课后素养落实(二十一) 超重与失重
(建议用时：25分钟)
◎考点一 超重现象
1.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被吸引起来的过程中，台秤的示数将( )
A．不变 B．变大
C．变小 D．忽大忽小
B [很多同学认为，当铁块B被吸起时脱离台秤，所以对台秤的压力消失，台秤的示数减小，从而错选C.其实，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．]
2．在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体．当电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，某时刻后观察到弹簧又被继续压缩了，重力加速度为g.则电梯在此时刻后的运动情况可能是 ( )
A．以大小为g的加速度加速上升
B．以大小为g的加速度减速上升
C．以大小为的加速度加速下降
D．以大小为的加速度减速下降
D [因为电梯匀速运动时，弹簧被压缩了x，由此可以知道，mg＝kx，当弹簧又被继续压缩了，弹簧的弹力变大了，所以物体的合力应该是向上的，大小是mg，由牛顿第二定律F＝ma可得，mg＝ma，所以加速度大小为a＝g，合力是向上的，当然加速度的方向也就是向上的，此时物体可能是向上的匀加速运动，也可能是向下的匀减速运动，所以D正确．]
◎考点二 失重现象
3.(多选)原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长的弹簧拉住的具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现在发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断此时升降机的运动可能是( )
A．加速上升 B．减速上升
C．加速下降 D．减速下降
BC [物体A原来静止，说明物体在水平方向和竖直方向都受力平衡，水平方向摩擦力与弹簧的弹力相平衡，竖直方向支持力与重力相平衡．现在发现物体A被拉向右方，说明滑动摩擦力小于弹簧的拉力，而滑动摩擦力又与正压力(或支持力)成正比，所以是支持力减小了，从而得出结论：物体A处于失重状态，即有向下的加速度，故做向上减速或向下加速运动，所以A、D不正确．故B、C正确．]
4.如图所示，小球的密度小于水的密度，球固定在弹簧的上端，弹簧的下端固定于杯底，它们完全浸没在水中，当装置静止时，弹簧的伸长量为Δx，当整个装置自由下落时，弹簧的伸长量将( )
A．仍为Δx B．小于Δx
C．大于Δx D．等于零
D [当整个装置自由下落时，球、水都处于完全失重状态，水对球的浮力为零，球对弹簧的压力为零，所以Δx＝0，弹簧恢复到原长，故选项D正确．]
◎考点三 超、失重的比较及有关计算
5.(多选)“蹦极”是一项非常刺激的运动，某人身系弹性绳由高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c点是人所能到达的最低点，b点是人静止悬吊着时的平衡位置，人从P点落下到最低点c的过程中 ( )
A．人在Pa段做自由落体运动，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0，其加速度为0
AB [根据题中所提供的信息，把物理情景转化为一种物理模型，分析人的运动过程，结合超重、失重的概念来处理．人从P点到c点的过程中，Pa段做自由落体运动，加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，选项A正确；ab段做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，选项B正确；bc段做加速度逐渐增大的减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，选项C错误；在c点，拉力大于重力，加速度不为0，选项D错误．]
6.(多选)如图所示是某同学站在力板传感器上做下蹲—起立的动作时记录的压力F随时间t变化的图线．由图线可知该同学 ( )
A．体重约为650 N
B．做了两次下蹲—起立的动作
C．做了一次下蹲—起立的动作，且下蹲后约2 s起立
D．下蹲过程中先处于超重状态后处于失重状态
AC [当该同学站在力板传感器上静止不动时，其合力为零，即压力读数恒等于该同学的体重值，由图线可知：该同学的体重约为650 N，A正确；每次下蹲，该同学都将经历先向下做加速(加速度方向向下)、后减速(加速度方向向上)的运动，即先经历失重状态，后经历超重状态，读数F先小于体重，后大于体重；每次起立，该同学都将经历先向上做加速(加速度方向向上)、后减速(加速度方向向下)的运动，即先经历超重状态，后经历失重状态，读数F先大于体重，后小于体重．由图线可知C正确，B、D错误．]
7.某同学为了研究超重和失重现象，将重为50 N的物体带进竖直升降的电梯中，放置在压力传感器的水平载物面上，电梯由启动到停止的过程中，测得压力(F)－时间(t)变化的图像如图所示，设在t1＝3 s和t2＝8 s时电梯的速度分别为v1和v2，由此他做出判断 ( )
A．电梯在上升，v1>v2 B．电梯在上升，v1C．电梯在下降，v1v2
