第四章第7节 超重与失重
(分值:100分)
选择题1~10题,每小题9分,共90分。
基础对点练
题组一 超重、失重的理解与判断
1.下列关于失重的说法中,正确的是 ( )
失重就是物体所受重力变小
物体加速上升时处于失重状态
物体自由下落时不会产生失重现象
失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化
2.2023年10月31日,搭载着3名航天员的神舟十六号载人飞船在轨工作生活6个月,返回舱成功着陆于东风着陆场,标志着神舟十六号返回任务取得圆满成功。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验,下列说法正确的是 ( )
火箭加速上升时,宇航员处于超重状态
火箭加速上升时,宇航员对座椅的压力小于自身重力
在飞船绕地球运行时,宇航员处于完全失重状态,则宇航员的重力消失了
飞船落地前减速下落时,宇航员处于失重状态
3.(多选)(2024·广西南宁高二期末)几位同学为了探究电梯起动和制动时的运动状态变化情况,他们将体重计放在电梯中,一位同学站在体重计上,然后乘坐电梯从1层直接到10层,之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录,如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片,图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是 ( )
根据图2推断电梯一定处于加速上升过程,电梯内同学可能处于超重状态
根据图3推断电梯一定处于减速下降过程,电梯内同学可能处于失重状态
根据图4推断电梯可能处于减速上升过程,电梯内同学一定处于失重状态
根据图5推断电梯可能处于减速下降过程,电梯内同学一定处于超重状态
4.如图所示,A、B两人用安全带连接在一起,从飞机上跳下进行双人跳伞运动,不计空气对人的阻力,下列说法正确的是 ( )
在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力一定为零
在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力大于B的重力
在降落伞未打开的下降过程中,安全带的作用力等于B的重力
在降落伞打开后减速下降过程中,安全带的作用力小于B的重力
题组二 超重、失重的分析与计算
5.(多选)一个重为600 N的人站在升降机内的磅秤上,在升降机运动的过程中看到磅秤示数为720 N, g=10 m/s2,则升降机的运动情况可能是 ( )
向上加速,加速度大小为2 m/s2
向下加速,加速度大小为1 m/s2
向上减速,加速度大小为1 m/s2
向下减速,加速度大小为2 m/s2
6.某人在地面上最多能举起60 kg的重物,要使此人在升降机中最多能举起100 kg的重物,已知重力加速度g取10 m/s2,则下列说法可能正确的是 ( )
升降机正加速上升,加速度大小为4 m/s2
升降机正加速下降,加速度大小为4 m/s2
升降机正减速下降,加速度大小为4 m/s2
升降机正减速上升,加速度大小为6 m/s2
7.(2024·北京昌平区期末)摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯,其简化模型如图甲所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t=0时由静止开始沿竖直方向向上运动,F-t图像如图乙所示。电梯总质量m=1.0×103 kg,忽略一切阻力,重力加速度g取10 m/s2。关于电梯的运动状态,下列说法正确的是 ( )
0~5 s内,电梯竖直上升,处于超重状态
5~15 s内,电梯保持静止,处于平衡状态
15~20 s内,电梯竖直上升,处于超重状态
15~20 s内,电梯竖直下降,处于失重状态
8.(多选)某人在地面上用体重计称得其体重为490 N。现将体重计移至电梯内称重,t0至t3时间段内,体重计的示数如图所示,取电梯向上运动的方向为正方向,则电梯运行的v-t图像可能是下图中的 ( )
A B C D
综合提升练
9.如图为某运动员做蹦床运动时,利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图像。假设运动员仅在竖直方向运动,且不计空气阻力,g取10 m/s2,依据图像给出的物理信息,可得 ( )
运动员上升的最高高度为5 m
运动员的加速度最大为50 m/s2
8.7 s至9.5 s内,运动员先处于失重状态再处于超重状态
运动员与蹦床相接撞触的过程中,运动员受到蹦床的弹力是由于运动员发生弹性形变而产生的
10.一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼,其位移x与时间t的关系图像如图所示,其中t1~t2时间内图线为直线。乘客所受支持力的大小用N表示,速度大小用v表示。重力加速度为g。以下判断正确的是 ( )
0~t1时间内,v增大,N>mg
t1~t2时间内,v减小,Nt2~t3时间内,v增大,Nt2~t3时间内,v减小,N>mg
培优加强练
11.(10分)在电梯中,把一物体置于水平台秤上,台秤与力传感器相连,电梯先从静止开始加速上升,然后又匀速运动一段时间,最后停止运动;传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像,如图所示(g取10 m/s2),则:
