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4.6超重与失重
一、基本概念 1
二、判断超重和失重的方法 4
三、对超重和失重现象的理解 7
【巩固提高】 7
[学习目标]
课程标准 课标解读
知道常用的测量重力的方法。 了解超重和失重的含义，认识超重和失重现象。 能运用牛顿运动定律分析求解超重、失重问题。 1、通过体验或者实验，认识超重和失重现象。 2、通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件，并应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。 3、通过查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应用，解释生活中的超重和失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的 学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。
[知识分析]
一、基本概念
1、实重和视重
实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关.
视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.
2、超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向上的加速度.
3、失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向下的加速度.
4、完全失重
(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象. (2)产生条件：物体的加速度 a＝g，方向竖直向下.
（2022秋 湖州期末）如图所示，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），内有质量不同的铁片和羽毛。用抽气机将玻璃管里的空气抽出，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时由静止开始下落，观察物体下落的情况。下列说法正确的是（ ）
A．图甲为管内空气被抽掉后的实验现象
B．图甲中，铁片和羽毛间距不变
C．图乙为管内空气被抽掉后的实验现象
D．图乙中，铁片和羽毛均做匀速运动
（2022秋 惠州期末）如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．A位置下降到B位置的过程中，小明的速度先增大后减小
B．床面在B位置时，小明所受合外力为零
C．小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态
D．从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向始终向下
（2022秋 玉溪期末）某学校运动会圆满结束，高一（五）班稳夺冠军，同学们激动之余一起将班主任抛向天空并接住她表示庆祝。下列说法正确的是（ ）
A．同学们向上举起班主任的过程，班主任处于失重状态
B．班主任离开学生的手向上运动的过程，处于超重状态
C．班主任下落到被接住之前，处于完全失重状态
D．班主任从被同学们接住到停下的过程，处于失重状态
（2022秋 淄川区校级期末）跳水运动是一项具有观赏性且难度系数较大的运动，东京奥运会跳水比赛中我国跳水队收获7金5银。图中为我国跳水运动员的飒爽英姿。若只研究运动员竖直方向的运动，针对运动员跳水的整个过程，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．在最高点时其加速度为零
B．离开跳台前的起跳过程中处于失重状态
C．离开跳台到手接触水面这一过程中处于完全失重状态
D．运动员从手接触水面至入水后下落到最低点的过程中一直是减速运动
二、判断超重和失重的方法
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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态.
从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态.
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 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 向下且a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落体运动，抛体运动
（2022秋 隆回县期末）质量为m的人站在升降机中，如果升降机做加速度大小为a的匀变速直线运动，升降机地板对人的支持力N＝m（g+a），则升降机的运动情况可能是（ ）
A．以加速度a向下加速运动
B．以加速度a向上加速运动
C．以加速度a在上升过程中制动
D．以加速度g+a在下降过程中制动
（2022秋 哈尔滨期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间。由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到的信息是（ ）
A．1s时人处在下蹲的最低点
B．下蹲过程中人处于先失重后超重的状态
C．2s时人仍处于下蹲的运动过程
D．4s内该同学完成了2次下蹲—起立的动作
（2022秋 潍坊期末）中国无人潜水器海斗一号，最大下潜深度达到10908m，创造世界纪录。某次潜水器模拟下潜过程的速度v随时间t变化规律如图所示。潜水器内水平地板上放着质量为m的物块，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．0～5s内物块受到的重力小于mg
B．10～15s内物块处于失重状态
C．0～5s内物块对地板的压力小于mg
D．下潜过程中只有5～10s内物块受到的重力等于mg
（2022秋 崇川区校级期末）万米级全海深潜水器“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录。某次深潜探测中，“奋斗者”号的v﹣t图像如图所示，则内部的科考人员（ ）
A．0～t1时间内处于超重状态，t1～t2时间内处于失重状态
B．0～t1时间内处于失重状态，t1～t2时间内处于超重状态
C．0～t1和t1～t2时间内都处于超重状态
D．0～t1和t1～t2时间内都处于失重状态
（2022秋 浦东新区校级期末）如图所示，质量分别为m、M的两物体P、Q保持相对静止，一起沿倾角为θ的固定光滑斜面下滑，Q的上表面水平，P、Q之间的动摩擦因数为μ，则下列说法正确的是（ ）
A．P处于超重状态
B．P受到的摩擦力大小为mgsinθcosθ，方向水平向左
C．P受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向下
D．P受到的支持力大小为mg
（2022秋 沙坪坝区校级期末）“反向蹦极”如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N，打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大，人与装备的总质量为70kg（可视为质点），不计空气阻力，g＝10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．在C点，人处于静止状态
B．在B点，人处于失重状态
C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为20m/s2
D．从A点到C点上升过程中，人的加速度先增大后减小
三、对超重和失重现象的理解
1、发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了).
