(共38张PPT)
第四章 运动和力的关系
6. 超重和失重
●目标重点展示
素养目标 学习重点
物理观念 了解超重、失重和完全失重现象，知道产生超重和失重的条件。 (1)超重和失重的判断。
(2)超重和失重的计算。
科学思维 会运用牛顿运动定律解释生活中的超重和失重现象。
探究点 重力的测量 超重和失重的判断与计算
●新知导学
情境：如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
探究：(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？
(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]
[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)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，所以支持力小于重力。
●基础梳理
一、重力的测量
1．公式法：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用_______测量物体的质量，根据G＝_______算出重力大小。
2．平衡条件法：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于_______状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小_______。这是测量重力最常用的方法。
天平
mg
静止
相等
二、超重和失重
1．体重计的示数反映了人对体重计的_______。
2．失重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_______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.超重
(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_______物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直_______的加速度。
压力
小于
向下
大于
向上
4．完全失重
(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)___________作用力的现象。
(2)产生条件：a＝_____，方向___________。
完全没有
g
竖直向下
[判断正误]
(1)物体减速向下运动时处于失重状态。( )
(2)物体处于失重状态时重力减小了。( )
(3)超重就是物体的重力变大的现象。( )
(4)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力。( )
(5)做自由落体运动的物体处于完全失重状态。( )
?[思考]
×
×
×
√
√
[思考]
物体向上运动，就超重，物体向下运动，就失重，这种说法对吗？为什么？
提示：(1)物体的超重、失重与物体的运动方向无关，取决于加速度方向。
(2)加速度方向向上超重，如向上加速或向下减速；加速度方向向下失重，如加速下降或减速上升。
●重难解读
1．超重、失重的分析
?[拓展]
[拓展]
当物体运动的加速度不在竖直方向时，可以将加速度沿水平方向和竖直方向分解：
(1)当物体有竖直向下的加速度分量ay时，物体即处于失重状态，且实际重力与物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)之差为may；
(2)当物体有竖直向上的加速度分量ay时，物体即处于超重状态，且物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)与实际重力之差为may。
2．对超重和失重的理解
(1)超重与失重现象仅仅是一种表象，无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。
(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)加速度的大小决定了超重或失重的程度。物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)相对重力的改变量为ma，a为物体竖直方向的加速度。
(4)完全失重是失重现象的极限。完全失重时，与重力有关的一切现象都将消失。
?[思考]
[思考]
装满水的水杯侧面开一小孔，水会从小孔中流出。如果水杯做自由落体运动，在水杯自由下落过程中，水会不会从杯中流出？
提示：不会，水杯自由下落，处于完全失重状态，杯中的水也处于完全失重状态，对杯壁无压力，故水不会流出。
类型一：超重和失重的判断
例1：(多选)有一种大型娱乐器械可以让人体验超重和失重，其环形座舱套在竖直柱子上(如图所示)，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由下落。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。下列说法正确的是( )
