一、重力的測(cè)量1．填一填(1)方法一：先測(cè)量物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的 ，再用天平測(cè)量物體的 ，利用 _____________可得G＝mg。(2)方法二：將待測(cè)物體懸掛或放置在測(cè)力計(jì)上，使它處于 根據(jù)力的 可得重力等于測(cè)力計(jì)的示數(shù)，即G＝F。2．判一判(1)物體的重力大小G＝mg是根據(jù)牛頓第二定律確定的。( )(2)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量重力時(shí)，其示數(shù)一定等于物體的重力大小。( )(3)在加速上升的電梯中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一物體的重力，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)大于物體的重力。( )
3．想一想我們測(cè)量體重時(shí)，站在臺(tái)秤上應(yīng)保持什么狀態(tài)？測(cè)量體重的原理是什么？提示：保持靜止?fàn)顟B(tài)，二力平衡。
二、超重和失重1．填一填
2．判一判(1)物體處于超重狀態(tài)時(shí)重力增大了。( )(2)物體處于失重狀態(tài)時(shí)重力減小了。( )(3)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力沒有變化。( )(4)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體處于完全失重狀態(tài)。( )
3．想一想 在乘用豎直升降電梯上下樓時(shí)，你是否有這樣的感覺：在電梯上升時(shí)，開始時(shí)覺得自己有“向下墜”的感覺，好像自己變重了，快到目的樓層時(shí)又覺得自己有“向上飄”的感覺，好像自己變輕了。下樓時(shí)，在電梯下降時(shí)，開始覺得有種“向上飄”的感覺，背的書包也感覺變“輕”了，快到目的樓層時(shí)，覺得自己有種“向下墜”的感覺，背的書包也似乎變“重”了。(1)電梯向上啟動(dòng)瞬間加速度方向如何？人處于超重還是失重狀態(tài)？提示：豎直向上，超重。(2)電梯向上將要到達(dá)目的樓層減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度方向如何？人處于超重還是失重狀態(tài)？提示：豎直向下，失重。(3)若電梯下降啟動(dòng)的瞬間或到達(dá)目的樓層前減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人處于超重還是失重狀態(tài)？提示：向下啟動(dòng)瞬間，加速度向下，失重；向下減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度向上，超重。
主題探究(一)　對(duì)超重和失重的理解【重難釋解】1.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分析當(dāng)用彈簧測(cè)力計(jì)豎直懸掛物體時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力。非平衡狀態(tài)下，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與物體的重力大小不相等。
2．平衡、超重、失重、完全失重狀態(tài)的比較
[特別提醒]　在完全失重狀態(tài)下：(1)平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)消失。例如：?jiǎn)螖[停止擺動(dòng)、液體對(duì)器壁沒有壓強(qiáng)、浸在液體中的物體不受浮力等。(2)工作原理與重力有關(guān)的儀器也不能使用。例如：天平、液體氣壓計(jì)等，注意彈簧測(cè)力計(jì)不能測(cè)量重力，但可以測(cè)量拉力等。
典例1　 “蹦極” 是一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。某人(視為質(zhì)點(diǎn))身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，如圖所示。圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)位置，c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置，人在從P點(diǎn)落下到最低點(diǎn)c的過程中 (　　)A．在ab段，人處于失重狀態(tài)B．在a點(diǎn)，人的速度最大C．在bc段，人處于失重狀態(tài)D．在c點(diǎn)，人的速度為零，加速度也為零
[解析]　在ab段，彈性繩的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，有向下的加速度，人向下做加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，隨彈性繩的拉力的增大，向下的合外力減小，所以向下的加速度逐漸減??；在bc段，彈性繩的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，有向上的加速度，人向下做減速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)，而且加速度隨彈性繩的拉力的增大而增大，所以在ac段人的速度先增加后減小，加速度先減小后增加，在b點(diǎn)人的速度最大，在c點(diǎn)，彈性繩的形變量最大，即彈性繩的拉力最大，向上的加速度最大，人的速度為零，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。[答案]　A　
判斷超重、失重狀態(tài)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(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)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(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)注意：超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向即速度方向無關(guān)。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1． 一人站在體重計(jì)上。當(dāng)他靜止時(shí)臺(tái)秤指針指在45 kg刻度處。則在他快速蹲下不動(dòng)的整個(gè)過程中，臺(tái)秤指針 (　　)A．一直指在大于45 kg刻度處B．一直指在小于45 kg刻度處C．先指在大于45 kg刻度處，后指在小于45 kg刻度處，最后指在等于45 kg刻度處D．先指在小于45 kg刻度處，后指在大于45 kg刻度處，最后指在等于45 kg刻度處答案：D
2．在一個(gè)封閉裝置中，用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)一物體的重力，根據(jù)讀數(shù)與物體實(shí)際重力之間的關(guān)系，判斷以下說法中正確的是(　　)A．讀數(shù)偏大，表明裝置一定加速上升B．讀數(shù)偏小，表明裝置一定加速下降C．讀數(shù)為0，表明裝置運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度，但無法判斷是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)D．讀數(shù)準(zhǔn)確，表明裝置一定勻速上升或下降答案：C
主題探究(二)　超重和失重現(xiàn)象的應(yīng)用【重難釋解】解決超重和失重問題的一般思路超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)就是牛頓第二定律的應(yīng)用，解答有關(guān)問題時(shí)：(1)分析物體運(yùn)動(dòng)的加速度方向；(2)判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)；(3)對(duì)物體進(jìn)行受力分析；(4)利用牛頓第二定律分析和求解。
典例2　 如圖所示為阿聯(lián)酋迪拜哈利法塔，又稱“迪拜塔”，塔高828 m，為世界第一高樓。樓層總數(shù)162層，配備56部電梯，最高速可達(dá)17.4 m/s。游客乘坐觀光電梯大約1 min就可以到達(dá)觀光平臺(tái)。若電梯簡(jiǎn)化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開始上升，其加速度a與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是 (　　)