2、物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关.
3、物体超重或失重多少由物体的质量 m 和竖直加速度 a 共同决定，其大小等于 ma.
4、在完全失重的状态下，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作用、液柱不再产生压强等.
【巩固提高】
一．选择题（共12小题）
1．（2022秋 镇江期末）如图甲所示，在升降机的顶部安装了力传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球。若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，g为重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A．0～t1时间内小球处于失重状态
B．t1～t2时间内小球处于超重状态
C．t2～t3时间内小球处于超重状态
D．t3～t4时间内小球处于平衡状态
2．（2022秋 鞍山期末）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球，在电梯静止时轻质弹簧的伸长量等于电梯运动时伸长量的五分之四、g＝10m/s2，由此可判断（ ）
A．电梯可能加速上升，加速度大小为2m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2m/s2
C．电梯可能加速下降，加速度大小为2.5m/s2
D．电梯可能减速下降，加速度大小为2.5m/s2
3．（2022秋 郴州期末）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P点表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的F﹣t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。取重力加速度g＝10m/s2。根据图像分析可知（ ）
A．人的重力为1500N
B．e点位置人处于失重状态
C．g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
4．（2022秋 安徽期末）如图所示为蹦极运动的示意图，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连，运动员从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起。不计空气阻力，下列表述正确的是（ ）
A．经过B点后，运动员下落速率开始减小
B．经过C点时，运动员的速率最大
C．从B点到C点，运动员处于超重状态
D．从C点到D点，运动员处于失重状态
5．（2022秋 大理州期末）某同学乘电梯从1楼到20楼，电梯经历了加速上升，匀速上升和减速上升三个阶段，电梯对人的支持力大小用F1表示，人对电梯的压力大小用F2表示，该同学质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．加速上升过程中F1＞F2 B．匀速上升过程中F1＝F2
C．减速上升过程中F1＜F2 D．减速上升过程中F1＞mg
6．（2022秋 湖州期末）如图所示，小张在测力板上完成下蹲的动作。可以通过力传感器记录压力F随时间t变化的图像，下列图像能反映下蹲过程中压力随时间变化的是（ ）
A． B．
C． D．
7．（2022秋 渝北区期末）2021年12月20日，在第十五届泳联世界短池游泳锦标赛“跳水表演赛”中，全红婵首次挑战10米台“跳海”，再度上演海上“水花消失术”，全红婵在跳水过程中，下列说法正确的是（ ）
A．起跳时，受到的支持力是由脚部的形变产生的
B．在空中上升阶段，处于超重状态
C．在最高点时处于平衡状态
D．她在空中做翻转动作的同时也在下落，研究它在空中运动的时间长短时，可将其视为质点
8．（2022秋 沙坪坝区校级期末）如图所示，甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯上楼，此时两电梯都匀加速向上运转，则（ ）
A．甲受到两个力作用，乙受到三个力的作用
B．扶梯对甲的支持力小于重力
C．扶梯对甲的支持力大于重力
D．扶梯对乙的支持力大于重力
9．（2022秋 西昌市期末）塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，某次施工，吊车司机将100kg的物体从地面开始竖直提升，之后其运动的v﹣t图像如图所示，重力加速度g＝10m/s2，下列判断正确的是（ ）
A．前10s物体处于失重状态
B．30s末物体离地面的距离最高，大小为25m
C．前10s钢索对物体的拉力最大，大小为1010N
D．36～46s内钢索的拉力大于0～10s内钢索的拉力
