1.知道什么是超重和失重現(xiàn)象。2.知道什么是視重。3.會利用牛頓運動定律分析超重和失重的問題。
1.超重(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? 物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有 (選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度。2.失重(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? 物體所受重力的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體具有 (選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度。
3.完全失重(1)定義：物體對懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫? 的現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向 。4.視重與實重(1)視重：物體在 方向做加速運動時，物體對懸掛物的 (彈簧測力計的示數(shù)T)或?qū)χС治锏? (臺秤示數(shù)N)，通常我們稱它(T或N)為視重。(2)實重：重力是由于地球作用于物體而產(chǎn)生的，始終存在，大小也____受運動狀態(tài)改變影響，我們通常稱它為實重。
1.判斷下列說法的正誤。(1)超重就是物體受到的重力增加了。(　　)(2)物體處于完全失重狀態(tài)時，物體的重力就消失了。(　　)(3)物體處于超重狀態(tài)時，物體一定在上升。(　　)(4)物體處于失重狀態(tài)時，物體可能在上升。(　　)
2.質(zhì)量為50 kg的人站在電梯內(nèi)的水平地板上，當電梯以大小為0.5 m/s2的加速度勻減速上升時，人對電梯地板的壓力大小為______ N(g取10 m/s2)。
一、超重、失重和完全失重
答案　電梯啟動瞬間加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力；電梯勻速向上運動時，人受到的合力為零，所以支持力等于重力。
如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運動。(1)電梯啟動瞬間加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大還是?。侩娞輨蛩傧蛏线\動時，人受到的支持力比其重力大還是??？
答案　減速運動時，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。
(2)電梯將要到達目的地減速運動時加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大還是小？
1.對視重的理解當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上相對靜止時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力。當物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力并未變化，只是視重變了。
2021年9月17日，搭載著3名英雄航天員的神舟十二號載人飛船返回艙成功著陸于東風(fēng)著陸場，標志著神舟十二號返回任務(wù)取得圓滿成功。宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是A.火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài)B.火箭加速上升時，宇航員對座椅的壓力小于自身重力C.在飛船繞地球運行時，宇航員處于完全失重狀態(tài)，則宇航員的重力消 失了D.飛船落地前減速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)
火箭加速上升時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，對座椅的壓力大于自身重力，選項A正確，B錯誤；宇航員處于完全失重狀態(tài)時，仍然受重力，選項C錯誤；飛船落地前減速下落時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知宇航員受到的支持力大于自身的重力，宇航員處于超重狀態(tài)，選項D錯誤。