(1)(3分)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程
(2)(3分)该物体的重力是多大 电梯在超重和失重时物体的重力是否变化
(3)(4分)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大
第7节 超重与失重
1.D [当物体处于超重或失重状态时，地球对物体的实际作用力并没有变化，只是对支持物的压力或者对悬挂物的拉力变了，A错误，D正确；物体加速上升时加速度的方向向上，处于超重状态，B错误；物体自由下落时加速度的方向向下，产生完全失重现象，C错误。]
2.A [火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，B错误；宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项D错误。]
3.CD [图2和图5中体重计示数大于图1，说明电梯内同学处于超重状态，可能是加速上升或减速下降过程。图3和图4中体重计示数小于图1，说明电梯内同学处于失重状态，可能是减速上升或加速下降过程，故C、D正确。]
4.A [降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D错误。]
5.AD [由题可知，人受到磅秤的支持力大小F＝720 N，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，人有向上的加速度，所以升降机可能是向上加速或者向下减速。故A、D正确。]
6.B [某人在地面上最多能举起60 kg的物体，则知此人的最大举力为F＝mg＝60×10 N＝600 N。在升降机中，对重物根据牛顿第二定律有m′g－F＝m′a，解得a＝g－＝ m/s2＝4 m/s2，方向竖直向下，故升降机应减速上升或加速下降，加速度大小为4 m/s2，故B正确。]
7.A [0～5 s内，电梯受到的拉力大于重力，则加速度方向向上， 电梯处于超重状态，A正确；5～15 s内，电梯受到的拉力大小等于重力，则处于平衡状态，做匀速直线运动，B错误；15～20 s内，电梯受到的拉力小于重力，则加速度方向向下，电梯处于失重状态，减速上升，C、D错误。]
8.AD [从题图中可以看出，t0～t1时间内，视重小于实重，具有向下的加速度；t1～t2时间内，视重正好等于实重，处于平衡状态；t2～t3时间内，视重大于实重，具有向上的加速度，根据题中所设的正方向可知，电梯运行的v－t图像可能是A、D。]
9.A [由图可知，运动员在空中时间为T＝8.7 s－6.7 s＝2 s，由运动的对称性可知，下落时间为t＝1 s，运动员上升的最高高度为h＝gt2＝5 m，故A正确；运动员的重力为500 N，质量为m＝＝50 kg，运动员的加速度最大为am＝＝40 m/s2，故B错误；8.7 s至9.5 s内，蹦床弹力由0增加到2 500 N再减小到0，运动员先处于失重状态后处于重状态再处于失重状态，故C错误；运动员与蹦床相接触的过程中，运动员受到蹦床的弹力是由于蹦床发生弹性形变而产生的，故D错误。]
10.A [由于x－t图像的斜率表示速度，由图可知在0～t1时间内速度增大，即乘客的加速度向上，根据牛顿第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，则N>mg，故A正确；在t1～t2时间内，x－t图线的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速上升，则N＝mg，故B错误；在t2～t3时间内，x－t图像的斜率变小，所以速度减小，即乘客减速上升，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得mg－N＝ma，解得N＝mg－ma，则N11.(1)4 s (2)30 N 不变 (3) m/s2 m/s2
解析 (1)由题图可知，电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程。
(2)根据题意知，在4～18 s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤所受的压力大小和物体的重力相等，即G＝30 N
根据超重和失重的本质知物体的重力不变。
(3)超重时，台秤对物体的支持力最大为N1＝50 N
由牛顿第二定律得N1－mg＝ma1，则
a1＝＝ m/s2＝ m/s2
失重时：台秤对物体的支持力最小为N2＝10 N
由牛顿第二定律得mg－N2＝ma2，则
a2＝＝ m/s2＝ m/s2。第7节 超重与失重
学习目标 1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。
2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
知识点一 超重与失重现象
如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力与其重力的大小关系怎样？
(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？