10．（2022秋 沙坪坝区校级期末）蹦床运动集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动，如图所示为小南在竖直方向上练习蹦床运动的情景。若忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．离开蹦床向上运动过程中，小南处于完全失重状态
B．下落过程中，脚刚接触到蹦床时速度最大
C．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南先超重再失重
D．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南一直处于超重状态
11．（2022秋 沙坪坝区校级期末）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示，设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（ ）
A．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
B．箱子接近地面时，箱内物体可能处于超重状态
C．箱子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动
D．若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小
12．（2022秋 聊城期末）如图甲，2022年10月31日15时37分，“梦天”实验舱在长征五号B运载火箭的托举下顺利升空，这是中国航天的又一次壮美腾飞。“梦天”实验舱质量约为23吨，长征五号B运载火箭起飞质量约为837吨，点火后产生1000吨的推力（相当于地面上质量为1000吨的物体的重力），其简化模型如图乙所示。忽略大气阻力、火箭喷气造成的质量变化和重力加速度的变化，重力加速度大小取g＝10m/s2。“梦天”实验舱和长征五号B运载火箭在分离前匀加速直线上升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．“梦天”实验舱所搭载的物体处于失重状态
B．离地升空的加速度大小约为11.6m/s2
C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为160m
D．“梦天”实验舱受到长征五号B运载火箭的推力大小约为2.7×105N
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4.6超重与失重
一、基本概念 1
二、判断超重和失重的方法 5
三、对超重和失重现象的理解 9
【巩固提高】 9
[学习目标]
课程标准 课标解读
知道常用的测量重力的方法。 了解超重和失重的含义，认识超重和失重现象。 能运用牛顿运动定律分析求解超重、失重问题。 1、通过体验或者实验，认识超重和失重现象。 2、通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件，并应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。 3、通过查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应用，解释生活中的超重和失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的 学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。
[知识分析]
一、基本概念
1、实重和视重
实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关.
视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力.此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重.
2、超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向上的加速度.
3、失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象. (2)产生条件：物体具有向下的加速度.
4、完全失重
(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象称为完全失重现象. (2)产生条件：物体的加速度 a＝g，方向竖直向下.
（2022秋 湖州期末）如图所示，一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），内有质量不同的铁片和羽毛。用抽气机将玻璃管里的空气抽出，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时由静止开始下落，观察物体下落的情况。下列说法正确的是（ ）
A．图甲为管内空气被抽掉后的实验现象
B．图甲中，铁片和羽毛间距不变
C．图乙为管内空气被抽掉后的实验现象
D．图乙中，铁片和羽毛均做匀速运动