(2022·棗莊三中高一月考)某同學(xué)站在電梯底板上，如圖所示的v－t圖像是計算機顯示的電梯在某一段時間內(nèi)速度變化的情況(豎直向上為正方向)。根據(jù)圖像提供的信息，可以判斷下列說法正確的是A.在0～20 s內(nèi)，電梯向上運動，該同學(xué)處于超重狀態(tài)B.在0～5 s內(nèi)，電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)C.在5～10 s內(nèi)，電梯處于靜止狀態(tài)，該同學(xué)對電梯底 板的壓力等于他所受的重力D.在10～20 s內(nèi)，電梯在減速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)
在v－t圖像中，圖像的斜率表示加速度，0～5 s內(nèi)斜率為正，故加速度為正，方向豎直向上，處于超重狀態(tài)，速度為正，即電梯向上加速運動；
在5～10 s內(nèi)，電梯勻速運動，該同學(xué)加速度為零，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力，處于平衡狀態(tài)；10～20 s內(nèi)，斜率為負，加速度豎直向下，速度為正，即電梯向上做減速運動，該同學(xué)處于失重狀態(tài)，D正確。
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)。下列說法正確的是A.在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零B.上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C.下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力D.在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重力
A、B整體只受重力作用，做豎直上拋運動，處于完全失重狀態(tài)，不論上升還是下降過程，A對B均無壓力，只有A選項正確。
判斷超重、失重狀態(tài)的方法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)。
3.注意：超重、失重與物體的運動方向即速度方向無關(guān)。4.完全失重狀態(tài)的說明：在完全失重狀態(tài)下，平時一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都將完全消失，比如物體對支持物無壓力、擺鐘停止擺動、液柱不再產(chǎn)生向下的壓強等，靠重力才能使用的儀器將失效，不能再使用(如天平、液體壓強計等)。完全失重時重力本身并沒有變化。
(2022·阜新市第二高級中學(xué)高一階段練習(xí))升降機地板上放一個彈簧式臺秤，秤盤放一個質(zhì)量為20 kg的物體(g＝10 m/s2)，則：(1)當升降機勻速上升時，物體對臺秤的壓力大小是多少？
二、超重、失重的有關(guān)計算
當升降機勻速上升時，根據(jù)N＝mg＝200 N，根據(jù)牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為200 N。
(2)當升降機以1 m/s2的加速度豎直上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大小是多少？
答案　超重　220 N
當升降機以1 m/s2的加速度豎直上升時，加速度方向向上，物體處于超重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律有N′－mg＝ma1，解得N′＝220 N，由牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為220 N。
(3)當升降機以5 m/s2的加速度減速上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大小是多少？
答案　失重　100 N
當升降機以5 m/s2的加速度減速上升時，加速度方向向下，物體處于失重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律mg－N″＝ma2解得N″＝100 N，由牛頓第三定律，物體對臺秤的壓力大小為100 N。
(4)當升降機自由下落時，物體對臺秤的壓力為多少？
當升降機自由下落時，加速度等于重力加速度，則物體處于完全失重狀態(tài)，則物體對臺秤的壓力為0。
1.若加速度方向向上(或斜向上)，物體處于超重狀態(tài)；若加速度方向向下(或斜向下)，物體處于失重狀態(tài)。2.若系統(tǒng)中某一部分有向上或向下的加速度，則系統(tǒng)整體也處于超重或失重狀態(tài)。
三、超重、失重的綜合應(yīng)用
如圖所示，質(zhì)量為M的斜面體始終處于靜止狀態(tài)，當質(zhì)量為m的物體以加速度a沿斜面加速下滑時有(重力加速度為g)A.地面對斜面體的支持力大于(M＋m)gB.地面對斜面體的支持力等于(M＋m)gC.地面對斜面體的支持力小于(M＋m)gD.由于不知a的具體數(shù)值，無法計算地面對斜面體的支持力的大小