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1.超重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)________物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直________的加速度。
2.失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)________物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直________的加速度。
3.完全失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象。
(2)产生条件：a＝____________，方向________________________。
4.视重与实重
(1)视重：物体在竖直方向做加速运动时，物体对悬挂物的________(弹簧测力计的示数T)或对支持物的________(台秤示数N)。
(2)实重：重力是由于地球作用于物体而产生的，始终存在，________也不会受运动状态改变的影响。
5.超重、失重的比较
特征状态 加速度 视重(F)与实重的关系 运动情况 受力图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 竖直向上或有竖直向上分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速
失重 竖直向下或有竖直向下分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)完全
失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动
思考 1.物体是否只有在向上做加速运动时才会超重？只有在向上做减速运动时才会失重？
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2.物体超重时，是否重力增大了？失重时是否重力减小了？
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3.航天员在太空中处于完全失重状态，是否航天员在太空中不受重力的作用？
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例1 (2024·北京西城区期末)某同学站在体重计上，通过做下蹲、起立的动作来探究超重和失重现象。下列说法正确的是( )
A.下蹲过程中人始终处于失重状态
B.起立过程中人始终处于超重状态
C.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
D.起立过程中人先处于超重状态后处于失重状态
听课笔记_____________________________________________________________
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对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。
(2)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。
(3)在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。
训练1 (2024·安徽蚌埠期末)下列关于超重、失重的说法中正确的是( )
A.物体处于超重状态时，一定竖直向上做加速运动
B.物体处于失重状态时，物体的质量不变，但所受重力减小
C.物体是否处于超重或失重状态是由速度的方向决定的
D.电梯加速下降时，处在电梯中的人处于失重状态，受到的支持力小于重力
训练2 (2024·四川眉山高一期末)蹦极是一项超刺激的运动，如图所示，人的运动过程简化为从O点开始下落，在A点弹性绳刚好伸直，B点速度达到最大，下落到最低点C点后向上弹回。忽略空气阻力，则在人下落过程中( )
A.人在OA阶段，做自由落体运动，处于超重状态
B.人在AB阶段，向下做加速运动，处于超重状态
C.人在BC阶段，向下做减速运动，处于失重状态
D.当弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，处于超重状态
知识点二 超重、失重的分析与计算
例2 质量为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。
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解题的基本思路
(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，得出所需的结果。
训练3 童老师用如图甲所示的装置研究电梯的运动。安装拉力传感器的铁架台置于电梯中，物体竖直悬挂在拉力传感器上。电梯运行时，电脑记录了物体所受拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，g取10 N/kg，下列说法正确的是( )
A.AB阶段电梯处于失重状态，CD阶段电梯处于超重状态
B.图像可能是在电梯下降过程记录的
C.AB阶段的加速度大小约0.67 m/s2，方向竖直向上
D.CD阶段的加速度大小约0.67 m/s2，方向竖直向上
随堂对点自测