【解答】解：AC．玻璃管里的空气如果被抽出后，当玻璃管竖直放置时，铁片和羽毛均仅仅受到重力作用，均做自由落体运动，根据，可知，相同时间内，两者下落位移相等，两者的运动情况一样，即图乙为管内空气被抽掉后的实验现象，图甲管内空气没有被抽掉，故A错误，C正确；
B．根据上述，图甲中空气没有被抽出，铁片和羽毛受到重力与空气阻力作用，由于空气阻力对羽毛的影响大，则羽毛的加速度比铁片小，即羽毛加速得要慢一些，速度比铁片小，铁片在前面，即两者之间的间距逐渐增大，故B错误；
D．根据上述可知，图乙中，铁片和羽毛均做自由落体运动，即加速度为重力加速度的匀加速直线运动，故D错误。
故选：C。
（2022秋 惠州期末）如图为小明玩蹦床的情景，其中A位置表示床面未受压力时的平衡位置，B位置是他从最高点直立下落的过程中将床面压到的最低位置。对于小明从最高点下落到最低点的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．A位置下降到B位置的过程中，小明的速度先增大后减小
B．床面在B位置时，小明所受合外力为零
C．小明接触床面前处于失重状态，接触床面后处于超重状态
D．从A位置下降到B位置的过程中，小明的加速度方向始终向下
【解答】解：AD、A位置是床面未受压力的平衡位置，B位置是床面最低位置，在该过程中，小明所受弹力先大于重力，后小于重力，小明所受合力先向下后向上，加速度先向下后向上，速度先增加后减小，到B位置时速度减为零，故A正确，D错误；
B、床面在B位置，是小明所受弹力最大的时候，此时弹力大于重力，小明所受合外力竖直向上，不为零，故B错误；
C．小明在接触床面前只受重力，处于失重状态，接触床面后，由A得，小明的加速度先竖直向下后竖直向上，所以接触床面后先处于失重状态后处于超重状态，故C错误；
故选：A。
（2022秋 玉溪期末）某学校运动会圆满结束，高一（五）班稳夺冠军，同学们激动之余一起将班主任抛向天空并接住她表示庆祝。下列说法正确的是（ ）
A．同学们向上举起班主任的过程，班主任处于失重状态
B．班主任离开学生的手向上运动的过程，处于超重状态
C．班主任下落到被接住之前，处于完全失重状态
D．班主任从被同学们接住到停下的过程，处于失重状态
【解答】解：A．同学们向上举起班主任的过程，班主任向上加速，加速度向上，为超重状态，故A错误；
BC．班主任离开学生的手向上运动的过程，到被接住之前只受重力作用，加速度为g，且向下，都属于完全失重状态，故B错误，C正确；
D．班主任从被同学们接住到停下的过程，向下减速运动，加速度向上，为超重状态，故D错误。
故选：C。
（2022秋 淄川区校级期末）跳水运动是一项具有观赏性且难度系数较大的运动，东京奥运会跳水比赛中我国跳水队收获7金5银。图中为我国跳水运动员的飒爽英姿。若只研究运动员竖直方向的运动，针对运动员跳水的整个过程，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．在最高点时其加速度为零
B．离开跳台前的起跳过程中处于失重状态
C．离开跳台到手接触水面这一过程中处于完全失重状态
D．运动员从手接触水面至入水后下落到最低点的过程中一直是减速运动
【解答】解：AC．离开跳台后至入水前，运动员只受重力作用，加速度为g，处于完全失重状态，运动员上升至最高点时，其加速度为g，故A错误，C正确；
B．离开跳台前，运动员处于加速运动状态，具有向上的加速度，根据牛顿第二定律可知，台面给运动员的弹力大于运动员所受重力，处于超重状态，故B错误；
D．运动员从手入水开始，受到水向上的浮力和阻力作用，所以合力和加速度先向下后向上，运动员先加速再减速，故D错误。
故选：C。
二、判断超重和失重的方法
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，物体处于失重状态；等于零时，物体处于完全失重状态.
从加速度的角度判断
当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；具有向下的加速度时，物体处于失重状态；向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态.
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 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 向下且a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落体运动，抛体运动
（2022秋 隆回县期末）质量为m的人站在升降机中，如果升降机做加速度大小为a的匀变速直线运动，升降机地板对人的支持力N＝m（g+a），则升降机的运动情况可能是（ ）
A．以加速度a向下加速运动
B．以加速度a向上加速运动
C．以加速度a在上升过程中制动
D．以加速度g+a在下降过程中制动
【解答】解：根据牛顿第二定律：N﹣mg＝ma，得
方向向上，所以升降机以加速度a加速上升或以加速度a减速下降，故B正确，ACD错误。
故选：B。