對M和m組成的系統(tǒng)，當m具有向下的加速度而M保持平衡時，可以認為系統(tǒng)的重心向下運動，故系統(tǒng)具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，所受到的地面的支持力小于系統(tǒng)的重力。
考點一　超重、失重和完全失重1.下列關(guān)于超重和失重的說法正確的是A.物體處于超重狀態(tài)時，其重力增加了B.物體處于完全失重狀態(tài)時，其重力為零C.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其慣性比物體處于靜止狀態(tài)時增大或減 小了D.物體處于超重或失重狀態(tài)時，其質(zhì)量及受到的重力都沒有發(fā)生變化
2.(多選)(2022·靈璧一中期中)下列有關(guān)超重與失重的說法正確的是A.體操運動員雙手握住單杠吊在空中靜止不動時處于失重狀態(tài)B.蹦床運動員在空中上升和下降過程中都處于失重狀態(tài)C.舉重運動員在舉起杠鈴后靜止不動的那段時間內(nèi)處于超重狀態(tài)D.不論是超重、失重或是完全失重，物體所受的重力都沒有發(fā)生改變
體操運動員雙手握住單杠吊在空中靜止不動時單杠對運動員的拉力等于運動員的重力，運動員既不處于超重狀態(tài)也不處于失重狀態(tài)，A錯誤；蹦床運動員在空中上升和下降過程中都有方向豎直向下的加速度，都處于失重狀態(tài)，B正確；舉重運動員在舉起杠鈴后靜止不動的那段時間內(nèi)地面對運動員和杠鈴的支持力等于運動員和杠鈴的重力，運動員和杠鈴既不處于超重狀態(tài)也不處于失重狀態(tài)，C錯誤；不論是超重、失重或是完全失重，物體所受的重力都沒有發(fā)生改變，D正確。
3.(2022·濟寧市期末)如圖所示，跳高運動員起跳后向上運動，越過橫桿后開始向下運動，則運動員越過橫桿前、后在空中運動的過程中，下列說法正確的是A.一直處于超重狀態(tài)B.一直處于失重狀態(tài)C.先處于超重狀態(tài)，后處于失重狀態(tài)D.先處于失重狀態(tài)，后處于超重狀態(tài)
運動員越過橫桿前、后在空中運動的過程中，加速度一直向下，故運動員一直處于失重狀態(tài)，B正確。
4.如圖所示，A、B兩人用安全帶連接在一起，從飛機上跳下進行雙人跳傘運動，不計空氣對人的阻力，下列說法正確的是A.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力一定為零B.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力大于B的重力C.在降落傘未打開的下降過程中，安全帶的作用力等于B的重力D.在降落傘打開后減速下降過程中，安全帶的作用力小于B的重力
降落傘未打開時，A、B兩人一起做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，則A、B之間安全帶的作用力為0，A正確，B、C錯誤；降落傘打開后，A、B減速下降，加速度向上，則A、B處于超重狀態(tài)，對B有：T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，D錯誤。
5.(2022·長安一中高一期末)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小鐵球，當電梯在豎直方向運行時，電梯內(nèi)乘客發(fā)現(xiàn)彈簧的伸長量比電梯原來靜止時變大了，這一現(xiàn)象表明A.電梯一定處于加速上升階段B.電梯的速度方向一定向下C.乘客一定處在超重狀態(tài)D.電梯的加速度方向可能向下
6.如圖所示，小芳蹲在體重計上處于靜止狀態(tài)，隨后站立起來，下列F－t圖像能反映小芳站立過程體重計示數(shù)隨時間變化的是
小芳站立過程先向上加速，加速度向上，再向上減速，加速度向下，所以應(yīng)先超重再失重，故D正確。
考點二　超重、失重的有關(guān)計算7.(多選)如圖，小明為了研究超重和失重現(xiàn)象，站在電梯內(nèi)水平放置的體重計上，小明質(zhì)量為55 kg，電梯由啟動到停止的過程中，下列說法正確的是(g取10 m/s2)A.由圖甲可知電梯此時處于靜止或勻速 運動狀態(tài)B.由圖乙可知小明此時一定處于超重狀態(tài)C.由圖乙可知電梯此時一定處于加速上升狀態(tài)D.由圖乙可知電梯此時的加速度大小約為0.7 m/s2
由題圖甲可知小明處于平衡狀態(tài)，電梯此時處于靜止或勻速運動狀態(tài)，A正確；
由題圖乙可知小明處于超重狀態(tài)，有向上的加速度，則電梯向上加速或向下減速，B正確，C錯誤；由題圖乙知，此時小明受到的支持力大小為N＝590 N，則加速度大小為a＝ ≈0.7 m/s2，D正確。
8.某人在地面上最多能舉起60 kg的重物，要使此人在升降機中最多能舉起100 kg的重物，已知重力加速度g取10 m/s2，則下列說法可能正確的是A.升降機正加速上升，加速度大小為4 m/s2B.升降機正加速下降，加速度大小為4 m/s2C.升降機正減速下降，加速度大小為4 m/s2D.升降機正減速上升，加速度大小為6 m/s2