B [ 物体最后静止时对地面的压力等于重力，所以根据牛顿第二定律可知，0～4 s电梯向上加速，4～14 s匀速，14～18 s向上减速，18 s后静止．在t1＝3 s时物体仍然做加速运动，所以t1时刻的速度小于t＝4 s时的速度，而t2＝8 s时电梯的速度等于t＝4 s时的速度，所以v18.重为2 N的物体挂在竖直弹簧秤上，弹簧秤上端固定在电梯顶板上，如图所示．当电梯竖直下降过程中，发现弹簧秤上的示数为1 N．则电梯的加速度a( )
A．aB．a＝g，方向竖直向下
C．aD．a＝g，方向竖直向上
A [对物体进行受力分析，物体受重力和弹簧秤的拉力F作用，取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律知：F－mg＝ma得物体的加速度为：
a＝＝ m/s2＝－5 m/s2，负号表示物体的加速度方向竖直向下，小于重力加速度．所以B、C、D错误，A正确．]
9．质量为60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)
(1)升降机匀速上升，其速度v＝2 m/s；
(2)升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升；
(3)升降机以2 m/s2的加速度匀加速下降；
(4)升降机以2 m/s2的加速度匀减速下降．
[解析] 以升降机中的人为研究对象进行受力分析，如图所示：
(1)当升降机匀速上升时：N1－mg＝0，所以N1＝mg＝600 N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为600 N.
(2)当升降机以2 m/s2的加速度匀加速上升时，a的方向竖起向上，由牛顿第二定律得：N2－mg＝ma，所以N2＝m(g＋a)＝60×(10＋2)N＝720 N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为720 N(超重)．
(3)当升降机以2 m/s2的加速度匀加速下降时，a的方向竖直向下，由牛顿第二定律得：mg－N3＝ma，所以N3＝m(g－a)＝60×(10－2)N＝480 N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为480 N(失重)．
(4)当升降机以2 m/s2的加速度匀减速下降时，a的方向竖直向上，由牛顿第二定律得：N4－mg＝ma，所以N4＝m(g＋a)＝720 N，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即读数为720 N(超重)．
[答案] (1)600 N (2)720 N (3)480 N (4)720 N
(建议用时：15分钟)
10.(多选)如图所示，小球B放在真空正方体容器A内，球B的直径恰好等于A的内边长，现将它们以初速度v0竖直向上抛出，下列说法中正确的是( )
A．若不计空气阻力，下落过程中，B对A没有弹力
B．若考虑空气阻力，上升过程中，A对B的弹力向下
C．若考虑空气阻力，下落过程中，B对A的弹力向上
D．若不计空气阻力，上升过程中，A对B有向上的弹力
AB [将容器以初速度v0竖直向上抛出后，若不计空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到加速度为g，再以容器A为研究对象，上升和下落过程其合力等于其重力，则B对A没有压力，A对B也没有支持力，故A正确，D错误；若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到：上升过程加速度大于g，再以球B为研究对象，根据牛顿第二定律分析：B受到的合力大于重力，B除受到重力外，还应受到向下的压力，A对B的压力向下，故B正确；若考虑空气阻力，以整体为研究对象，根据牛顿第二定律得到：下落过程加速度小于g，再以B为研究对象，根据牛顿第二定律分析：A受到的合力小于重力，B除受到重力外，还应受到向上的力，即A对B的支持力向上，B对A的压力向下，故C错误．]
11.如图所示，台秤上放置盛水的杯子，杯底用细线系一木质小球，若细线突然断裂，则在小木球上浮到水面的过程中，台秤的示数将 ( )
A．变小
B．变大
C．不变
D．无法判断
A [将容器和木球视为整体，整体受台秤竖直向上的支持力和竖直向下的重力．当细线被剪断后，其实际效果是：在木球向上加速运动的同时，木球上方与木球等体积的水球，将以同样大小的加速度向下加速流动，从而填补了木球占据的空间，由于ρ水>ρ木，水球的质量大于木球的质量，故木球和水组成系统的重心有向下的加速度，整个系统将处于失重状态，故台秤的示数将变小，A正确．]
12．实验小组为了测量一栋26层的写字楼每层的平均高度(层高)及电梯运行情况，请一质量为m＝60 kg的同学站在放于电梯的水平地板上的体重计上，体重计内安装有压力传感器，电梯从一楼直达26楼，已知t＝0至t＝1 s内，电梯静止不动，与传感器连接的计算机自动画出了体重计示数F随时间变化的图线，如图所示，求：
(1)电梯启动和制动时的加速度大小；
(2)该大楼每层的平均层高．
[解析] (1)1～3 s电梯启动，即加速向上运动，加速度向上，处于超重状态，对于此状态有F1－mg＝ma1，代入数据解得a1＝2 m/s2
21～23 s电梯制动，即向上减速运动，加速度向下，处于失重状态，对于此状态有mg－F3＝ma3，代入数据解得a3＝2 m/s2.