（2022秋 哈尔滨期末）如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间。由图线可知，该同学的体重约为650N，除此以外，还可以得到的信息是（ ）
A．1s时人处在下蹲的最低点
B．下蹲过程中人处于先失重后超重的状态
C．2s时人仍处于下蹲的运动过程
D．4s内该同学完成了2次下蹲—起立的动作
【解答】解：人在下蹲的过程中，先向下加速运动，此时加速度的方向向下，故人处于失重状态，最后人处于静止状态，所以后半段人向下做减速运动，加速度的方向向上，此过程人处于超重状态，结合图像可以看出，1s时人处在下蹲的过程当中，2s时人下蹲过程结束，2s之后进行的是起立动作，故4s内该同学完成了1次下蹲—起立的动作，故ACD错误，B正确。
故选：B。
（2022秋 潍坊期末）中国无人潜水器海斗一号，最大下潜深度达到10908m，创造世界纪录。某次潜水器模拟下潜过程的速度v随时间t变化规律如图所示。潜水器内水平地板上放着质量为m的物块，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．0～5s内物块受到的重力小于mg
B．10～15s内物块处于失重状态
C．0～5s内物块对地板的压力小于mg
D．下潜过程中只有5～10s内物块受到的重力等于mg
【解答】解：AD、根据重力的特点：物体的重力与物体的运动状态无关，所以整个过程中重力是不变的，一直为mg，故AD错误；
B、由v﹣t图象可知，10s～15s内物块减速下降，则加速度方向向上，物体处于超重状态，故B错误；
C．0～5s内物块加速下降，加速度方向向下，物体处于失重状态，物块对地板的压力小于mg，故C正确。
故选：C。
（2022秋 崇川区校级期末）万米级全海深潜水器“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录。某次深潜探测中，“奋斗者”号的v﹣t图像如图所示，则内部的科考人员（ ）
A．0～t1时间内处于超重状态，t1～t2时间内处于失重状态
B．0～t1时间内处于失重状态，t1～t2时间内处于超重状态
C．0～t1和t1～t2时间内都处于超重状态
D．0～t1和t1～t2时间内都处于失重状态
【解答】解：根据v﹣t图像可知0～t1时间内“奋斗者”号向下加速，加速度向下，处于失重状态；t1～t2时间内“奋斗者”号向下减速，加速度向上，处于超重状态，故B正确，ACD错误；
故选：B。
（2022秋 浦东新区校级期末）如图所示，质量分别为m、M的两物体P、Q保持相对静止，一起沿倾角为θ的固定光滑斜面下滑，Q的上表面水平，P、Q之间的动摩擦因数为μ，则下列说法正确的是（ ）
A．P处于超重状态
B．P受到的摩擦力大小为mgsinθcosθ，方向水平向左
C．P受到的摩擦力大小为mgsinθ，方向沿斜面向下
D．P受到的支持力大小为mg
【解答】解：A．将P、Q看作整体，由牛顿第二定律知（m+M）gsinθ＝（m+M）a
解得a＝gsinθ
方向沿斜面向下，故加速度有竖直向下的分量，P处于失重状态，故A错误；
BC．在水平方向上，P受到的摩擦力大小为
f＝macosθ＝mgsinθcosθ
方向水平向左，故B正确，C错误；
D．在竖直方向上，对P由牛顿第二定律得mg﹣N＝masinθ
P受到的支持力大小为N＝mg﹣masinθ＝mg﹣mgsin2θ＝mg（1﹣sin2θ）＝mgcos2θ
故D错误。
故选：B。
（2022秋 沙坪坝区校级期末）“反向蹦极”如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N，打开扣环，从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大，人与装备的总质量为70kg（可视为质点），不计空气阻力，g＝10m/s2，则下列说法正确的是（ ）
A．在C点，人处于静止状态
B．在B点，人处于失重状态
C．打开扣环瞬间，人的加速度大小为20m/s2
D．从A点到C点上升过程中，人的加速度先增大后减小
【解答】解：A、在最高位置C点，速度为零，加速度向下，人处于失重状态，故A错误；
B、在B点时人的速度最大，加速度为零，人既不处于超重状态，也不处于失重状态，故B错误；
C、固定在地面时传感器示数为T＝1400N，设此时弹性绳的弹力为F，由平衡条件得F＝T+mg
打开扣环瞬间，对人，由牛顿第二定律得F﹣mg＝ma
代入数据解得a＝20m/s2，故C正确；
D．人从A点到B点过程，弹性绳的拉力大于人的重力，随着人向上运动，弹性绳的伸长量减小，弹性绳的弹力F减小，人所受合力减小，加速度减小，从B点到C点过程，弹性绳的伸长量进一步减小，弹性绳的弹力F进一步减小，弹力F开始小于重力，人受到的合力方向竖直向下，逐渐增大，根据简谐振动对称性可知人到达最高点时弹性轻绳已恢复原长，弹性轻绳恢复到原长至最高点，人的加速度不变，为重力加速度，因此从A点到C点上升过程中，人的加速度先减小后增大，最后不变，故D错误。
故选：C。
三、对超重和失重现象的理解
1、发生超重或失重现象时，物体所受的重力没有变化，只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了).
