泰山国际学校学案
物理（2019人教版）第一册
4.6超重和失重
1.通过实验认识超重和失重现象，
2.理解产生超重、失重现象的条件和实质．
一、超重、失重的基本概念
1．超重：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．失重：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．
3．完全失重：当物体向下的加速度为
时，物体对支持物、悬挂物
，好像完全不受重力作用．
4．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了．
二、超重、失重的分析
特征状态
加速度
视重(F)与重力关系
运动情况
受力图
平衡
a＝0
F＝mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F＝m(g＋a)
>mg
向上加速，向下减速
失重
向下
F＝m(g－a)
向下加速，向上减速
完全失重
a＝g
F＝0
自由落体、抛体、正常运行的卫星等
三、判断超重、失重状态的方法
1．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，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．
2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态．
3．从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态．
1.如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速直线运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是( )
A．
物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变
B．
因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用
C．
因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变
D．
物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其他力的作用
2.牛顿的运动定律非常重要，他的研究帮助了人们建立了正确的力与运动的关系．下列实例中，人处于超重状态的是( )
A．
加速向上起飞时飞机中的乘客
B．
加速行驶在水平轨道上高速列车中的乘客
C．
上行电梯将要到达指定楼层时电梯中的乘客
D．
沿椭圆轨道运行到近地点时飞船中的宇航员
3.电梯内放置一木块，已知木块的重力大小为G，电梯地板对木块的支持力大小为FN，木块对电梯地板的压力大小为FN′，支持力和压力的方向如图所示．现在电梯加速上升，则( )
A．?FN＝FN′＞G
B．?FN＝FN′＝G
C．?FN＞FN′＞G
D．?FN＞FN′＝G
4.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引加速上升的过程中，轻绳中拉力FT的大小为( )
A．?FT＝mg
B．?MgC．?FT＝(M＋m)g
D．?FT>(M＋m)g
1.如图所示，两个人同时用大小分别为F1＝120
N、F2＝80
N的水平力拉放在水平光滑地面的小车，如果小车的质量m＝20
kg，则小车的加速度( )
A．
方向向左，大小为10
m/s2
B．
方向向左，大小为2
m/s2
C．
方向向右，大小为10
m/s2
D．
方向向右，大小为2
m/s2
2．某同学站在上升的电梯内，已知该同学体重为600
N，在电梯减速直至停止的过程中，以下说法正确的是(g取10
m/s2)( )
A．
该同学体重大于600
N
B．
该同学体重小于600
N
C．
该同学对电梯地板压力大于600
N
D．
该同学对电梯地板压力小于600
N
3.如图，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则( )
A．
容器自由下落时，小孔向下漏水
B．
将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．
将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．
将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
4.用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上，当升降机加速下降时，出现如图所示的情形．四位同学对此现象做出了分析与判断，其中可能正确的是( )
A．
升降机的加速度大于g，侧壁对球无挤压
B．
升降机的加速度小于g，侧壁对球有挤压
C．
升降机的加速度等于g，侧壁对球无挤压
D．
升降机的加速度等于g，侧壁对球有挤压
5.一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，g取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，手对球的支持力是多大？
(3)当座舱落到离地面15
m的位置时，球对手的压力是多大？
6.举重运动员在地面上能举起120
kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100
kg的重物，求：
(1)升降机运动的加速度；
(2)若在以2.5
m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10
m/s2)泰山国际学校学案
物理（2019人教版）第一册
4.6超重和失重
1.通过实验认识超重和失重现象，
2.理解产生超重、失重现象的条件和实质．
一、超重、失重的基本概念
1．超重：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．失重：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．
3．完全失重：当物体向下的加速度为g时，物体对支持物、悬挂物没有作用力，好像完全不受重力作用．
4．视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．当物体处于超重或失重时，物体的重力并未变化，只是视重变了．
二、超重、失重的分析
特征状态
加速度
视重(F)与重力关系
运动情况
受力图
平衡
a＝0
F＝mg
静止或匀速直线运动
超重
向上
F＝m(g＋a)
>mg
向上加速，向下减速
失重
向下
F＝m(g－a)
向下加速，向上减速
完全失重
a＝g
F＝0
自由落体、抛体、正常运行的卫星等
三、判断超重、失重状态的方法
1．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，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态．
2．从加速度的角度判断，当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，向下的加速度为g时处于完全失重状态．
3．从运动的角度判断，当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态，当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态．
1.如图所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速直线运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是( )
A．
物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变
B．
因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用
C．
因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其他力不变
D．
物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其他力的作用
【答案】D
【解析】当升降机以加速度g向下做匀加速直线运动时，物体做自由落体运动，处于完全失重状态，其视重为零，因而斜面对其的作用力亦为零．
2.牛顿的运动定律非常重要，他的研究帮助了人们建立了正确的力与运动的关系．下列实例中，人处于超重状态的是( )
A．
加速向上起飞时飞机中的乘客
B．
加速行驶在水平轨道上高速列车中的乘客
C．
上行电梯将要到达指定楼层时电梯中的乘客
D．
沿椭圆轨道运行到近地点时飞船中的宇航员
【答案】A
【解析】加速向上起飞时飞机中的乘客的加速度向上，处于超重状态．故A正确；加速行驶在水平轨道上高速列车中的乘客受到的摩擦力和座位的水平压力提供加速度，加速度在水平方向上．故不超重．故B错误；上行电梯将要到达指定楼层时电梯中的乘客做匀减速运动，加速度的方向向下．故C错误；沿椭圆轨道运行到近地点时飞船中的宇航员处于失重状态．故D错误．
3.电梯内放置一木块，已知木块的重力大小为G，电梯地板对木块的支持力大小为FN，木块对电梯地板的压力大小为FN′，支持力和压力的方向如图所示．现在电梯加速上升，则( )
A．?FN＝FN′＞G
B．?FN＝FN′＝G
C．?FN＞FN′＞G
D．?FN＞FN′＝G
【答案】A
【解析】电梯地板对木块的支持力和木块对电梯地板的压力是一对作用力和反作用力，大小相等，所以FN＝FN′
对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律得：FN－G＝ma
所以FN＞G
所以FN＝FN′＞G
故选A.