(2)电梯匀速运动的速度v＝a1t1＝4 m/s
匀加速上升的位移为x1＝vt1＝×4×2 m＝4 m
从图中读得，电梯匀速上升的时间t2＝18 s，所以匀速上升的位移为x2＝vt2＝4×18 m＝72 m
匀减速上升的时间为2 s，所以位移为
x3＝vt3＝×4×2 m＝4 m
所以总位移x＝x1＋x2＋x3＝80 m
层高h＝＝ m＝3.2 m.
[答案] (1)2 m/s2 2 m/s2 (2)3.2 m
13．一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m的高处，然后让座舱自由落下．落到离地面30 m高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下．若座舱中某人用手托着m＝5 kg的铅球，取g＝10 m/s2，试求：
(1)从开始下落到最后着地经历的总时间；
(2)当座舱落到离地面35 m的位置时，手对铅球的支持力是多少？
(3)当座舱落到离地面15 m的位置时，铅球对手的压力是多少？
[解析] (1)由题意可知，座舱先自由下落
h1＝75 m－30 m＝45 m
由h1＝gt得t1＝＝3 s
下落45 m时的速度v1＝gt1＝30 m/s
减速过程中的平均速度
2＝＝15 m/s
减速时间t2＝＝2 s
总时间t＝t1＋t2＝5 s.
(2)离地面35 m时，座舱自由下落，铅球处于完全失重状态，所以手对铅球的支持力为零.
(3)由v＝2gh1＝2ah2得减速过程中加速度的大小
a＝15 m/s2(或a＝＝15 m/s2)
根据牛顿第二定律N－mg＝ma
解得N＝125 N
根据牛顿第三定律可知，铅球对手的压力为125 N.
[答案] (1)5 s (2)0 (3)125 N
1/87.超重与失重
学习目标：1.[物理观念]理解超重、失重和完全失重现象． 2.[科学思维]能够在具体实例中判断超重、失重现象． 3．[科学思维]能用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象．
阅读本节教材，回答第126页“讨论交流”并梳理必要知识点．
教材P126页“讨论交流”．
提示：(1)重力不会变化．
(2)物体对于弹簧测力计的拉力．
(3)静止或匀速直线运动；有加速度．
F－mg＝ma F＝mg＋ma.
一、超重现象
1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象．
2．产生条件：物体有向上的加速度．
3．运动状态：包括向上加速运动和向下减速运动两种运动情况．
二、失重现象
1．定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象．
2．产生条件：物体有向下的加速度．
3．运动状态：包括向上减速运动和向下加速运动两种运动情况．
4．完全失重
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的状态．
(2)产生完全失重现象的条件：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，就产生完全失重现象．
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)超重就是物体受到的重力增加了． (×)
(2)物体处于完全失重时，物体的重力就消失了． (×)
(3)物体处于超重时，物体一定在上升． (×)
(4)物体处于失重时，物体可能在上升． (√)
2．下面关于失重和超重的说法，正确的是 ( )
A．物体处于失重状态时，所受重力减小；处于超重状态时，所受重力增大
B．在电梯上出现失重现象时，电梯必定处于下降过程
C．在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程
D．只要物体运动的加速度方向向上，物体必定处于失重状态
C [只要物体加速度方向向上，物体就处于超重状态，加速度方向向下，物体就处于失重状态，运动可能处于上升也可能处于下降过程，故选项B、D错误，C正确；超重和失重时物体的重力不变，故选项A错误．]
3．下列说法正确的是( )
A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态
B [物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态，即“上超下失”，故B正确．]
超重现象
人站在体重计上，一起随电梯向上运动，体重计的示数等于人的体重吗？
提示：不等于．
1．实重与视重
(1)实重：物体实际所受重力．物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化．
(2)视重：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数叫作物体的视重．当物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时，视重等于实重；当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于实重．
2．产生超重的原因
当物体具有竖直向上的加速度a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为F.由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma.所以F＝m(g＋a)>mg.由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′>mg.
