，觀察超重和失重現(xiàn)象。他們在學(xué)校電梯內(nèi)做實驗，某次實驗得到電梯內(nèi)一物

體v—t圖像如圖所示，取向上為正方向，以下說法正確的是（）

A．t4s時電梯上升到最高點

B．1~3s內(nèi)電梯加速上升，物體處于超重狀態(tài)

C．5~7s內(nèi)電梯減速下降，物體處于失重狀態(tài)

D．t8s時電梯停止在某一層樓

15．一人乘高速電梯從頂樓開始下降，設(shè)豎直向上為加速度a的正方向，在下降過程中加速度a隨時間t變

化的圖線如圖所示，則（）

A．2~4s，人處于超重狀態(tài)

12

B．14~18s，人處于超重狀態(tài)

C．t1s時人對地板的壓力大于t3s時人對地板的壓力

D．t14s時人對地板的壓力大于t16s時人對地板的壓力

16．某同學(xué)使用輕彈簧、直尺、鋼球等制作了一個“豎直加速度測量儀”，如圖所示。彈簧上端固定，在彈

簧旁沿彈簧長度方向固定一直尺。不掛鋼球時，彈簧下端指針位于直尺20cm刻度處；下端懸掛質(zhì)量為

m1kg的鋼球，靜止時指針位于直尺40cm刻度處。將直尺不同刻度對應(yīng)的加速度標(biāo)在直尺上，就可用此

裝置直接測量豎直方向的加速度。取豎直向上為正方向，重力加速度大小為g取10m/s2。下列說法正確的

是（）

A．彈簧的勁度系數(shù)k50N/m

B．指針指在30cm刻度時，物體加速度為5m/s2

C．指針指在30cm刻度時，物體處于失重狀態(tài)

D．指針指在30cm刻度時，物體一定向下運(yùn)動

17．質(zhì)量為0.5kg的物塊A放在一個縱剖面為矩形的靜止木箱內(nèi)，A