1.(超重、失重的理解与判断)(多选)(2024·浙江台州高一期末)在如图所示“儿童蹦极”活动中，拴在小朋友腰间的是左右对称弹性极好的相同橡皮绳。若小朋友从最低位置(此时橡皮绳伸长量最大)处开始由静止上升，直至上升到橡皮绳处于原长的过程中(橡皮绳处于弹性限度内)，下列说法中正确的是( )
A.橡皮绳恢复原长时，小朋友的速度、加速度都为零
B.小朋友的速度最大时，其加速度等于零
C.小朋友处于最低位置时，速度为零，既不超重也不失重
D.此过程小朋友的加速度先变小再变大，先处于超重状态再处于失重状态
2.(超重、失重的分析与计算)(多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态
B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态
C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态
D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态
3.(超重、失重的分析与计算)(多选)很多智能手机都有加速度传感器。某同学乘坐小区电梯时打开手机的加速度传感器，把手机平放在手掌上并与电梯保持相对静止，获得加速度的变化情况如图甲所示(规定竖直向上为正方向)，为了方便研究问题，可以将图像简化为图乙，下列说法正确的是( )
A.t1～t2时间内电梯处于失重状态
B.t3～t4时间内电梯处于超重状态
C.t3～t4时间内电梯一定正在上行
D.t2～t3时间内电梯一定处于静止状态
第7节 超重与失重
知识点一
导学 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；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。
(2)向上减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。
知识梳理
1.(1)大于 (2)向上 2.(1)小于 (2)向下 3.(2)g 竖直向下 4.(1)拉力 压力 (2)大小
[思考] 1.提示 都不是。物体超重时，可能向上做加速运动，也可能向下做减速运动。物体失重时，可能是向下做加速运动，也可能是向上做减速运动。
2.提示 都不是。不论超重还是失重，物体的重力都没有发生变化。
3.提示 不是，仍受重力作用
例1 D [下蹲过程中，人的重心是先加速下降后减速下降，故人的加速度先向下，后向上，根据牛顿第二定律可知，人先处于失重状态后处于超重状态，A、C错误；起立过程中，人的重心是先加速上升，后减速上升，故人的加速度先向上，后向下，故该过程中，人先处于超重状态后处于失重状态，B错误，D正确。]
训练1 D [当物体加速上升或减速下降时，加速度方向向上，物体均处于超重状态，故A错误；物体处于失重状态时，只是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力变小了，而重力是不变的，故B错误；超重的运动学特征是具有向上的加速度，失重的运动学特征是具有向下的加速度，与速度方向无关，故C错误；电梯加速下降时，加速度方向向下，处在电梯中的人处于失重状态，受到的支持力小于重力，故D正确。]
训练2 D [由题意可知人在OA阶段，做自由落体运动，处于完全失重状态，故A错误；由题意可知B点速度达到最大，此时加速度为零，人在AB阶段，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动，处于失重状态，故B错误；由B选项分析可知，人在BC阶段，弹性绳的弹力大于人的重力，人向下做减速运动，加速度向上，处于超重状态，故C错误；当弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，此时弹性绳的弹力大于人的重力，人的加速度向上，处于超重状态，故D正确。]
知识点二
例2 (1)600 N (2)840 N (3)300 N
解析 (1)当升降机匀速上升时，由平衡条件得
N1＝mg＝600 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为600 N，即体重计的示数为600 N。
(2)当升降机以a1＝4 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得N2－mg＝ma1
则N2＝mg＋ma1＝840 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为840 N，即体重计的示数为840 N。
(3)当升降机以a2＝5 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得mg－N3＝ma2
则N3＝mg－ma2＝300 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为300 N，即体重计的示数为300 N。
训练3 C [AB阶段拉力大于重力，电梯处于超重状态，CD阶段拉力小于重力，电梯处于失重状态，故A错误；电梯运行时，从静止开始，AB段加速度向上，处于上升加速过程中，CD段加速度向下，处于上升减速过程，故B错误；电梯加速度大小为a＝＝g≈0.67 m/s2，AB段加速度向上，CD段加速度向下，故C正确，D错误。]
随堂对点自测
