4.6 超重和失重 导学案

个性化辅导学历案
第六节 超重和失重
教学目标
1．了解超重和失重的含义，认识超重和失重现象
2．能运用牛顿运动定律分析求解超重、失重问题
教学重点
能运用牛顿运动定律分析求解超重、失重问题
三．知识点精讲
知识点一：超重、失重现象
1.实重与视重
(1)实重：实际重力（不会变化）
(2)视重：弹簧测力计（弹力）或台秤的示数（压力）
(3)注意：当物体处于静止的时候，视重=实重（N=G）；当物体在竖直方向不平衡时，视重≠实重。
2.超重现象与失重现象
(1)超重现象：当支持力＞重力时，是超重。加速上升or减速下降。
(2)失重现象：当支持力＜重力时，是失重。加速下降or减速上升。
(3)完全失重现象：（N=0）例如：自由落体、平抛、斜抛、竖直上抛
知识点二：超重和失重的本质特征
1.超重：物体具有向上的加速度
2.失重：物体具有向下的加速度
3.完全失重：物体具有向下的加速度且大小为g，
知识点三：超重和失重的理解要点
1.超重或失重，只是拉力或支持力的增大或减小，是视重的改变
2.物体本身的重力不随其运动状态的变化而变化
3.在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失：例如物体对桌子无压力，单摆停止摆动，浸在水里的物体不受浮力，天平不能使用。
4.超重与失重仅与加速度有关，与速度无关
知识点四：超重、失重与重力变化的区别
1.同一物体在不同纬度，重力不同，纬度越高，重力越大；在不同高度重力也不同，在不同星球上重力也不同，这跟超重失重不同。
知识点五：利用超重失重处理动力学问题
1.判断超重、失重的方法
(1)从受力角度判断
(2)从加速度角度判断
(3)从运动角度判断
(4)注意：即使加速度不是竖直向上，但加速度的竖直分量是向上的也属于超重；同理加速度的竖直分量向下处于失重
四．典型例题练习
典型例题一：超重与失重的理解
(多选)1．实际生活中有很多领域涉及超重和失重现象。下列关于超重与失重的说法正确的是（ ）
A．物体具有向上的加速度时处于超重状态
B．物体只要向下运行就处于失重状态
C．超重就是指物体受到的重力增大了
D．航天器在太空轨道上绕地球运行时，航天器内的物体将处于完全失重状态
(多选)2．下列关于失重与超重的说法中，正确的是（　　）
A．失重就是物体所受重力变小
B．物体加速上升时处于超重状态
C．物体自由下落时不会产生失重现象
D．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化
典型例题二：通过图像分析物体的超重与失重
1.广州塔，昵称小蛮腰，总高度达，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在时由静止开始上升，图象如图所示。则下列相关说法正确的是（　　）
A．时，电梯处于失重状态
B．时，电梯里游客处于失重状态
C．时，电梯处于超重状态
D．时间内，绳索拉力最小
2.如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用计算机采集到的压力传感器读数随时间变化的F-t图象如图乙，则（　　）
A．该同学重力约为500N
B．该同学重力约为700N
C．该同学完成了两次下蹲和起立
D．该同学完成了四次下蹲和起立
3.利用传感器和计算机可以研究力的大小变化情况，实验时让质量为m的某同学从桌子上跳下，自由下落高度H后双脚触地，他顺势弯曲双腿，其重心又下降了h，计算机显示该同学受到地面支持力F随时间变化的图像如图所示，根据图像提供的信息，以下判断中错误的是（　　）
A．从0至t1时间内该同学处于失重状态
B．在t1至t2时间内该同学处于超重状态
C． t2时刻该同学加速度为零
D．在t2到t3时间内该同学的加速度在逐渐减小
典型例题三：超重与失重的定量计算
1.如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度减速上升，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A．人对体重计的压力大小为m（g﹣a）
B．人对体重计的压力大小为m（g+a）
C．人处于超重状态
D．人对体重计的压力小于体重计对人的支持力
2．如图所示，电梯内有一质量为m的学生站在体生计上，当时电梯正以的加速度竖直减速下降，则此学生对体重计的压力大小为（　　）
A． B． C． D．
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一.单选题
1．如图所示，蹦板是一种极限体育项目，运动员从高处跳下，弹性绳被拉伸前做自由落体运动，弹性绳被拉伸后在弹性绳的缓冲作用下，运动员下落一定高度后速度减为零。 从弹性绳开始张紧到运动员下落到最低点的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．运动员的加速度不变 B．运动员的加速度一直增大
C．运动员一直处于失重状态 D．运动员先处于失重状态后处于超重状态
2．神舟十一号载人飞船由长征二号F火箭发射，与天宫二号空间实验室完成对接，并开启我国航天史上最长的太空驻留任务。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中要经受超重或失重的考验。研究飞船在竖直方向的飞行，下列说法正确的是（　　）
A．加速上升时，宇航员处于失重状态
B．减速上升时，宇航员处于超重状态
C．加速下落时，宇航员处于超重状态
D．减速下落时，宇航员处于超重状态
3．某同学站在体重计上，做下蹲、起立动作来探究超重和失重现象。下列说法正确的是（　　）
A．下蹲过程中，人一直处于失重状态
B．起立过程中，人一直处于超重状态
C．该同学做了两次下蹲再起立的动作
D．该同学做了一次下蹲再起立的动作
4．如图所示，电梯使用电动机通过钢丝绳把供人乘坐的轿厢在高低楼层之间来回运动，设某次人与轿厢的总重力为G，钢丝绳的拉力为T，忽略绳重平衡链重力，则下列说法正确的是 （　　）
A．电梯在减速上升时，人在电梯中处于失重状态，GB．电梯在加速上升时，人在电梯中处于超重状态，GC．电梯在加速下降时，人在电梯中处于超重状态，G>T