A．座舱自由下落的过程中人处于超重状态
B．座舱自由下落的过程中人处于失重状态
C．座舱减速下落的过程中人处于超重状态
D．座舱下落的整个过程中人处于失重状态
解析：在自由下落的过程中人只受重力作用，做自由落体运动，处于失重状态，故选项A错误，选项B正确；在减速运动的过程中人受重力和座位对人向上的支持力，做减速运动，所以加速度向上，人处于超重状态，故选项C正确，选项D错误。故选BC。
?[规律方法]
[规律方法]判断超重、失重现象的“三”技巧
(1)从受力的角度判断：在竖直方向上，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。
(2)从加速度的角度判断：当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，向下的加速度等于重力加速度时处于完全失重状态。
(3)从速度变化的角度判断：物体向上加速或向下减速时处于超重状态；物体向下加速或向上减速时处于失重状态。
跟踪训练1：(2024·河北承德高一校考期末)体重为600 N的某同学站在力传感器上，做下蹲动作时，传感器记录了力随时间变化的图线，如图所示。由图可知( )
A．该同学在下蹲过程先超重再失重
B．该同学在t1时刻重心速度最大
C．该同学在t2时刻重心最低
D．该同学在t4时刻重心速度为零
解析：由图可知，在t1时刻传感器示数最小，此时人具有最大的向下的加速度，t2时刻传感器示数与这位同学的体重相等，故人在开始下蹲到t2时刻做向下的加速运动，处于失重状态，在t2时刻速度达到最大；t2～t4传感器示数大于体重，加速度方向向上，人在这个阶段做向下的减速运动，处于超重状态，在t4时刻达到平衡状态，即此刻人处于静止状态，下蹲动作结束，重心在此时最低。故选D。
跟踪训练2：(2024·重庆江北高一期末)小夏同学乘坐竖直升降电梯下楼，其位移x与时间t的图像如图所示，其中t1到t2时间段图像为直线。则以下说法正确的是( )
A．0～t1时间内，小夏同学处于超重状态
B．t1～t2时间内，小夏同学做匀加速直线运动
C．t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力大于自身的重力
D．t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力小于电梯对小夏同学的支持力
解析：小夏同学乘坐竖直升降电梯下楼，根据x－t图像切线斜率等于速度，可知0～t1时间内，小夏同学向下做加速运动，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；t1～t2时间内，x－t图像切线斜率保持不变，小夏同学做匀速直线运动，故B错误；t2～t3时间内，小夏同学对电梯的压力与电梯对小夏同学的支持力是一对相互作用力，大小总是相等，这段时间内小夏同学向下做减速运动，加速度方向向上，处于超重状态，小夏同学对电梯的压力大于自身的重力，故C正确，D错误。故选C。
类型二：超重、失重的定量计算
例2：(2024·河北高一阶段检测)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，电梯中有质量为40 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度g取10 m/s2，由此可判断此时( )
A．电梯可能加速下降，加速度大小为5 m/s2
B．电梯可能减速上升，加速度大小为2.5 m/s2
C．乘客处于超重状态
D．乘客对电梯地板的压力为400 N
?[规律方法]
[规律方法]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。
跟踪训练3：(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为500 N，再将台秤移至电梯内称其体重，电梯从t＝0时由静止开始运动到t＝11 s时停止，得到台秤的示数F随时间t变化的图像如图所示，g取10 m/s2。下列说法正确的是( )
A．在0～2 s内，小明处于超重状态
B．在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s2
C．在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 N
D．在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m
跟踪训练4：“神舟十六号”返回舱载着三名航天员于10月31日返回地面，图甲是返回舱降落的场景，从引导伞、主伞依次打开到返回舱即将落地，返回舱的简化v－t图如图乙所示。舱内航天员的超重感觉最明显的时段是( )
A．从t1到t2
B．从t2到t3
C．从t3到t4
D．从t4到t5
解析：v－t图像中斜率的绝对值表示加速度大小，由图可知，t2到t3时间内向上的加速度最大，可知这个阶段宇航员超重感觉最明显。故选B。
类型三：利用超重和失重的观点分析问题
例3：一同学在地面上用体重计测得体重为500 N，然后他将体重计移至电梯内称量，在t0至t3时间段内体重计的示数如图。若取电梯向上运行的方向为正，电梯运行的v－t图像可能是( )
