1、高考资源网（） 您身边的高考专家温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。6超重和失重一、重力的测量1方法一：(1)测量物体做自由落体运动的加速度g；(2)用天平测量物体的质量m；(3)利用牛顿第二定律得：Gmg。2方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态，这时测力计的示数反映了物体所受的重力大小。二、超重和失重1视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。2超重现象：当人与电梯向上加速或向下减速运动时，人对电梯的压力大于人所受的重力，出现超重现象。3失重现
2、象：当人与电梯向下加速(或减速上升)时，人对电梯的压力小于人所受的重力，出现失重现象。4完全失重：如果人在加速下降的过程中加速度ag，体重计的示数为0。这时物体对支持物(或对悬挂物)完全没有作用，这种现象被叫作完全失重状态。 航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天器内的物体将处于完全失重状态。某同学在起立的过程，处于超重还是失重？提示：先超重后失重。某同学学习超重和失重后，总结出以下结论：物体静止时，测力计的示数就是物体的重力。物体向上运动时一定处于超重状态。物体减速向下运动时处于失重状态。物体处于失重状态时重力减小了。做竖直上抛运动的物体，只受重力作用，加速度大小和方向都不变。完全失
3、重的环境中，天平将不能使用。你的判断：正确的结论有。如图所示为运动员跳高时的精彩瞬间。思考：运动员在下降过程中处于超重还是失重？提示：失重。 P103【做一做】站在电梯地板上的人观察到体重计示数变大，判断电梯如何运动？提示：电梯可能向上加速运动，也可能向下减速运动。一、超重和失重定性分析(物理观念运动与相互作用观念)如图，某人乘坐电梯正在向上运动。(1)电梯向上启动瞬间，人受到的支持力比其重力大还是小？(2)电梯减速向上运动时，人受到的支持力比其重力大还是小？提示：(1)电梯启动瞬间加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。(2)减速向上运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下
4、，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。特征状态加速度运动情况受力示意图平衡a0静止或匀速直线运动超重向上向上加速或向下减速失重向下向下加速或向上减速完全失重ag自由落体、抛体、正常运行的卫星等 (1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。(2)物体具有向上的分加速度ay时，也属于超重；物体具有向下的分加速度ay时，也属于失重。例如，在光滑斜面上下滑的物块具有向下的分加速度，故处于失重状态。【典例】人站在力传感器上完成“起立”和“下蹲”动作，图中呈现的是力传感器的示数随时间变化的情况，由此可以判断()A.此人先下蹲后起立B此人先起立后下蹲C起立时先失重后超重 D下蹲时先超重后失重【
5、解析】选A。人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重；起立对应先超重再失重，对应图像可知，该同学先做了一次下蹲，后做了一次起立的动作，故选项A正确、B错误；由以上分析可知，起立时先超重后失重；下蹲时先失重后超重，故选项C、D错误。判断超重、失重状态的方法(1)从受力的角度判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态。(3
6、)从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。1.若货物随升降机运动的v t图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是图中的()【解析】选B。根据v t图像可知电梯的运动情况：加速下降匀速下降减速下降加速上升匀速上升减速上升，根据牛顿第二定律Fmgma可判断支持力F的变化情况：失重等于重力超重超重等于重力失重，故选项B正确。2.(多选)“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，如图中a点是弹性绳的原长位置，c点是人能到达的最低点，b点是人静止悬吊时的平衡位置。人在从
7、P点下落到最低点c的过程中()A在Pa段做自由落体运动，人处于完全失重状态B在ab段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态C在bc段，绳的拉力小于人的重力，人处于失重状态D在c点，人的速度为零，其加速度为零【解析】选A、B。人在Pa段只受重力作用，ag，完全失重，A正确；人在ab段受重力和向上的拉力，拉力小于重力，合力向下，加速度向下，失重，B正确；人在bc段受重力和向上的拉力，拉力大于重力，合力向上，加速度向上，超重，C错误；人在c点时，绳的拉力最大，人所受的合力最大，加速度最大，D错误。3.将货物由静止竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v t图像如图所示。以下判断不正确的是()
8、A前3 s内货物处于超重状态B前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同C最后2 s内货物只受重力作用D第3 s末至第5 s末的过程中，货物处于平衡状态【解析】选C。前3 s内货物向上做加速运动，处于超重状态，故选项A正确；根据可知，前3 s内与最后2 s内货物的平均速度相同，均为 m/s3 m/s，故选项B正确； 最后2 s内货物加速度a2 m/s2，处于非完全失重状态，故除受重力作用外还受向上的作用力，故选项C错误；第3 s末至第5 s末的过程中，货物做匀速运动，处于平衡状态，故选项D正确。【拔高题组】1.如图所示，小车上有一个定滑轮，跨过定滑轮的绳一端系一小球，另一端系在弹簧测力计上，弹
9、簧测力计下端固定在小车上。开始时小车处于静止状态，当小车沿水平方向运动时，小球恰能稳定在图中虚线位置，下列说法正确的是()A小球处于超重状态，小车对地面的压力大于系统的总重力B小球处于失重状态，小车对地面的压力小于系统的总重力C弹簧测力计的示数大于小球的重力，但小球既不超重也不失重D弹簧测力计的示数大于小球的重力，小车一定向右匀加速运动【解析】选C。小球稳定在题图中虚线位置，则小球和小车有相同的加速度，且加速度水平向右，故小球既不超重也不失重，小车既可以向右做匀加速运动，也可以向左做匀减速运动，故选项C正确。2.如图所示，在台秤的托盘上放一个支架，支架上固定一电磁铁A，电磁铁A的正下方有一铁块