D．电梯在匀速上升时，人在电梯中处于平衡状态，G5．中国航天员王亚平在天宫一号空间实验室进行太空授课演示质量的测量实验。实验通过舱壁打开的一个支架形状的质量测量仪完成。测量过程如图所示，航天员甲把自己固定在支架一端，航天员乙将支架拉到指定位置释放，支架拉着航天员甲由静止返回舱壁。已知支架能产生恒定的拉力F，光栅测速装置能测出支架复位时的速度v和所用的时间t最终测出航天员甲的质量，根据提供的信息，以下说法正确的是（　　）
A．天宫一号在太空中处于超重状态
B．太空舱中，可利用台秤直接测出航天员的质量
C．支架从指定位置释放到复位通过的距离为vt
D．航天员甲的质量为
二.多选题
6．下面哪种运动的情况物体处于超重状态（　　）
A．平抛出去的物体在落地前
B．竖直向上加速发射火箭中的物体
C．汽车通过凸形桥顶时
D．荡秋千的人摆过最低位置时
7．如图，升降机里的一轻质弹簧悬挂着小球，初始时升降机停在某一中间楼层，小球相对升降机静止，当升降机启动时发现弹簧的长度变长，则该时刻升降机（　　）
A．匀速上升 B．加速上升
C．匀速下降 D．减速下降
8．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示，速度大小用v表示。重力加速度大小为g，以下判断正确的是（　　）
A．0~t1时间内，v增大，FN>mg
B．t1~t2时间内，v减小，FNC．t2~t3时间内，v减小，FND．t2~t3时间内，v增大，FN>mg
三.解答题
9．一个质量为m =40kg的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，t=6s时刚好停止运动，在0到6s内体重计示数F的变化如图所示．试求：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度g=10 m/s2．
10．神舟十三号在2021年10月16日0时23分成功发射，宇航员将在太空中开启为期6个月的在轨驻留。火箭在发射时向上的加速度很大，有一段时间的加速度a将达到。（）
（1）火箭加速向上时，宇航员将承受超重考验还是失重考验？
（2）平时重力的体内脏器，在该过程中需要支持力F多大？
（3）不久的将来，神舟十三号归来。假设返回舱距地面一定高度时开始启动降落伞装置，在距地面高度时，速度为，返回舱的缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速。设最后减速过程中返回舱做匀减速直线运动，并且到达地面时恰好速度为0，求最后减速阶段中质量的宇航员对座椅的压力为多大？
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一.单选题
1.一质量为m的人站在电梯中，电梯匀加速上升，加速度大小为g(g为重力加速度).人对电梯底部的压力大小为(　　)
A.mg B.2mg C.mg D.mg
2.2019年11月，在温州翔宇中学举行的浙江省中学生田径锦标赛中，某校高二学生王鑫宇以2米的成绩获得冠军，如图2所示.则下列说法正确的是(不计空气阻力)(　　)
A.王鑫宇在上升阶段重力变大了
B.王鑫宇在空中跨越过程处于失重状态
C.王鑫宇起跳时地面对他的支持力大于他对地面的压力
D.王鑫宇在助跑过程中，地面对他的支持力大于他对地面的压力
3.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作.下列F－t图像能反映体重计示数随时间变化的是(　　)
4.如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长量为10 cm，运动时弹簧伸长量为9 cm，则升降机的运动状态可能是(g＝10 m/s2)(　　)
A．以a＝1 m/s2的加速度加速上升
B．以a＝1 m/s2的加速度加速下降
C．以a＝9 m/s2的加速度减速上升
D．以a＝9 m/s2的加速度减速下降
5.图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，中间的·表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力—时间图像，两图中a～g各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出，重力加速度g取10 m/s2，根据图像分析可知(　　)
A．人的重力为1 500 N
B．c点位置人处于超重状态
C．e点位置人处于失重状态
D．d点的加速度小于f点的加速度
6.如图所示为杂技“顶杆”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为（ ）
A、(M+m)g B、(M+m)g-ma
C、(M+m)g+ma D、(M-m)g
7.应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入．例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出．对此现象分析正确的是(　　)
A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态
B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态
C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度
D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度
8.如图所示，质量为M的木楔ABC静置于粗糙水平面上，在斜面顶端将一质量为m的物体，以一定的初速度从A点沿平行斜面的方向推出，物体m沿斜面向下做减速运动，在减速运动过程中，下列有关说法中正确的是(　　)
A．地面对木楔的支持力大于(M＋m)g
B．地面对木楔的支持力小于(M＋m)g
C．地面对木楔的支持力等于(M＋m)g
D．地面对木楔的摩擦力为0