4.6 超重和失重 （原卷版）

4.6超重和失重——?jiǎng)澲攸c(diǎn)之初升高暑假預(yù)習(xí)強(qiáng)化精細(xì)講義知識(shí)點(diǎn)1超重和失重1.超重和失重的概念(1)實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力.物體所受的重力不會(huì)因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化.(2)視重:當(dāng)物體豎直懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱(chēng)為視重.視重大小等于彈測(cè)力計(jì)所受物體的拉力大小或臺(tái)秤所受物體的壓力大小.[注意]因?yàn)楫?dāng)物體豎直方向有加速度時(shí)視重不再等于實(shí)重,所以我們用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)物體的重力時(shí),應(yīng)在物體靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行.(3)超重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象即此時(shí)視重大于實(shí)重.(4)失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象即此時(shí)視重小于實(shí)重.(5)完全失重:物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象,即此時(shí)視重為零。(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí),物體的重力沒(méi)有變化,只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?變大或變小了(即視重變大或變小了).(2)在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失,如:天平不能使用、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。視重與實(shí)重的區(qū)別電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重秤上小朋友的視重等于實(shí)重;電梯向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),視重大于實(shí)重;電梯向下加速運(yùn)動(dòng)時(shí),視重小于實(shí)重以電梯加速下降為例,沿加速度的方向建立坐標(biāo)軸x,由牛頓第二定律知mg-N=ma,N=mg-ma;由牛頓第三定律可知，人對(duì)臺(tái)秤的壓力N'與臺(tái)秤對(duì)人的支持力相等，即N'=mg-ma.2.超重和失重時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(1)超重:在豎直方向上有F-mg=ma則F=mg+ma>mg,即物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài),物體可能是向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)(2)失重:在豎直方向上有mg-F=ma,則F=mg-ma<mg,即物體具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài),物體可能是向下加速運(yùn)動(dòng)或向上減速運(yùn)動(dòng).(3)完全失重:F=0,加速度a=g,方向豎直向下。(1)只要物體有向上或向下的加速度,物體就處于超重或失重狀態(tài),與物體的速度方向無(wú)關(guān)。(2)即使物體的加速度不沿豎直方向,只要加速度具有豎直向上的分量物體就處于超重狀態(tài);同理,只要加速度具有豎直向下的分量,物體就處于失重狀態(tài)?！镜淅?】下列關(guān)于超重和失重現(xiàn)象的描述中正確的是（）A．電梯正在減速上升時(shí)，電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B．磁懸浮列車(chē)在水平軌道上加速行駛時(shí)，列車(chē)上的乘客處于超重狀態(tài)C．小明逛商場(chǎng)，隨感應(yīng)扶梯加速下行時(shí)，小明處于失重狀態(tài)D．“天宮課堂”中，宇航員可以用天平直接測(cè)量物體的質(zhì)量【典例2】如圖為某同學(xué)在訓(xùn)練跳遠(yuǎn)的場(chǎng)景，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．研究運(yùn)動(dòng)員跳遠(yuǎn)動(dòng)作時(shí)可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)B．起跳瞬間人對(duì)地面的壓力可能大于地面對(duì)人的支持力C．運(yùn)動(dòng)員在空中做的是勻變速運(yùn)動(dòng)D．運(yùn)動(dòng)員在空中的階段處于超重狀態(tài)【典例3】在升降電梯內(nèi)的地板上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏同學(xué)站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50kg，電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示。在這段時(shí)間內(nèi)下列說(shuō)法正確的是（）A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力大于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D．電梯的加速度大小為g5【典例4】小明站在力傳感器上做蹲、起動(dòng)作，該過(guò)程中力傳感器的示數(shù)隨時(shí)間的變化情況如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（