解析：由G－t图像知：t0～t1时间内失重，具有向下的加速度，t1～t2时间内匀速或静止，t2～t3时间内超重，具有向上的加速度，因此其运动情况可能是t0～t3时间内先加速下降，再匀速下降，最后减速下降；也可能是先减速上升，静止，最后加速上升。故选B。
素养能力提升
拓展整合·启智培优
整体法在连接体超重、失重问题中的应用
1．从整体观点出发，当系统中有一个质量为m的物体以加速度a竖直向上加速运动时，我们说系统中有部分物体处于超重状态，或说物体超重了ma；同理，当系统中有一个物体以加速度a竖直向下加速运动时，我们说系统中有部分物体处于失重状态，或说物体失重了ma。若有多个物体超重或失重，可把它们求和，看总体的超重或失重情况。
2．当物体失重ma时，物体对支持物的压力为mg－ma；当物体超重ma时，物体对支持物的压力为mg＋ma。
例4：(2024·北京朝阳区期中)如图所示，一个质量为2m的小箱子放在台秤的托盘上，箱内有一质量为m的小球A，A的上端用轻弹簧与箱子的顶部连接，A的下端用不可伸长的细线系在箱子的底部，细线绷紧，拉力大小为mg，整个系统处于静止状态，现将细线剪断，小球A向上运动，不计轻弹簧和细线的质量，下列说法不正确的是( )
A．未剪断细线前，台秤示数为3mg
B．剪断细线的瞬间，台秤示数突然变大
C．剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为g，方向竖直向上
D．剪断细线后，小球A向上运动至最高点的过程中，台秤示数先减小后增大
解析：未剪断细线前，对小球A和箱子整体分析，整体受力平衡，结合牛顿第三定律得台秤示数F＝3mg，故A正确；剪断细线前，对小球A进行受力分析，Fx＝T＋mg＝2mg，剪断细线的瞬间，对小球A进行受力分析，根据牛顿第二定律有Fx－mg＝2mg－mg＝ma，得a＝g，方向竖直向上，由此可知，小球A向上运动至最高点的过程中，小球A先加速运动后减速运动，整个系统先处于超重状态后处于失重状态，故台秤示数先增大后减小，故B、C正确，D错误。第四章 6
课后知能作业
基础巩固练
知识点一 超重和失重的理解和判断
1．(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是( )
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过程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．不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变
解析：体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时单杠对运动员的拉力大小等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A项错误；蹦床运动员在空中上升和下落过程中只受重力，加速度大小等于当地的重力加速度，方向竖直向下，即蹦床运动员处于失重状态，B项正确；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于静止状态，既不处于超重状态也不处于失重状态，C项错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D项正确。故选BD。
2．2023年10月26日，搭载着3名航天员的神舟十七号载人飞船进入太空，在轨工作生活6个月，返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十七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。故选A。
3．(多选)(2024·枣庄高一检测)某同学站在观光电梯地板上，用加速度传感器记录了电梯由静止开始运动的加速度随时间变化情况，以竖直向上为正方向。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是( )
A．在5～15 s内，观光电梯在加速上升，该同学处于超重状态
B．在15～25 s内，观光电梯停了下来，该同学处于平衡状态
C．在25～35 s内，观光电梯在减速上升，该同学处于失重状态
D．在t＝35 s时，电梯的速度为0
解析：在5～15 s内，从加速度—时间图像可知，此时的加速度为正，电梯的加速度向上，所以该同学处于超重状态，故A正确；在15～25 s内，加速度为零，此时电梯在匀速运动，处于受力平衡状态，所以该同学对电梯地板的压力等于他所受的重力，故B错误；在25～35 s内，从加速度—时间图像可知，此时的加速度为负，电梯的加速度向下，所以该同学处于失重状态，故C正确；加速度—时间图像与坐标轴围成图形面积的代数和表示速度变化量，在前35 s内，速度改变量为零，所以在t＝35 s时，电梯的速度为0，故D正确。故选ACD。
4．(2024·天津高一期末)近年来天津市试点为老旧小区加装垂直电梯，如图甲，取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯时的速度和时间图像如图乙所示，以下说法正确的是( )
A．4 s时电梯停止在某一层楼
B．1～3 s，此人处于超重状态，重力变大
C．5～7 s，此人处于失重状态，支持力小于重力