1.BD [橡皮筋处于原长位置时，小朋友只受重力，加速度为g，无法判断速度是否为0，故A错误；小朋友所受合力为0时加速度为0，速度不再增大，此时速度最大，故B正确；小朋友处于最低点位置时，速度为零，但合力向上，加速度方向向上，不为0，处于超重状态，故C错误；小朋友从最低点向上运动时，橡皮筋的拉力的合力大于重力，处于超重状态，拉力和重力的合力向上但逐渐减小，加速度越来越小，而后橡皮筋拉力的合力会小于重力，处于失重状态，拉力和重力的合力向下增大，加速度增大，故D正确。]
2.AD [电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，即质量为1 kg的重物重力为10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，属于超重现象，超重时，加速度方向向上，向上加速和向下减速的加速度方向都是向上的，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，故A、D正确。]
3.AB [t1～t2时间内电梯的加速度方向竖直向下，处于失重状态，故A正确；t3～t4时间内电梯的加速度方向竖直向上，处于超重状态，此时电梯可能加速上升，也可能减速下降，故B正确，C错误；t2～t3时间内电梯的加速度为零，可能处于静止状态，也可能处于匀速运动状态，故D错误。](共48张PPT)
第7节 超重与失重
第四章 牛顿运动定律
1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质。2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二 超重、失重的分析与计算
知识点一 超重与失重现象
知识点一 超重与失重现象
如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
(1)电梯启动瞬间加速度沿什么方向？人受到的支持力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人受到的支持力与其重力的大小关系怎样？
(2)电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？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；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力等于重力。
(2)向上减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。
1.超重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直______的加速度。
2.失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直______的加速度。
大于
向上
小于
向下
3.完全失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)等于零的现象。
(2)产生条件：a＝___，方向____________。
4.视重与实重
(1)视重：物体在竖直方向做加速运动时，物体对悬挂物的______(弹簧测力计的示数T)或对支持物的______(台秤示数N)。
(2)实重：重力是由于地球作用于物体而产生的，始终存在，______也不会受运动状态改变的影响。
g
竖直向下
拉力
压力
大小
5.超重、失重的比较
特征状态 加速度 视重(F)与实重的关系 运动情况 受力图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 竖直向上或有竖直向上分量 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg 向上加速或向下减速
失重 竖直向下或有竖直向下分量 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动
【思考】 1.物体是否只有在向上做加速运动时才会超重？只有在向上做减速运动时才会失重？
提示 都不是。物体超重时，可能向上做加速运动，也可能向下做减速运动。物体失重时，可能是向下做加速运动，也可能是向上做减速运动。
2.物体超重时，是否重力增大了？失重时是否重力减小了？
提示 都不是。不论超重还是失重，物体的重力都没有发生变化。
3.航天员在太空中处于完全失重状态，是否航天员在太空中不受重力的作用？
提示 不是，仍受重力作用
D
例1 (2024·北京西城区期末)某同学站在体重计上，通过做下蹲、起立的动作来探究超重和失重现象。下列说法正确的是( )
A.下蹲过程中人始终处于失重状态
B.起立过程中人始终处于超重状态
C.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
D.起立过程中人先处于超重状态后处于失重状态
解析 下蹲过程中，人的重心是先加速下降后减速下降，故人的加速度先向下，后向上，根据牛顿第二定律可知，人先处于失重状态后处于超重状态，A、C错误；起立过程中，人的重心是先加速上升，后减速上升，故人的加速度先向上，后向下，故该过程中，人先处于超重状态后处于失重状态，B错误，D正确。
对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。
(2)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。