）A．小明的質(zhì)量約為70kgB．0~6s內(nèi)小明完成一次蹲、起動(dòng)作C．小明在“站起”過(guò)程做勻變速運(yùn)動(dòng)D．1~2s內(nèi)小明先“下蹲”后“站起”【典例5】春節(jié)煙花匯演中常伴隨無(wú)人機(jī)表演。如圖是兩架無(wú)人機(jī)a、b同時(shí)從同一地點(diǎn)豎直向上飛行的v—t圖像。下列說(shuō)法正確的是（）A．t=5s時(shí)，無(wú)人機(jī)aB．t=10s時(shí)，無(wú)人機(jī)aC．0～30s內(nèi)，兩架無(wú)人機(jī)a、bD．0～10s內(nèi)，無(wú)人機(jī)a的位移小于無(wú)人機(jī)b【典例6】“反向蹦極”是一項(xiàng)比蹦極更刺激的運(yùn)動(dòng)。如圖所示，勁度系數(shù)為k的彈性輕繩的上端固定在O點(diǎn)，拉長(zhǎng)后將下端固定在體驗(yàn)者的身上，人再與固定在地面上的拉力傳感器相連，傳感器示數(shù)為1000N。打開(kāi)扣環(huán)，人從A點(diǎn)由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，經(jīng)B點(diǎn)上升到最高位置C點(diǎn)，在B點(diǎn)時(shí)速度最大。已知AB長(zhǎng)為2m，人與裝備總質(zhì)量m=80kg（可視為質(zhì)點(diǎn)）。忽略空氣阻力，重力加速度g取10mA．在B點(diǎn)時(shí)，彈性輕繩的拉力為零 B．經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)，人處于超重狀態(tài)C．彈性輕繩的勁度系數(shù)k為500N/m D．打開(kāi)扣環(huán)瞬間，人在【典例7】智能手機(jī)里一般都裝有加速度傳感器。打開(kāi)手機(jī)加速度傳感器軟件，手托著手機(jī)在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)軟件得到加速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，以豎直向上為正方向，重力加速度為g。下列說(shuō)法正確的是（）A．t?時(shí)刻手機(jī)處于完全失重狀態(tài) B．t?時(shí)刻手機(jī)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)C．t?時(shí)刻手機(jī)達(dá)到最大速度 D．手機(jī)始終沒(méi)有脫離手掌【典例8】（多選）如圖所示，能垂直起降的載貨電梯內(nèi)放有一個(gè)物體A。關(guān)于物體A的說(shuō)法正確的是（）A．電梯減速上升時(shí)，物體A處于失重狀態(tài)B．電梯加速上升時(shí)，物體A處于失重狀態(tài)C．電梯減速下降時(shí)，物體A處于失重狀態(tài)D．電梯加速下降時(shí)，物體A處于失重狀態(tài)一、單選題1．如圖所示為一無(wú)人機(jī)由地面豎直向上運(yùn)動(dòng)的v－t圖像。關(guān)于無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．0~t2段無(wú)人機(jī)的加速度大于t3~B．0~t3段，無(wú)人機(jī)的平均速度大小為C．t3D．t3~t2．雜技表演一直深受人民群眾喜愛(ài)，在2024年春晚雜技《躍龍門(mén)》中的一段表演是演員從蹦床上沿豎直方向彈起后在空中旋轉(zhuǎn)360°。已知演員剛要離開(kāi)蹦床瞬間豎直向上的速度大小為v，在上升到最高點(diǎn)之前就已經(jīng)完成了旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．演員在離開(kāi)蹦床后的上升過(guò)程中不受重力作用B．演員在離開(kāi)蹦床后的上升過(guò)程中處于超重狀態(tài)C．演員上升的最大高度為vD．演員在空中旋轉(zhuǎn)的時(shí)間不超過(guò)v3．如圖甲所示，建筑工地常用吊車(chē)通過(guò)繩索將建筑材料從地面吊到高處，圖乙為建筑材料被吊車(chē)豎直向上提升過(guò)程的簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)圖像，在豎直方向的運(yùn)動(dòng)分三段，第0～2s為第Ⅰ段，第2～4s為第Ⅱ段，第4～5s為第Ⅲ段，以向上為正方向，下列說(shuō)法正確的是（）A．第1s內(nèi)建筑材料的加速度大小為2m/s2B．第5s內(nèi)建筑材料處于超重狀態(tài)C．整個(gè)過(guò)程材料上升高度是10mD．第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度方向相反，速度方向也相反4．圖甲是消防員用于觀測(cè)高樓火災(zāi)的馬丁飛行背包．在某次演練時(shí)，消防員背著馬丁飛行背包從地面開(kāi)始豎直飛行，其v?t圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．消防員上升的最大高度為225m B．消防員在30～90C．消防員在前30s內(nèi)加速度最大 D．消防員在150～2555．中國(guó)軍隊(duì)于2020年9月21日至26日派員赴俄羅斯阿斯特拉罕州參加了“高加索-2020”戰(zhàn)略演習(xí)，演習(xí)中某特種兵從空中靜止的直升飛機(jī)上，抓住一根豎直懸繩由靜止開(kāi)始下滑（特種兵所受空氣阻力不計(jì)），其運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，t2時(shí)刻特種兵著地，關(guān)于該特種兵，下列說(shuō)法正確的是（

A．0～t1時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài) B．C．t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度v=6．如圖，電梯與水平地面成θ角，一人靜止站在電梯水平梯板上，電梯以恒定加速度a向上啟動(dòng)過(guò)程中，水平梯板對(duì)人的支持力和摩擦力分別為N和f。若電梯啟動(dòng)加速度改為2a（人與電梯仍相對(duì)靜止），則下面結(jié)論正確的是（