2、物体处于超重或失重状态只与加速度方向有关，而与速度方向无关.
3、物体超重或失重多少由物体的质量 m 和竖直加速度 a 共同决定，其大小等于 ma.
4、在完全失重的状态下，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作用、液柱不再产生压强等.
【巩固提高】
一．选择题（共12小题）
1．（2022秋 镇江期末）如图甲所示，在升降机的顶部安装了力传感器，传感器下方挂上一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球。若升降机在匀速运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示，g为重力加速度，则下列说法正确的是（ ）
A．0～t1时间内小球处于失重状态
B．t1～t2时间内小球处于超重状态
C．t2～t3时间内小球处于超重状态
D．t3～t4时间内小球处于平衡状态
【解答】解：AB．0～t2时间内，小球受到的弹力大于自身重力，合力向上，处于超重状态，0～t1时间内，小球处于超重状态，t1～t2时间内小球处于超重状态，故A错误，B正确；
CD．t2～t4时间内，小球受到的弹力小于自身重力，合力向下，处于失重状态，t2～t3时间内小球处于失重重状态，t3～t4时间内小球处于失重状态，故C、D错误。
故选：B。
2．（2022秋 鞍山期末）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球，在电梯静止时轻质弹簧的伸长量等于电梯运动时伸长量的五分之四、g＝10m/s2，由此可判断（ ）
A．电梯可能加速上升，加速度大小为2m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2m/s2
C．电梯可能加速下降，加速度大小为2.5m/s2
D．电梯可能减速下降，加速度大小为2.5m/s2
【解答】解：根据题意，以竖直向下为正方向，对小球进行受力分析，
电梯静止时：F弹＝mg
设电梯静止时的伸长量为x0
则由胡可定律可得：F弹＝kx0
由题可知，电梯运动时，弹簧的伸长量为：
则由胡可定律可得：
根据牛顿第二定律有：mg﹣F弹'＝ma
即：
解得：a＝﹣0.25g＝﹣2.5m/s2，
即加速度大小为2.5m/s2，方向竖直向上，
AB．根据上面的计算可知加速度大小为2.5m/s2，故AB错误；
C．电梯加速下降时，速度方向向下，而且加速度方向向下，根据上面的计算可知加速度方向竖直向上，故C错误；
D．电梯减速下降时，速度方向向下，但是加速度方向向上，根据上面的计算可知加速度方向竖直向上，故D正确。
故选：D。
3．（2022秋 郴州期末）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P点表示人的重心。图乙是根据传感器采集到的数据画出的F﹣t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。取重力加速度g＝10m/s2。根据图像分析可知（ ）
A．人的重力为1500N
B．e点位置人处于失重状态
C．g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
【解答】解：A．开始时人处于平衡状态，人对传感器的压力是500N，传感器对人的支持力也为500N，根据力的平衡可知，人的重力也是500N，故A错误；
B．e点时人对传感器的压力大于其重力，故传感器对人的支持力大于其重力，人所受合力向上，所以加速度方向向上，处于超重状态，故B错误；
C．g点时人对传感器的压力为零，人仅受重力，加速度方向向下，处于失重状态，故C正确；
D．人在d点时人受到的支持力较大，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知大小为：，f点的支持力为零，人处于完全失重状态，加速度为重力加速度10m/s2，d点的加速度大于f点的加速度，故D错误。
故选：C。
4．（2022秋 安徽期末）如图所示为蹦极运动的示意图，轻质弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连，运动员从O点自由下落，至B点弹性绳自然伸直，经过合力为零的C点到达最低点D，然后弹起。不计空气阻力，下列表述正确的是（ ）
A．经过B点后，运动员下落速率开始减小
B．经过C点时，运动员的速率最大
C．从B点到C点，运动员处于超重状态
D．从C点到D点，运动员处于失重状态