(3)在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。
训练1 (2024·安徽蚌埠期末)下列关于超重、失重的说法中正确的是( )
A.物体处于超重状态时，一定竖直向上做加速运动
B.物体处于失重状态时，物体的质量不变，但所受重力减小
C.物体是否处于超重或失重状态是由速度的方向决定的
D.电梯加速下降时，处在电梯中的人处于失重状态，受到的支持力小于重力
D
解析 当物体加速上升或减速下降时，加速度方向向上，物体均处于超重状态，故A错误；物体处于失重状态时，只是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力变小了，而重力是不变的，故B错误；超重的运动学特征是具有向上的加速度，失重的运动学特征是具有向下的加速度，与速度方向无关，故C错误；电梯加速下降时，加速度方向向下，处在电梯中的人处于失重状态，受到的支持力小于重力，故D正确。
训练2 (2024·四川眉山高一期末)蹦极是一项超刺激的运动，如图所示，人的运动过程简化为从O点开始下落，在A点弹性绳刚好伸直，B点速度达到最大，下落到最低点C点后向上弹回。忽略空气阻力，则在人下落过程中( )
A.人在OA阶段，做自由落体运动，处于超重状态
B.人在AB阶段，向下做加速运动，处于超重状态
C.人在BC阶段，向下做减速运动，处于失重状态
D.当弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，处于超重状态
D
解析 由题意可知人在OA阶段，做自由落体运动，处于完全失重状态，故A错误；由题意可知B点速度达到最大，此时加速度为零，人在AB阶段，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动，处于失重状态，故B错误；由B选项分析可知，人在BC阶段，弹性绳的弹力大于人的重力，人向下做减速运动，加速度向上，处于超重状态，故C错误；当弹性绳被拉到最长时，人的速度为零，此时弹性绳的弹力大于人的重力，人的加速度向上，处于超重状态，故D正确。
知识点二 超重、失重的分析与计算
例2 质量为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)当升降机匀速上升时，由平衡条件得N1＝mg＝600 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为600 N，即体重计的示数为600 N。
(2)当升降机以a1＝4 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得N2－mg＝ma1
则N2＝mg＋ma1＝840 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为840 N，即体重计的示数为840 N。
(3)当升降机以a2＝5 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得mg－N3＝ma2
则N3＝mg－ma2＝300 N
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为300 N，即体重计的示数为300 N。
答案 (1)600 N (2)840 N (3)300 N
解题的基本思路
(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，得出所需的结果。
训练3 童老师用如图甲所示的装置研究电梯的运动。安装拉力传感器的铁架台置于电梯中，物体竖直悬挂在拉力传感器上。电梯运行时，电脑记录了物体所受拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，g取10 N/kg，下列说法正确的是( )
A.AB阶段电梯处于失重状态，CD阶段电梯处于超重状态
B.图像可能是在电梯下降过程记录的
C.AB阶段的加速度大小约0.67 m/s2，方向竖直向上
D.CD阶段的加速度大小约0.67 m/s2，方向竖直向上
C
随堂对点自测
2
BD
1.(超重、失重的理解与判断)(多选)(2024·浙江台州高一期末)在如图所示“儿童蹦极”活动中，拴在小朋友腰间的是左右对称弹性极好的相同橡皮绳。若小朋友从最低位置(此时橡皮绳伸长量最大)处开始由静止上升，直至上升到橡皮绳处于原长的过程中(橡皮绳处于弹性限度内)，下列说法中正确的是( )
A.橡皮绳恢复原长时，小朋友的速度、加速度都为零
B.小朋友的速度最大时，其加速度等于零
C.小朋友处于最低位置时，速度为零，既不超重也不
失重
D.此过程小朋友的加速度先变小再变大，先处于超重
状态再处于失重状态
解析 橡皮筋处于原长位置时，小朋友只受重力，加速度为g，无法判断速度是否为0，故A错误；小朋友所受合力为0时加速度为0，速度不再增大，此时速度最大，故B正确；小朋友处于最低点位置时，速度为零，但合力向上，加速度方向向上，不为0，处于超重状态，故C错误；小朋友从最低点向上运动时，橡皮筋的拉力的合力大于重力，处于超重状态，拉力和重力的合力向上但逐渐减小，加速度越来越小，而后橡皮筋拉力的合力会小于重力，处于失重状态，拉力和重力的合力向下增大，加速度增大，故D正确。
AD