4.如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引加速上升的过程中，轻绳中拉力FT的大小为( )
A．?FT＝mg
B．?MgC．?FT＝(M＋m)g
D．?FT>(M＋m)g
【答案】D
【解析】以A、B、C组成的系统为研究对象，A、C静止，铁片B由静止被吸引加速上升，则系统的重心加速上升，系统处于超重状态，故轻绳的拉力为FT>(M＋m)g.应选D.
1.如图所示，两个人同时用大小分别为F1＝120
N、F2＝80
N的水平力拉放在水平光滑地面的小车，如果小车的质量m＝20
kg，则小车的加速度( )
A．
方向向左，大小为10
m/s2
B．
方向向左，大小为2
m/s2
C．
方向向右，大小为10
m/s2
D．
方向向右，大小为2
m/s2
【答案】B
【解析】小车受到的合力为：F＝F1－F2＝120
N－80
N＝40
N，方向向左，由牛顿第二定律得：F＝ma，解得小车的加速度为：a＝＝2
m/s2，方向与合力方向相同
2．某同学站在上升的电梯内，已知该同学体重为600
N，在电梯减速直至停止的过程中，以下说法正确的是(g取10
m/s2)( )
A．
该同学体重大于600
N
B．
该同学体重小于600
N
C．
该同学对电梯地板压力大于600
N
D．
该同学对电梯地板压力小于600
N
【答案】D
【解析】物体的重力大小与所处的状态无关，在电梯减速直至停止的过程中，该同学的重力保持不变仍为600
N．故A、B错误；电梯减速上升，具有向下的加速度，处于失重状态，该同学对电梯地板压力小于600
N．故C错误，D正确
3.如图，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则( )
A．
容器自由下落时，小孔向下漏水
B．
将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C．
将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水
D．
将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水
【答案】D
【解析】容器抛出后，容器及其中的水均做加速度为g的匀变速运动，容器中的水处于完全失重状态，水对容器的压力为零，无论如何抛出，水都不会流出．故D项正确．
4.用细线将篮球拴在升降机光滑的侧壁上，当升降机加速下降时，出现如图所示的情形．四位同学对此现象做出了分析与判断，其中可能正确的是( )
A．
升降机的加速度大于g，侧壁对球无挤压
B．
升降机的加速度小于g，侧壁对球有挤压
C．
升降机的加速度等于g，侧壁对球无挤压
D．
升降机的加速度等于g，侧壁对球有挤压
【答案】C
【解析】当升降机加速下降时，加速度等于g，则球在竖直方向上仅受重力，拉力为零，由于球在水平方向上平衡，可知侧壁对球无挤压，故C正确，D错误．当升降机加速下降时，加速度大于g，球受重力、绳子的拉力，由于水平方向上平衡，则侧壁对球有弹力，即侧壁对球有挤压，故A错误．当升降机加速下降时，加速度小于g，不会出现如图所示的情况，球会在悬点下方，故B错误
5.一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，g取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，手对球的支持力是多大？
(3)当座舱落到离地面15
m的位置时，球对手的压力是多大？
【答案】(1)5
s (2)0 (3)125
N
【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＝＝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，处于完全失重状态，所以手对球的支持力为零．
(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：
FN－mg＝ma
解得：FN＝125
N
根据牛顿第三定律可知，球对手的压力大小为125
N.
6.举重运动员在地面上能举起120
kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100
kg的重物，求：
(1)升降机运动的加速度；
(2)若在以2.5
m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10
m/s2)
【答案】
(1)2
m/s2，方向向上 (2)160
kg
【解析】运动员在地面上能举起m0＝120
kg的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力
F＝m0g＝1
200
N.
(1)在运动着的升降机中只能举起m1＝100
kg的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度，设此加速度为a1，对重物由牛顿第二定律得：F－m1g＝m1a1，解得a1＝2
m/s2.
(2)当升降机以a2＝2.5
m/s2的加速度加速下降时，重物失重，设此时运动员能举起的重物质量为m2
对重物由牛顿第二定律得：m2g－F＝m2a2
解得：m2＝160
kg.