【解答】解：由题意可知，运动员先做自由落体运动，加速度为g，到达B点时绳子张紧后人受到弹力作用，运动员从B点到C点的过程重力大于弹力，加速度方向向下，为失重状态；向下运动的过程中弹力增大，加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，到达C点，加速度为零，速度达到最大；从C到D过程中，弹力大于重力，合力向上且逐渐增加，所以加速度方向向上且逐渐增加，处于超重状态，故B正确，ACD错误；
故选：B。
5．（2022秋 大理州期末）某同学乘电梯从1楼到20楼，电梯经历了加速上升，匀速上升和减速上升三个阶段，电梯对人的支持力大小用F1表示，人对电梯的压力大小用F2表示，该同学质量为m，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．加速上升过程中F1＞F2 B．匀速上升过程中F1＝F2
C．减速上升过程中F1＜F2 D．减速上升过程中F1＞mg
【解答】解：ABC．电梯对人的压力和人对电梯的支持力是一对相互作用力，由牛顿第三定律知，F1与F2总是大小相等，方向相反，与运动过程无关，故A、C错误，B正确；
D．减速上升过程中，人的加速度向下，根据牛顿第二定律有：
mg﹣F1＝ma
可知F1＜mg，物体处于失重状态，故D错误。
故选：B。
6．（2022秋 湖州期末）如图所示，小张在测力板上完成下蹲的动作。可以通过力传感器记录压力F随时间t变化的图像，下列图像能反映下蹲过程中压力随时间变化的是（ ）
A． B．
C． D．
【解答】解：小张下蹲的时候，经历的过程是先加速下蹲，再减速下蹲，最后蹲着静止在测力板上；加速下蹲时，小张处于失重状态，小张所受支持力小于重力；减速下蹲时，小张处于超重状态，小张所受支持力大于重力；蹲着静止在测力板上时，小张处于平衡状态，小张所受支持力等于重力，故ABC错误，D正确；
故选：D。
7．（2022秋 渝北区期末）2021年12月20日，在第十五届泳联世界短池游泳锦标赛“跳水表演赛”中，全红婵首次挑战10米台“跳海”，再度上演海上“水花消失术”，全红婵在跳水过程中，下列说法正确的是（ ）
A．起跳时，受到的支持力是由脚部的形变产生的
B．在空中上升阶段，处于超重状态
C．在最高点时处于平衡状态
D．她在空中做翻转动作的同时也在下落，研究它在空中运动的时间长短时，可将其视为质点
【解答】解：A、起跳时受到的支持力是由于与脚部接触的跳台形变产生的，故A错误；
B、在空中上升阶段加速度方向向下，处于失重状态，故B错误；
C、在空中最高点受重力，处于非平衡状态，故C错误；
D、她在空中做翻转动作的同时也在下落，研究它在空中运动的时间长短时，她的大小与形状可以忽略不计，可将其视为质点，故D正确。
故选：D。
8．（2022秋 沙坪坝区校级期末）如图所示，甲、乙两人分别乘坐两种电动扶梯上楼，此时两电梯都匀加速向上运转，则（ ）
A．甲受到两个力作用，乙受到三个力的作用
B．扶梯对甲的支持力小于重力
C．扶梯对甲的支持力大于重力
D．扶梯对乙的支持力大于重力
【解答】解：A．甲匀加速直线运动，受重力、支持力及水平阶梯的静摩擦力作用，则甲受三个力的作用
乙做匀加速直线运动，受重力、支持力及沿斜面向上的摩擦力的作用，则乙受三个力的作用，故A错误；
BC．对甲受力分析，如图
由于甲沿斜面向上匀加速直线运动，处于超重状态，故FN＞G
故B错误，C正确；
D．对乙受力分析。如图
在垂直于斜面方向上，受力平衡，则FN＝Gcosθ＜G
故D错误。
故选：C。
9．（2022秋 西昌市期末）塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，某次施工，吊车司机将100kg的物体从地面开始竖直提升，之后其运动的v﹣t图像如图所示，重力加速度g＝10m/s2，下列判断正确的是（ ）
A．前10s物体处于失重状态
B．30s末物体离地面的距离最高，大小为25m
C．前10s钢索对物体的拉力最大，大小为1010N
D．36～46s内钢索的拉力大于0～10s内钢索的拉力
【解答】解：ACD．由图可知，前10s物体加速上升，具有向上的加速度，则物体处于超重状态，10～30s物体做匀速运动，处于平衡状态，30～36s物体减速上升，具有向下的加速度，处于失重状态，36～46s物体加速下降，具有向下的加速度，处于失重状态，则前10s钢索对物体的拉力最大，则36～46s内钢索的拉力小于0～10s内钢索的拉力由牛顿第二定律有F﹣mg＝ma，由图可知，前10s物体的加速度：，解得：F＝1010N，故AD错误，C正确；