3．超重的动力学特点
超重加速度方向向上(或有向上的分量)．
【例1】 质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升．
[解析] 以人为研究对象受力分析如图所示：
(1)匀速上升时a＝0，所以N－mg＝0
N＝mg＝600 N
据牛顿第三定律知
N′＝N＝600 N.
(2)匀加速上升时，a向上，取向上为正方向，则
N－mg＝ma
N＝m(g＋a)＝60×(10＋4) N＝840 N
据牛顿第三定律知
N′＝N＝840 N.
[答案] (1)600 N (2)840 N
对超重现象理解的两点注意
(1)物体处于超重状态时，实重(即所受重力)并不变，只是视重变了，视重比实重增加了ma.
(2)决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度，与速度无关，即物体可以向上加速运动，也可以向下减速运动．
[跟进训练]
1．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明( )
A．电梯一定是在上升
B．电梯一定是在下降
C．电梯的加速度方向一定是向下
D．乘客一定处在超重状态
D [电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球的重力相等．现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉力增大，小铁球受到的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态．但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，故D正确．]
失重现象
电梯加速下降，体重计的示数为什么会减少？
提示：a向下，FN小于mg.
1．对失重现象的理解
(1)从力的角度看：失重时物体受到竖直悬绳(或测力计)的拉力或水平支撑面(或台秤)的支持力小于重力，好像重力变小了，正是由于这样，把这种现象定义为“失重”．
(2)从加速度的角度看：根据牛顿第二定律，处于失重状态的物体的加速度方向向下(a≤g，如图)，这是物体失重的条件，也是判断物体失重与否的依据．
(3)从速度的角度看：只要加速度向下物体就处于失重状态，其速度可以向上也可以向下．常见的失重状态有两种：加速向下或减速向上运动．
2．对完全失重的理解：物体处于完全失重状态(a＝g)时，重力全部产生加速度，不再产生压力(如图)，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液柱不再产生压强等．
【例2】 (多选)在升降机内，一人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了20%，则下列判断可能正确的是(g取10 m/s2)( )
A．升降机以8 m/s2的加速度加速上升
B．升降机以2 m/s2的加速度加速下降
C．升降机以2 m/s2的加速度减速上升
D．升降机以8 m/s2的加速度减速下降
思路点拨：①磅秤示数显示体重减轻了20%，说明处于失重状态．②判断加速度方向，由牛顿第二定律求出a.
BC [人发现体重减轻，说明人处于失重状态，加速度向下，由mg－N＝ma，N＝80%mg，故a＝0.2g＝2 m/s2，方向向下．升降机可能加速下降，也可能减速上升，故B、C正确．]
对失重现象理解的两点注意
(1)处于完全失重状态的物体，并不是所受重力消失了，重力并不变，只是物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零．
(2)若物体不在竖直方向上运动，但只要其加速度在竖直方向上有分量，即ay≠0，即当ay的方向竖直向上时，物体处于超重状态；当ay的方向竖直向下时，物体处于失重状态．
[跟进训练]
2．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是( )
A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
A [以A、B作为整体，上升过程只受重力作用，所以系统的加速度为g，方向竖直向下，故系统处于完全失重状态，A、B之间无弹力作用，A正确，B错误；下降过程，A、B仍是处于完全失重状态，A、B之间也无弹力作用，C、D错误．]
超重、失重的比较及有关计算
人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重．人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？
提示：人在下蹲的过程中，重心下移，即向下做先加速后减速的运动，加速度的方向先向下后向上，所以人先处于失重状态再处于超重状态，最后处于平衡状态，体重计的示数先减小后增大，最后等于重力G.
1．超重、失重的比较
特征状态 加速度 视重(F)与重力关系 运动情况 受力示意图
平衡 a＝0 由F－mg＝0得F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 向上 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速
失重 向下 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)完全失重 a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落体，抛体，正常运行的卫星等
2．超重、失重的定量计算
设物体质量为m，竖直方向加速度为a，重力加速度为g，支持力为N.