10、B，电磁铁A不通电时，台秤的示数为G。某时刻接通电源，在铁块B被吸引上升的过程中，台秤的示数将()A不变 B变大C变小 D忽大忽小【解析】选B。铁块B被吸起的过程是铁块B加速上升的过程，处于超重状态，即整体处于超重状态，所以整体对托盘的压力大于整体的重力，故选项B正确。二、超重和失重的定量计算(科学思维科学推理)升降机里一个小球系于弹簧下端(如图所示)，升降机静止时，弹簧伸长4 cm。升降机运动时，弹簧伸长2 cm，若弹簧质量不计，则升降机的加速度大小为多少？(g取9.8 m/s2)提示：升降机静止时，对小球受力分析有kx1mg，当升降机运动时，有mgkx2ma，解得：a4.9 m/s2。1超
11、重、失重和完全失重的比较：超重失重完全失重现象视重大于实重视重小于实重视重等于0产生条件物体的加速度向上物体的加速度向下物体的加速度等于g运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以g加速下降或减速上升原理方程FmgmaFmgmamgFma FmgmamgFmgF0 发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失。比如物体对支持物无压力、摆钟将停止摆动等现象，靠重力使用的仪器也不能再使用(如天平)。只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态。2超重和失重定量分析的基本思路：(1)确定研究对象；(2)把研究对象从运动体系中隔离出来，进行受力分析并画出受力图；(3)选取正方向，分析物体的运
12、动情况，明确加速度的方向；(4)根据牛顿运动定律和运动学公式列方程；(5)解方程，找出所需的结果。【典例】质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示。重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数。(1)匀速上升；(2)以4 m/s2的加速度加速上升；(3)以5 m/s2的加速度加速下降。【解析】(1)匀速上升时：由平衡条件得：FN1mg600 N，由牛顿第三定律得：人对体重计压力为600 N，即体重计示数为600 N。(2)加速上升时，由牛顿第二定律得：FN2mgma1，FN2mgma1840 N由牛顿第三定律得：人对体重计压力为840 N，即体重计示数为8
13、40 N。(3)加速下降时，由牛顿第二定律得：mgFN3ma3，FN3mgma3300 N，由牛顿第三定律得：人对体重计压力为300 N，即体重计示数为300 N。答案：(1)600 N(2)840 N(3)300 N随着航空技术的发展，飞机的性能越来越好，起飞的跑道要求也是越来越短，有的还可以垂直起降。为了研究在失重情况下的实验，飞行员将飞机开到高空后，让其自由下落，模拟一种无“重力”(完全失重状态)的环境，以供研究人员进行科学实验。每次下降过程可以获得持续30秒之久的“零重力”状态，以便研究人员进行不受重力影响的实验，而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍。为安
14、全起见，实验时飞机高度不得低于800 m。飞机的飞行高度至少为多少？【解析】前30秒飞机做自由落体运动，解得下降高度h1gt4 500 m此时vgt1300 m/s接着要做匀减速运动，而研究人员站在飞机的水平底板上所能承受的最大支持力为重力的2.5倍根据牛顿第二定律，有：Nmgma所以最大a1.5g15 m/s2又下降高度：h2 m3 000 m为安全起见，实验时飞机高度不得低于800 m，得总高度为H3 000 m4 500 m800 m8 300 m。答案：8 300 m【拔高题组】1如图甲所示，质量m60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他重心的速率随时间变化的图像如图乙所示。g取1
15、0 m/s2，由图像可知()A.t0.5 s时他的加速度为3 m/s2Bt0.4 s时他处于超重状态Ct1.1 s时他受到单杠的作用力的大小是620 NDt1.5 s时他处于超重状态【解析】选B。根据v t图像中图线的斜率表示加速度可知，t0.5 s时他的加速度为0.3 m/s2，选项A错误；t0.4 s时他向上加速，加速度方向向上，他处于超重状态，选项B正确；t1.1 s时他的加速度为0，他受到单杠的作用力的大小等于600 N，选项C错误；t1.5 s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，选项D错误。2一质量为m40 kg的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从t0时刻由静止开始上升
16、，在06 s内体重计对人的支持力F的变化情况如图所示。试问：在这段时间内小孩超重、失重情况及电梯上升的高度是多少？(重力加速度g取10 m/s2)【解析】小孩体重Gmg400 N，由题图知，在02 s内，F1440 N，F1G，电梯匀加速上升，小孩处于超重状态，此时有a11 m/s2，va1t12 m/s，h1a1t2 m，在25 s内，F2400 N，F2G，电梯匀速上升，小孩处于平衡状态，此时有h2vt26 m，在56 s内，F2320 N，F3mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，可能加速向上或减速向下运动；t2t3，Fmg，物块可能静止或匀速运动；t3t4，Fmg，电梯具有向下
17、的加速度，物块处于失重状态，可能加速向下或减速向上运动。综上分析可知，C正确。4(水平2)在电梯中，把一重物置于台秤上，台秤与力的传感器相连，当电梯从静止起加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动时，传感器的荧屏上显示出其受的压力与时间的关系图像如图所示。试由此图回答问题：(g取10 m/s2)(1)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？(2)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？【解析】(1)根据题意4 s到18 s物体随电梯一起匀速运动，由共点力平衡的条件知：压力和重力相等，即G30 N；根据超重和失重的本质得：物体的重力不变。(2)超重时：支持力最大为50 N，由牛顿第二定律得a1 m/s26.67 m/s2，方向向上；失重时：支持力最小为10 N，由牛顿第二定律得a2 m/s26.67 m/s2，方向向下。答案：(1)30 N不变(2)6.67 m/s26.67 m/s2关闭Word文档返回原板块- 21 - 版权所有高考资源网