2.(超重、失重的分析与计算)(多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N。关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A.电梯可能向上做加速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态
B.电梯可能向下做加速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态
C.电梯可能向上做减速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态
D.电梯可能向下做减速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态
解析 电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，即质量为1 kg的重物重力为10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，属于超重现象，超重时，加速度方向向上，向上加速和向下减速的加速度方向都是向上的，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，故A、D正确。
AB
3.(超重、失重的分析与计算)(多选)很多智能手机都有加速度传感器。某同学乘坐小区电梯时打开手机的加速度传感器，把手机平放在手掌上并与电梯保持相对静止，获得加速度的变化情况如图甲所示(规定竖直向上为正方向)，为了方便研究问题，可以将图像简化为图乙，下列说法正确的是( )
A.t1～t2时间内电梯处于失重状态
B.t3～t4时间内电梯处于超重状态
C.t3～t4时间内电梯一定正在上行
D.t2～t3时间内电梯一定处于静止状态
解析 t1～t2时间内电梯的加速度方向竖直向下，处于失重状态，故A正确；t3～t4时间内电梯的加速度方向竖直向上，处于超重状态，此时电梯可能加速上升，也可能减速下降，故B正确，C错误；t2～t3时间内电梯的加速度为零，可能处于静止状态，也可能处于匀速运动状态，故D错误。
课后巩固训练
3
D
题组一 超重、失重的理解与判断
1.下列关于失重的说法中，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失重状态
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
解析 当物体处于超重或失重状态时，地球对物体的实际作用力并没有变化，只是对支持物的压力或者对悬挂物的拉力变了，A错误，D正确；物体加速上升时加速度的方向向上，处于超重状态，B错误；物体自由下落时加速度的方向向下，产生完全失重现象，C错误。
基础对点练
A
2.2023年10月31日，搭载着3名航天员的神舟十六号载人飞船在轨工作生活6个月，返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十六号返回任务取得圆满成功。宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是( )
A.火箭加速上升时，宇航员处于超重状态
B.火箭加速上升时，宇航员对座椅的压力小于自身重力
C.在飞船绕地球运行时，宇航员处于完全失重状态，则宇航员的重力消失了
D.飞船落地前减速下落时，宇航员处于失重状态
解析 火箭加速上升时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，对座椅的压力大于自身重力，选项A正确，B错误；宇航员处于完全失重状态时，仍然受重力，选项C错误；飞船落地前减速下落时，加速度方向向上，根据牛顿第二定律可知宇航员受到的支持力大于自身的重力，宇航员处于超重状态，选项D错误。
CD
3.(多选)(2024·广西南宁高二期末)几位同学为了探究电梯起动和制动时的运动状态变化情况，他们将体重计放在电梯中，一位同学站在体重计上，然后乘坐电梯从1层直接到10层，之后又从10层直接回到1层。用照相机进行了相关记录，如图所示。图1为电梯静止时体重计的照片，图2、图3、图4和图5分别为电梯运动过程中体重计的照片。根据照片推断正确的是( )
A.根据图2推断电梯一定处于加速上升过程，电梯内同学可能处于超重状态
B.根据图3推断电梯一定处于减速下降过程，电梯内同学可能处于失重状态
C.根据图4推断电梯可能处于减速上升过程，电梯内同学一定处于失重状态
D.根据图5推断电梯可能处于减速下降过程，电梯内同学一定处于超重状态
解析 图2和图5中体重计示数大于图1，说明电梯内同学处于超重状态，可能是加速上升或减速下降过程。图3和图4中体重计示数小于图1，说明电梯内同学处于失重状态，可能是减速上升或加速下降过程，故C、D正确。
A
4.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是( )
A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零
B.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
C.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
D.在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
解析 降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有：T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D错误。