(1)超重：由N－mg＝ma可得N＝m(g＋a)，即视重大于重力，超重“ma”，加速度a越大，超重越多．
(2)失重：由mg－N＝ma可得N＝m(g－a)，即视重小于重力．失重“ma”，加速度a越大，失重越多．
(3)完全失重：由mg－N＝ma和a＝g联立解得N＝0，即视重为0，失重“mg”．
3．解答超重、失重问题的步骤
(1)明确题意，确定研究对象．
(2)对研究对象受力分析和运动情况的分析．
(3)确定加速度的方向．
(4)根据牛顿第二定律列式求解．
【例3】 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？
思路点拨：①压力大于重力时超重、压力小于重力时失重，平衡时压力等于重力．②利用牛顿第二定律，结合超、失重时加速度的方向列方程求解．
[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G＝30 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/s2≈6.67 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/s2≈6.67 m/s2，方向向下．
[答案] (1)30 N 不变 (2)6.67 m/s2 6.67 m/s2
超重、失重问题的本质
超重、失重问题本质上是牛顿第二定律的应用，其求解的思路方法与应用牛顿第二定律的思路方法相同．
[跟进训练]
3．某人在以加速度a＝ m/s2匀加速下降的升降机中最多可举起m1＝90 kg的物体：
(1)则此人在地面上最多可举起质量为多少的物体？
(2)若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40 kg的物体，则此升降机上升的加速度为多大？(g取10 m/s2)
[解析] 人在不同环境中最大“举力”是恒定不变的，设此人的最大“举力”为F.
(1)以物体为研究对象，对物体进行受力分析及运动分析，如图甲所示，由牛顿第二定律得m1g－F＝m1a1，
甲 乙
故F＝m1(g－a1)＝600 N.
当他在地面上举物体时，设最多可举起质量为m0的物体，则有m0g＝F，故m0＝60 kg.
(2)此人在某一匀加速上升的升降机中最多能举起m2＝40 kg的物体，由于m0＝60 kg>m2＝40 kg，此时物体一定处于超重状态，对物体进行受力分析和运动情况分析，如图乙所示．
由牛顿第二定律得F－m2g＝m2a2，
故a2＝＝ m/s2＝5 m/s2，即升降机匀加速上升的加速度是5 m/s2.
[答案] (1)60 kg (2)5 m/s2
1．物理观念：超重、失重的概念．
2．科学思维：理解超重、失重的条件，会用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象.
1．下列关于超重与失重的说法中，正确的是 ( )
A．超重就是物体的重力增加了
B．失重就是物体的重力减少了
C．完全失重就是物体的重力没有了
D．不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的
D [超重是物体对接触面的压力大于物体的真实重力，物体的重力并没有增加，所以A错误；失重是物体对接触面的压力小于物体的真实重力，物体的重力并没有减小，所以B错误；完全失重是说物体对接触面的压力为零，此时物体的重力也不变，所以C错误；不论是超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力是不变的，只是对接触面的压力不和重力相等了，所以D正确．]
2．(多选)“天宫二号”绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验( )
A．水银温度计测量温度
B．做托里拆利实验
C．验证阿基米德原理
D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律
AD [物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了．托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德原理中的浮力F＝ρgV排也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测力计测拉力与重力无关．A、D正确．]
3.(多选)“跳水”是一项传统的体育运动项目．如图，某运动员从跳板上被竖直向上弹起，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )
A．运动员离开跳板向上运动的过程中，处于超重状态
B．运动员离开跳板向上运动的过程中，处于完全失重状态
C．设运动员被跳板弹起后又落回到跳板上，则运动员从刚离开跳板到刚接触跳板这一过程，上升和下降所用的时间相等
D．运动员上升到最高点时的速度为零，此时运动员处于平衡状态
BC [运动员离开跳板向上运动的过程中，运动员仅受重力作用，根据牛顿第二定律得知，运动员的加速度竖直向下，大小等于重力加速度，处于完全失重状态，选项B正确，选项A错误；运动员离开跳板后做竖直上抛运动，运动过程中加速度保持不变，是重力加速度，上升和下落的过程中，速度变化量的数值相等，加速度大小相等，根据加速度定义式a＝可得，上升和下落所用的时间相等，选项C正确；运动员上升到最高点时的速度等于零，但合外力不等于零，合外力是运动员的重力，因此在最高点时受力不平衡，选项D错误．]
4.(多选)如图所示，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上，若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为( )
A．加速下降 B．加速上升
C．减速上升 D．减速下降
BD [若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，相当于物块的视重变大，处于超重状态，即加速度向上，所以可能向上做加速运动，向下做减速运动，故B、D正确．]
5．(新情景题)情境：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．为安全起见，实验时飞机高度不得低于800 m(g取10 m/s2)．
问题：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h1＝gt＝4 500 m，
此时v＝gt1＝300 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：N－mg＝ma所以最大a＝1.5 g＝15 m/s2
又下降的高度：h2＝＝ m＝3 000 m，
为了安全起见，实验时，飞机高度不得低于800米，得总高度为H＝3 000 m＋4 500 m＋800 m＝8 300 m.
[答案] 8 300 m
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