）A．水平梯板對(duì)人的摩擦力變?yōu)?f B．水平梯板對(duì)人的支持力變?yōu)?NC．電梯加速啟動(dòng)過(guò)程中，人處于失重狀態(tài) D．水平梯板對(duì)人的摩擦力方向向左7．年春晚雜技節(jié)目《躍龍門(mén)》為觀眾帶來(lái)了一場(chǎng)視覺(jué)盛宴。彩排時(shí)為確保演員們能夠準(zhǔn)確掌握發(fā)力技巧，教練組將壓力傳感器安裝在圖甲的蹦床上，記錄演員對(duì)彈性網(wǎng)的壓力。圖乙是某次彩排中質(zhì)量為35kg的演員在豎直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)計(jì)算機(jī)輸出的壓力一時(shí)間（F-t）圖像，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。不計(jì)空氣阻力，重力加速度g=10A．演員在a時(shí)刻速度為零，加速度為零B．演員在b時(shí)刻速度最大C．從a時(shí)刻到b時(shí)刻，演員處于超重狀態(tài)D．演員離開(kāi)蹦床后能上升的最大高度為3.28．很多智能手機(jī)都有加速度傳感器可以測(cè)量手機(jī)自身的加速度。某同學(xué)用手托著手機(jī)，打開(kāi)加速度傳感器，手迅速向下運(yùn)動(dòng)，讓手機(jī)脫離手掌而自由下落，然后接住手機(jī)，觀察手機(jī)屏幕上加速度傳感器的圖像，取豎直向上為正方向，將其圖像簡(jiǎn)化為下圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻，手機(jī)加速度大小可能大于gB．t1到t2時(shí)間內(nèi)，手機(jī)處于完全失重狀態(tài)C．t2時(shí)刻，手機(jī)的加速度方向豎直向上D．t2時(shí)刻，手機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樨Q直向上9．如圖甲，德化石牛山索道全長(zhǎng)為7168m，高度差為1088m，是亞洲第二長(zhǎng)索道乘坐索道纜車(chē)可飽覽石牛山的美景。如圖乙，纜車(chē)水平底板上放一個(gè)小行李，若纜車(chē)隨傾斜直纜繩勻加速上行，則小行李（

）A．受到底板的摩擦力方向水平向右 B．受到底板的支持力大于小行李的重力C．受到底板作用力的方向豎直向上 D．受到底板作用力的方向沿纜繩斜向上10．小華住的樓房中有一部電梯，在電梯中，他用測(cè)力計(jì)懸掛一個(gè)重物，保持測(cè)力計(jì)相對(duì)電梯靜止，下列各種情況，測(cè)力計(jì)示數(shù)最小的是（）A．勻減速下降，加速度的大小為1.0B．勻加速下降，加速度的大小為1.0C．勻減速上升，加速度的大小為2.0D．勻加速上升，加速度的大小為2.0二、多選題11．跳繩運(yùn)動(dòng)是眾人在一根環(huán)擺的繩中做各種跳躍動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)游戲。如圖所示，運(yùn)動(dòng)員在跳繩的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面向上運(yùn)動(dòng)的是因?yàn)樗艿较蛏系臎_力作用B．運(yùn)動(dòng)員向上運(yùn)動(dòng)的原因是運(yùn)動(dòng)員受到地面的支持力大于運(yùn)動(dòng)員給地面的壓力C．運(yùn)動(dòng)員下蹲時(shí)，她對(duì)地面的壓力先小于她的重力，后大于她的重力D．運(yùn)動(dòng)員受到地面的支持力等于她對(duì)地面的壓力12．引體向上是高中學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目之一，如圖甲所示，質(zhì)量為m=55kg的某同學(xué)，雙手抓住單杠做引體向上，在豎直向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其重心的速率隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，g取10m/s2A．t=0.4sB．t=0.5s時(shí)，他的加速度約為C．t=1.1sD．t=1.5s13．如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，t=0時(shí)刻，將一金屬小球從彈?正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧至最低點(diǎn)，然后又被彈起離開(kāi)彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)，通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t的變化圖像如圖乙所示。則（）A．t1時(shí)刻小球速度最大 B．tC．t2至t3時(shí)間內(nèi)，小球速度先增大后減小 D．t314．測(cè)體重時(shí)，電子秤的示數(shù)會(huì)不斷變化，電子秤的示數(shù)始終與它受到的壓力大小成正比，最后才穩(wěn)定。某同學(xué)想探究不同情境下電子秤示數(shù)的變化情況。已知該同學(xué)的質(zhì)量為50kg，重力加速度大小取g=10m/sA．該同學(xué)在電子秤上下蹲的過(guò)程中，電子秤的示數(shù)先增大后減小B．該同學(xué)在電子秤上下蹲的過(guò)程中，電子秤的示數(shù)先減小后增大C．在減速下降的電梯中，人站在電子秤上時(shí)電子秤示數(shù)小于真實(shí)體重D．在以5m/s2三、解答題15．摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯，行程超過(guò)百米，電梯的