A．t＝6 s時(shí)，電梯處于失重狀態(tài)B．7～53 s時(shí)間內(nèi)，繩索拉力最小C．t＝59 s時(shí)，電梯處于超重狀態(tài)D．t＝60 s時(shí)，電梯速度恰好為0[解析]　根據(jù)a-t圖像可知當(dāng)t＝6 s時(shí)，電梯的加速度向上，電梯處于超重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；53～55 s時(shí)間內(nèi)，加速度的方向向下，電梯處于失重狀態(tài)，繩索的拉力小于重力；而7～53 s時(shí)間內(nèi)，a＝0，電梯處于平衡狀態(tài)，繩索拉力等于電梯的重力，大于電梯失重時(shí)繩索的拉力，所以這段時(shí)間內(nèi)繩索拉力不是最小，故B錯(cuò)誤；t＝59 s時(shí)，電梯減速向上運(yùn)動(dòng)，a＜0，加速度方向向下，電梯處于失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)a-t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示速度的變化量，由幾何知識(shí)可知，60 s內(nèi)a-t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積代數(shù)和為0，所以速度的變化量為0，而電梯的初速度為0，所以t＝60 s時(shí)，電梯速度恰好為0，故D正確。[答案]　D
【素養(yǎng)訓(xùn)練】1．“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長(zhǎng)彈性繩綁在身體上，從幾十米高處跳下的一種極限運(yùn)動(dòng)。某人做蹦極運(yùn)動(dòng)，所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖所示。將蹦極過程近似為在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為 (　　)A．g　　　　　　　　B．2gC．3g D．4g答案：B
2． (多選)如圖所示，電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)質(zhì)量為1 kg的重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10 N。在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?2 N。關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是(g取10 m/s2) (　　)A．電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2B．電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2C．電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4 m/s2D．電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2答案：AD
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1． 如圖所示，一個(gè)盛水的容器底部有一小孔，靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水。忽略空氣阻力，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過程中始終保持平動(dòng)，則下列說法正確的是 (　　)A．容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水B．將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔不向下漏水C．將容器水平拋出，容器在運(yùn)動(dòng)中小孔向下漏水D．將容器斜向上拋出，容器在運(yùn)動(dòng)中小孔不向下漏水
解析：題中幾種運(yùn)動(dòng)，對(duì)整體分析，都只受重力作用，運(yùn)動(dòng)加速度為g，方向豎直向下，容器中的水處于完全失重狀態(tài)，對(duì)容器底部無壓力，故在底部的小孔處水不會(huì)漏出。故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。答案：D
2． (多選)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(jì)空氣阻力)，至回到出發(fā)點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是 (　　)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(duì)B物體的壓力大于A物體受到的重力D．若將A、B兩物體疊放著一起自由釋放、水平拋出或者斜向上拋出，A、B間均無彈力作用
解析：以A、B整體為研究對(duì)象：在上升和下降過程中僅受重力，由牛頓第二定律知加速度為g，方向豎直向下，故全過程A、B都處于完全失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤，B正確。再以A為研究對(duì)象：因加速度為g，方向豎直向下，由牛頓第二定律知A所受合力為A的重力，所以A僅受重力作用，即A和B之間沒有作用力，故C錯(cuò)誤。同理可知，無論將A、B兩物體疊放著一起自由釋放、水平拋出或者斜向上拋出，A、B兩物體均處于完全失重狀態(tài)，故A、B間均無彈力作用，故D正確。答案：BD　
二、注重學(xué)以致用和思維建模1．如圖所示為運(yùn)動(dòng)員跳高時(shí)的精彩瞬間，下列說法正確的是 (　　)A．運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)處于平衡狀態(tài)B．運(yùn)動(dòng)員在下降過程中處于超重狀態(tài)C．運(yùn)動(dòng)員起跳以后在上升過程中處于失重狀態(tài)D．運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)地面對(duì)他的支持力等于他所受的重力
解析：運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)只受重力作用，不是處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在下降過程中加速度向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員起跳以后在上升過程中加速度向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確；運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)加速上升，則地面對(duì)他的支持力大于他所受的重力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：C
2．(2021年1月新高考8省聯(lián)考·廣東卷改編)(多選)研究“蹦極”運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)員身上系好彈性繩并安裝傳感器，可測(cè)得運(yùn)動(dòng)員豎直下落的距離及其對(duì)應(yīng)的速度大小。根據(jù)傳感器收集到的數(shù)據(jù)，得到如圖所示的“速度—位移”圖像。若空氣阻力和彈性繩的重力可以忽略，根據(jù)圖像信息，下列說法正確的有 (　　)A．彈性繩原長(zhǎng)為15 mB．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降10 m時(shí)，處于失重狀態(tài)C．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降15 m時(shí)，繩長(zhǎng)達(dá)到最長(zhǎng)D．當(dāng)運(yùn)動(dòng)員下降20 m時(shí)，其加速度方向豎直向上

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6 超重和失重

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