D．电梯先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动
解析：由图乙可知，4 s时电梯有速度，故A错误；1～3 s，人的速度竖直向上不断增加，故加速度向上，处于超重状态，但重力保持不变，故B错误；5～7 s，速度竖直向上不断减小，处于失重状态，支持力小于重力，故C正确；由图乙可知，在0～4 s电梯加速度先变大后变小，做变加速运动，在4～8 s时加速度先增大后减小，做变加速运动，故D错误。故选C。
5.(多选)如图所示，蹦床运动员从空中落到床面上，运动员从接触床面下降到最低点为第一过程，从最低点上升到离开床面为第二过程，则运动员( )
A．在第一过程中始终处于失重状态
B．在第二过程中始终处于超重状态
C．在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态
D．在第二过程中先处于超重状态，后处于失重状态
解析：运动员刚接触床面时，重力大于弹力，运动员向下做加速运动，运动员处于失重状态；当弹力增大到等于重力时速度最大；继续下降，弹力大于重力，向下做减速运动，运动员处于超重状态，即在第一过程中先处于失重状态，后处于超重状态，A错误，C正确；在第二过程中运动员先向上做加速运动，处于超重状态，后向上做减速运动，处于失重状态，B错误，D正确。故选CD。
6．(多选)(2024·山东潍坊高一统考期末)为观察升降装置的运动特点，小李同学将轻弹簧上端固定在升降装置顶端，弹簧旁边附有标尺，在弹簧下端悬挂小物体P，升降装置静止时指针指向标尺d处。当升降装置运动时，下列判断正确的是( )
A．若指针指在b刻度处，弹簧弹力不可能为0
B．若指针指在c刻度处，升降装置处于失重状态
C．若指针指在e刻度处，升降装置可能正在下降
D．指针指在f刻度处时的加速度大于指针指在a刻度处时的加速度
解析：根据题意当升降装置静止时指针指向标尺d处，说明此时弹簧的弹力等于物体的重力；当指针指在c刻度处时弹簧伸长量减小，拉力减小，受力分析可得此时物块的合力向下，加速度向下，物体随升降装置处于失重状态；若指针指在b刻度处时，处于完全失重状态时，此时弹簧弹力为零，A错误，B正确；同理可知当指针指在e刻度处时，此时弹簧拉力大于物块重力，物块加速度向上，此时升降装置可能加速上升也可能减速下降，C正确；设弹簧原长为L0，根据前面分析可得指针指在f刻度和a刻度处时的加速度大小分别为af＝，aa＝，根据题中刻度关系可得Lf－Ld＝fd
7.实验小组利用DIS系统(数字化信息实验系统)，观察超重和失重现象。他们在学校电梯内做实验，在电梯天花板上固定一个拉力传感器，测量挂钩向下，并在挂钩上悬挂一个重力为10 N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上出现如图图线，根据图线分析可知下列说法错误的是( )
A．从t1到t2，钩码处于失重状态，从t3到t4，钩码处于超重状态
B．t1到t2时间内，电梯可能在向下运动
C．t1到t4时间内，电梯可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下
D．t1到t4时间内，电梯可能先加速向上，接着匀速向上，再减速向上
解析：A对：图线显示了拉力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况，t1到t2时间内，拉力小于重力，钩码处于失重状态；t3到t4时间内，拉力大于重力，钩码处于超重状态。B对：从t1到t2时间内，钩码受到的拉力小于重力，加速度向下，电梯可以向下做加速运动或向上做减速运动。C对：如果电梯开始停在高楼层，那么启动电梯向下运动，则拉力先小于重力，然后等于重力、大于重力，最后等于重力，即可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层。D错：如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从图像可以得到，拉力先等于重力，再大于重力，然后等于重力、小于重力，最后等于重力。选项与图像描述不符。故选D。
知识点二 超重和失重的计算
8．如图所示，在电梯内地板上放一体重计，某同学站在体重计上，电梯静止时体重计示数为50 kg；电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数为40 kg，g＝10 m/s2，则在这段时间内( )
A．电梯可能以2 m/s2的加速度加速上升
B．电梯可能以2 m/s2的加速度减速上升
C．电梯可能以2.5 m/s2的加速度加速上升
D．电梯可能以2.5 m/s2的加速度减速下降
解析：电梯运动时，该同学对体重计的压力FN＝40×10 N＝400 N，由牛顿第三定律可知，该同学所受支持力FN′＝400 N，加速度a＝＝ m/s2＝2 m/s2，方向向下，所以，电梯以2 m/s2做加速度加速下降或减速上升，因此答案选B。
9．(2024·海南高一月考)如图，质量为m的小球挂在电梯的天花板上。电梯在以大小为的加速度向下减速运动的过程中，小球( )
A．处于失重状态，所受拉力为mg
B．处于失重状态，所受拉力为mg
C．处于超重状态，所受拉力为mg
D．处于超重状态，所受拉力为mg