9.如圖所示，在某次無人機豎直送貨實驗中，無人機的質(zhì)量M＝1.5 kg，貨物的質(zhì)量m＝1 kg，無人機與貨物間通過輕繩相連。無人機以恒定動力F＝30 N使貨物從地面開始加速上升，不計空氣阻力，重力加速度取g＝10 m/s2。則A.貨物加速上升時貨物處于失重狀態(tài)B.貨物加速上升時的加速度a＝20 m/s2C.貨物加速上升時輕繩上的拉力T＝10 ND.貨物加速上升時輕繩上的拉力T＝12 N
10.某跳水運動員在3 m長的踏板上起跳，我們通過錄像觀察到踏板和運動員要經(jīng)歷如圖所示的狀態(tài)，其中A為無人時踏板靜止點，B為人站在踏板上靜止時的平衡點，C為人在起跳過程中人和踏板運動的最低點，則下列說法正確的是A.人和踏板由C到B的過程中，人向上做勻加速運動B.人和踏板由C到A的過程中，人處于超重狀態(tài)C.人和踏板由C到A的過程中，人先超重后失重D.人在C點具有最大速度
在B點，重力等于彈力，在C點速度為零，彈力大于重力，所以從C到B過程中合力向上，做加速運動，但是由于從C到B過程中踏板的形變量在減小，彈力在減小，所以合力在減小，故做加速度減小的加速運動，加速度向上，處于超重狀態(tài)，從B到A過程中重力大于彈力，所以合力向下，加速度向下，速度向上，所以做減速運動，處于失重狀態(tài)，故C正確。
11.(多選)某人在地面上用體重計稱得其體重為490 N。現(xiàn)將體重計移至電梯內(nèi)稱重，t0至t3時間段內(nèi)，體重計的示數(shù)如圖所示，取電梯向上運動的方向為正，則電梯運行的v－t圖像可能是下圖中的
從題圖中可以看出，t0～t1時間內(nèi)，人的視重小于其重力，具有向下的加速度；t1～t2時間內(nèi)，視重正好等于其重力，處于平衡狀態(tài)；t2～t3時間內(nèi)，視重大于其重力，具有向上的加速度，根據(jù)題中
所設(shè)的正方向可知，電梯運行的v－t圖像可能是A、D。
12.(多選)某地一觀光塔總高度達600 m，游客乘坐觀光電梯大約1 min就可以到達觀光平臺。若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時由靜止開始上升，a－t圖像如圖所示。則下列說法正確的是A.t＝4.5 s時，電梯處于超重狀態(tài)B.5～55 s時間內(nèi)，繩索拉力最小C.t＝59.5 s時，電梯處于超重狀態(tài)D.t＝60 s時，電梯速度恰好為0
13.(多選)小明同學(xué)用臺秤研究人在豎直升降電梯中的超重與失重現(xiàn)象。他在地面上用臺秤稱得自己的體重為500 N，再將臺秤移至電梯內(nèi)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(shù)F隨時間t變化的圖像如圖所示，g取10 m/s2。下列說法正確的是A.在0～2 s內(nèi)，小明處于超重狀態(tài)B.在0～2 s內(nèi)，小明加速度大小為1 m/s2C.在10～11 s內(nèi)，臺秤示數(shù)為F3＝600 ND.在0～11 s內(nèi)，電梯通過的距離為18 m
由題圖可知，在0～2 s內(nèi)，臺秤對小明的支持力為F1＝450 N，由牛頓第二定律有mg－F1＝ma1，解得a1＝1 m/s2，加速度方向豎直向下，故小明處于失重狀態(tài)，故A錯誤，B正確；
設(shè)在10～11 s內(nèi)小明的加速度為a3，時間為t3＝1 s,0～2 s的時間為t1＝2 s，則a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s2，由牛頓第二定律有F3－mg＝ma3，解得F3＝600 N，故C正確；
14.(2022·天津一中高一期末)“蹦極”是一種能獲得強烈失重、超重感覺的非?！按碳ぁ钡捏@險娛樂項目。人處在離溝底水面上方二十多層樓的高處(或懸崖上)，用橡皮彈性繩拴住身體，讓人頭下腳上自由下落，落到一定位置時彈性繩繃緊。設(shè)人體立即做勻減速運動，到接近水面時剛好減速為零，然后再反彈。已知某“勇敢者”頭戴重為45 N的安全帽，開始下落時的高度為75 m，設(shè)計的系統(tǒng)使人落到離水面30 m時，彈性繩才繃緊。不計空氣阻力，則：(取g＝10 m/s2)(1)當他落到離水面50 m位置時戴著的安全帽對人的頭頂?shù)膹椓槎嗌伲?br/>人在離水面50 m位置時，做自由落體運動，處于完全失重狀態(tài)，對安全帽，mg－F＝ma，對整體，a＝g所以F＝0，由牛頓第三定律可知，安全帽對人頭頂?shù)膹椓?。
(2)當他落到離水面20 m的位置時，則其頸部要用多大的力才能拉住安全帽？

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7 超重與失重

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