AD
题组二 超重、失重的分析与计算
5.(多选)一个重为600 N的人站在升降机内的磅秤上，在升降机运动的过程中看到磅秤示数为720 N, g＝10 m/s2，则升降机的运动情况可能是( )
A.向上加速，加速度大小为2 m/s2
B.向下加速，加速度大小为1 m/s2
C.向上减速，加速度大小为1 m/s2
D.向下减速，加速度大小为2 m/s2
解析 由题可知，人受到磅秤的支持力大小F＝720 N，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，人有向上的加速度，所以升降机可能是向上加速或者向下减速。故A、D正确。
B
6.某人在地面上最多能举起60 kg的重物，要使此人在升降机中最多能举起100 kg的重物，已知重力加速度g取10 m/s2，则下列说法可能正确的是( )
A.升降机正加速上升，加速度大小为4 m/s2
B.升降机正加速下降，加速度大小为4 m/s2
C.升降机正减速下降，加速度大小为4 m/s2
D.升降机正减速上升，加速度大小为6 m/s2
A
7.(2024·北京昌平区期末)摩天大楼中有一部从一楼直通顶层的客运电梯，其简化模型如图甲所示。电梯受到的拉力F是随时间t变化的。电梯在t＝0时由静止开始沿竖直方向向上运动，F－t图像如图乙所示。电梯总质量m＝1.0×103 kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。关于电梯的运动状态，下列说法正确的是( )
A.0～5 s内，电梯竖直上升，处于超重状态
B.5～15 s内，电梯保持静止，处于平衡状态
C.15～20 s内，电梯竖直上升，处于超重状态
D.15～20 s内，电梯竖直下降，处于失重状态
解析 0～5 s内，电梯受到的拉力大于重力，则加速度方向向上， 电梯处于超重状态，A正确；5～15 s内，电梯受到的拉力大小等于重力，则处于平衡状态，做匀速直线运动，B错误；15～20 s内，电梯受到的拉力小于重力，则加速度方向向下，电梯处于失重状态，减速上升，C、D错误。
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8.(多选)某人在地面上用体重计称得其体重为490 N。现将体重计移至电梯内称重，t0至t3时间段内，体重计的示数如图所示，取电梯向上运动的方向为正方向，则电梯运行的v－t图像可能是下图中的( )
解析 从题图中可以看出，t0～t1时间内，视重小于实重，具有向下的加速度；t1～t2时间内，视重正好等于实重，处于平衡状态；t2～t3时间内，视重大于实重，具有向上的加速度，根据题中所设的正方向可知，电梯运行的v－t图像可能是A、D。
A
9.如图为某运动员做蹦床运动时，利用传感器测得蹦床弹力随时间的变化图像。假设运动员仅在竖直方向运动，且不计空气阻力，g取10 m/s2，依据图像给出的物理信息，可得( )
综合提升练
A.运动员上升的最高高度为5 m
B.运动员的加速度最大为50 m/s2
C.8.7 s至9.5 s内，运动员先处于失重状态再处于超重状态
D.运动员与蹦床相接撞触的过程中，运动员受到蹦床的弹力是由于运动员发生弹性形变而产生的
A
10.一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示，其中t1～t2时间内图线为直线。乘客所受支持力的大小用N表示，速度大小用v表示。重力加速度为g。以下判断正确的是( )
A.0～t1时间内，v增大，N>mg
B.t1～t2时间内，v减小，NC.t2～t3时间内，v增大，ND.t2～t3时间内，v减小，N>mg
解析 由于x－t图像的斜率表示速度，由图可知在0～t1时间内速度增大，即乘客的加速度向上，根据牛顿第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，则N>mg，故A正确；在t1～t2时间内，x－t图线的斜率保持不变，所以速度不变，即乘客匀速上升，则N＝mg，故B错误；在t2～t3时间内，x－t图像的斜率变小，所以速度减小，即乘客减速上升，加速度方向向下，根据牛顿第二定律得mg－N＝ma，解得N＝mg－ma，则N培优加强练
11.在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止开始加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示(g取10 m/s2)，则：
(1)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？
(2)该物体的重力是多大？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？
(3)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)由题图可知，电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程。
(2)根据题意知，在4～18 s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤所受的压力大小和物体的重力相等，即G＝30 N
根据超重和失重的本质知物体的重力不变。
(3)超重时，台秤对物体的支持力最大为
N1＝50 N