解析：小球挂在电梯的天花板上，受到重力mg和绳的拉力T，以大小为g的加速度向下减速运动，加速度方向向上，小球处于超重状态，由牛顿第二定律可得T－mg＝ma，解得T＝mg＋ma＝mg，故选D。
10.一质量为60 kg的人站在观光电梯底板上，如图所示的v－t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(g取10 m/s2)( )
A．在5～10 s内，该人对电梯底板的压力等于500 N
B．在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该人所受的支持力为624 N，处于超重状态
C．在10～20 s内，该人所受的支持力为490 N，处于失重状态
D．在20～25 s内，该人所受的支持力为490 N，处于超重状态
解析：5～10 s内，电梯做匀速运动，该人对电梯底板的压力等于人的重力，FN＝mg＝60×10 N＝600 N，A错误；0～5 s内，电梯加速度a1＝0.4 m/s2，加速向上，处于超重状态，FN1－mg＝ma，FN1＝mg＋ma＝600 N＋24 N＝624 N，B正确；10～25 s内，电梯加速度向下，处于失重状态，加速度a＝0.2 m/s2，对该同学mg－FN2＝ma2，FN2＝mg－ma＝600 N－12 N＝588 N，C、D均错误。故选B。
综合提升练
11．10月2日，杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺，中国选手朱雪莹、胡译乘包揽冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示，忽略空气阻力，g＝10 m/s2，则以下说法正确的是( )
A．1.0 s到1.2 s之间运动员处于失重状态
B．1.0 s到1.2 s之间运动员处于超重状态
C．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8 m
D．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2 m
解析：蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等，可知1.0 s到1.2 s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大，过程为运动开始接触蹦床到到达最低点，根据牛顿第二定律该段过程为运动员先向下加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故A、B错误；根据图线可知运动从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为t＝1.6 s，该段时间运动员做竖直上抛运动，故离开蹦床后上升的最大高度为h＝g·2＝3.2 m，故C错误，D正确。故选D。
12.如图所示为杂技“顶竿”表演，若表演中，一人A站在地上，头上顶一根竖直竹竿，另外一人B在竹竿上某位置处开始以加速度a加速下滑，接着以同样大小的加速度减速到另一位置停下。已知两表演者质量均为M，杆质量为m，重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A．当B加速下滑时A对地面的压力为(2M＋m)g－Ma
B．当B减速下滑时A对地面的压力为(2M＋m)g－Ma
C．A对地面的压力一直为(2M＋m)g
D．B下滑过程中一直处于失重状态，所以A对地面的压力一直小于(2M＋m)g
解析：当B加速下滑时，对B由牛顿第二定律可知Mg－Ff1＝Ma，对A：Mg＋Ff1＋mg＝FN1，解得FN1＝(2M＋m)g－Ma，则A对地面的压力为(2M＋m)g－Ma，选项A正确；当B减速下滑时，对B由牛顿第二定律可知Ff2－Mg＝Ma，对A：Mg＋Ff2＋mg＝FN2，解得FN2＝(2M＋m)g＋Ma，则A对地面的压力为(2M＋m)g＋Ma，选项B、C错误；B下滑过程中先加速后减速，则先失重后超重，所以A对地面的压力先小于(2M＋m)g，后大于(2M＋m)g，选项D错误。故选A。
13．一位游客乘坐观光电梯，从地面开始经历加速、匀速、减速的过程，恰好到达观景台只需45 s，电梯运行的最大速度为18 m/s。此游客用便携式拉力传感器测得：在加速阶段，质量为0.5 kg的物体受到的竖直向上的拉力为5.45 N，若电梯加速、减速过程视为加速度大小相等的匀变速直线运动(g取10 m/s2)，求：
(1)电梯加速阶段的加速度大小；
(2)加速运动的时间；
(3)观景台的高度。
答案：(1)0.9 m/s2 (2)20 s (3)450 m
解析：(1)设加速阶段加速度大小为a，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma
解得a＝0.9 m/s2。
(2)由v＝at，
解得t1＝＝ s＝20 s。
(2)匀加速阶段位移x1＝at＝180 m
匀速阶段位移x2＝vt2＝18×(45－2×20)m＝90 m
匀减速阶段位移x3＝x1＝180 m
观景台的高度h＝x1＋x2＋x3＝450 m。
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