2025人教版高中物理必修一知识点-超重和失重.pdf

6.超重和失重【课程标准】通过实验，认识超重和失重【知识导图】必备知识认知导学一、重力的测量1.方法一：(1)测量物体做自由落体运动的加速度g;(2)用天子测量物体的质量m-(3)利用牛顿第二定律得:G=,心2.方 法 二:利 用 力 的 平 衡 辘 对 重 力 进 行 测 量将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态，这时测力计的示数反映了物体所受的重力大小二、超重和失重物 体 对 支 持 物 的 压 力(或 对 悬 挂 物 的超重拉 力)狂 物 体 所 受 重 力失 重 物 体 对 支 持 物 的 压 力(或 对 悬 挂 物 的拉力）屿 物 体 所 受 重 力加速下降过程中个，体重计的示数为完全失兀 0,物体对支持物（或悬挂物）完全没有重作用力 思考 某同学在下蹲的过程中,处于超重还是失重？无论超重还是失重,物体所受重力不变提示:先失重后超重动手求真站在体重计上向下蹲，在下蹲的过程中，体重计的示数如何变化?静止后示数又怎样变化？答案:先变小，后变大，再变小当人静止后,保持某一数值不变明辨是非1.用弹簧测力计测量重力时，弹簧测力计的示数一定等于物体的重力大小X）提示:不一定，与物体的运动状态有关。

2.物体重力大小G=m g是根据牛顿第二定律确定的N）3.人站在体重计上静止不动时视重等于重力4）4.物体处于超重状态时重力增大了x)提示:物体处于超重状态时本身重力没有增大，只是视重增大了5.做自由落体运动的物体处于完全失重状态4)关键能力探究导思学习任务一超重和失重的理解探锚情 境 创 设 启 发 设 问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，撤除手指，假设容器做自由落体运动时：(1)底部小孔漏水吗？(2)解释原因提示：(1)不漏水让容器自由下落时，水和容器只受到重力的作用,水和容器都处于完全失重状态，此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用,水不会流出解锚要 点 归 纳 规 律 概 括超重、失重的比较特征加速度 运动情况 受力示意图状态平衡0 静止或匀速直线运动超重 向 上 向 上 加 速 或 向 下 减 速失重 向下 向下加速或向上减速a=g 自由落体、抛体、正常运行的卫星等 一U失重Img 起锚典 题 突 破学以致用角 度 1 从加速度的角度判断超重、失重【典 例1】（2024.赤峰高一检测）很多智能都有加速度传感器，加速度传感器能通过图像显示加速度情况。

用手掌托着，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的在竖直方向上的加速度随时间变化的图像该图像以竖直向上为正方向，取重力加速度大小g=10 m/s2,下列说法正确的是a/(m/s2)-10.01-i-i-Vht2 t3A.始终与手掌存在作用力B.在九时刻处于平衡状态C.在t2时刻改变运动方向D.在t3时刻处于完全失重状态【解析】选D由题图可知市时刻的加速度为-10 m/s2,即此时只受重力作用，与手掌间没有相互作用力，处于完全失重状态，故A错误,D正确;在力时刻加速度大于10 m/s2,且加速度向上，处于超重状态，故B错误;在b时刻加速度方向改变，开始做减速运动,速度方向不变，即运动方向不变，故C错误思维升华 当物体有向上的加速度时,物体处于超重状态;当物体有向下的加速度时,物体处于失重状态超重和失重与物体的运动方向没有必然的联系角度2从受力的角度判断超重、失重【典例2 （2024.滁州高一检测）如图是某同学站在压力传感器上做“下蹲一起立”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650 N,除此以外以下信息正确的是（）A.l s时人处在下蹲的最低点B.2 s时人处于起立静止状态C.下蹲过程中人处于先失重后超重的状态D该同学做了 2次吓蹲一起立”的动作【解析】选Co人处在下蹲的最低点时应该没有加速度,由题图可知在1 s时人有向下的加速度，故A错误;2 s时传感器示数等于人的重力，故此时处于下蹲静止状态，故B错误;人在下蹲的过程中，先加速向下运动,此时加速度方向向下，故人处于失重状态，最后人静止，故后半段是人减速向下的过程,此时加速度方向向上，人处于超重状态，故下蹲过程中人先失重后超重，故C正确;该同学在前2 s是下蹲过程,后2 s是起立的过程，所以共做了 1次“下蹲一起立”的动作，故D错误。