B．由图可知，36s时物体的速度为零，方向改变，开始向下运动，所以36s末物体离地面的距离最高，0﹣36s速度图像围成的面积为距离地面的最高距离，大小为，故B错误。
故选：C。
10．（2022秋 沙坪坝区校级期末）蹦床运动集竞技、健身、观赏和娱乐于一体的综合性运动，如图所示为小南在竖直方向上练习蹦床运动的情景。若忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．离开蹦床向上运动过程中，小南处于完全失重状态
B．下落过程中，脚刚接触到蹦床时速度最大
C．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南先超重再失重
D．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，小南一直处于超重状态
【解答】解：A．离开蹦床向上运动过程中，小南只受重力作用，所以处于完全失重状态，故A正确；
B．下落过程中，脚刚接触到蹦床时，加速度向下，速度不是最大；当向下运动，弹力与重力大小相等时，加速度为零，此时速度最大，故B错误；
CD．从接触蹦床到下降到最低点的过程中，开始阶段弹力小于重力，加速度向下，小南处于失重状态；后来弹力大于重力，加速度向上，小南处于超重状态，即小南先失重再超重，故CD错误。
故选：A。
11．（2022秋 沙坪坝区校级期末）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示，设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态。则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（ ）
A．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大
B．箱子接近地面时，箱内物体可能处于超重状态
C．箱子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动
D．若下落距离足够长，箱内物体所受支持力大小有可能等于它的重力大小
【解答】解：BC、刚释放时，速度较小，阻力较小，箱子做加速运动，空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，阻力不断变大，故箱子做加速度不断减小的加速运动。箱子处于失重状态，当加速度减为零时，速度达到最大，之后做匀速运动，故BC错误；
AD、对箱内物体受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律得mg﹣N＝ma
由于a逐渐由g减小到零，故支持力N由0逐渐增大到mg，之后保持不变，故A错误，D正确。
故选：D。
12．（2022秋 聊城期末）如图甲，2022年10月31日15时37分，“梦天”实验舱在长征五号B运载火箭的托举下顺利升空，这是中国航天的又一次壮美腾飞。“梦天”实验舱质量约为23吨，长征五号B运载火箭起飞质量约为837吨，点火后产生1000吨的推力（相当于地面上质量为1000吨的物体的重力），其简化模型如图乙所示。忽略大气阻力、火箭喷气造成的质量变化和重力加速度的变化，重力加速度大小取g＝10m/s2。“梦天”实验舱和长征五号B运载火箭在分离前匀加速直线上升的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．“梦天”实验舱所搭载的物体处于失重状态
B．离地升空的加速度大小约为11.6m/s2
C．从起飞开始，经过10s上升的高度约为160m
D．“梦天”实验舱受到长征五号B运载火箭的推力大小约为2.7×105N
【解答】解：A.“梦天”实验舱和长征五号B运载火箭在分离前匀加速直线上升的过程中，加速度竖直向上，故处于超重状态，故A错误；
B.由题可知：点火后产生1000吨的推力（相当于地面上质量为1000吨的物体的重力），故点火后产生的推力F＝1000×1000kg×10m/s2＝1×107N
由牛顿第二定律有：F﹣（M+m）g＝（M+m）a
则可得：
代入数据有：1.6m/s2，故B错误；
C.从起飞开始，经过10s上升的高度约为：，故C错误；
D.设“梦天”实验舱受到长征五号B运载火箭的推力大小为F1，
由F1﹣mg＝ma，得：F1＝m（g+a）＝23×103kg×（10m/s2+1.6m/s2）＝2.7×105N，故D正确。
故选：D。
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