补偿训练】（多选）图甲是某人站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，传感器表面水平下表示人对传感器的压力，中间的“”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ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出取g=10 m/s2,根据图像分析可知（）0.40 0.80 1.20 t/s乙A到b的过程为下蹲过程乃点为重心最低点位置B.c点位置时，人下蹲的速度达到最大C.e点位置人处于失重状态D.e点 的 加 速度大小等于g点的加速度大小【解 析】选B、D8点压力最小，加速度方向向下，速度方向向下,不是重心最低点A错误;c点位置时，人受到的重力与支持力相等加速度为零，则速度最大,B正确;e点位置，人受到的重力小于支持力，加速度方向向上，处于超重状态,C错误;e点 支 持 力 为1 000 N,g点 支 持 力 为0,而 重 力 为500 N,根据牛顿第二定律F-mgma可知,e点 的 加速度大小等于g点的加速度大小,D正确学 习 任 务 二 超 重 和 失 重 的 计 算探锚情 境 创 设 启 发 设 问蹦极是一项极限体育项目运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前做自由落体运动;当弹性绳被拉直后，在弹性绳的缓冲作用下，运动员下降速度先增加再减小逐 渐 减 为0o请思考:下降过程中，运动员在各个阶段分别处于何种状态?提 示:加速度向上时处于超重;Fr-mg-ma,FTmgo加速度向下时，处于失重;mg-Fr-ma,FTmgo解锚要 点 归 纳 规 律 概 括超重和失重定量分析的基本思路:(1)确定研究对象；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；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；解方程，找出所需的结果。

起锚典 题 突 破学以致用角 度 1 电梯中的超重、失重的计算【典 例 3】侈 选）（2024福州高一检测）在电梯中把一重物置于水平台秤上台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动传感器屏幕上显示出台秤所受的压力与时间的关系（N-/）图像，如图所示,g 取10 m/s2,下列说法正确的是（）A.电梯在启动阶段经历了 4 s 的加速上升过程B.电梯的最大加速度是y m/s2C.重物在到 4 s 的时间里,先超重后失重D.在整个过程中，重物所受重力先变大，后不变,再变小，最后又不变 思维导引程序 内容研究对象 重物获取信息 从（N-力图得到最大压力选择规律根据牛顿第二定律求解最大加速度【解析】选 A、Bo由题图可知，重物在4 s 一直处于超重状态，加速度向上，电梯加速上升，故 C错误,A 正确;由题图可知,重物的重力为30 N,当压力最大为50 N时，具有向上的最大加速度，由牛顿第二定律有N-G=,解得 m/s?,故 B 正确;g3在整个过程中，重物所受重力保持不变，故 D 错误角 度 2 运动中的超重、失重的计算【典 例 4（2024.广州高一检测）引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之-o 如图甲所示,质量为机=55 k g 的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示,g 取 10 m/s2,由图像可知，下列选项错误的是（）甲A.U1.0 s 时他的加速度约为0.3 m/s2B.0-1.0 s,他的位移约为0.15 mC.1.0 s 时他受到单杠的作用力大小约为550 ND.ul.5 s 时，他正处于失重状态【解析】选 C。

巾图像的斜率表示加速度,0 LI s 内力图像近似一条直线，可认为 0-1.1 s 内学生做匀加速运动厂1.0 s 时，他的加速度约为 a=xl02 m/s2=0.3t 1.0m/s2,故 A 正确；I 图像与横坐标轴围成的面积表示位移,0 1.0 s,他的位移约为A：=|x30 xl0_2xl m=0.15 m,故 B正确;Ul.O s时,根 据 牛 顿 第 二 定 律 尸 他 受 到单杠的作用力大小约为尸=566.5 N,故 C 错误产1.5 s 时,v-t图像的斜率为负他的加速度方向向下，正处于失重状态，故 D 正确对点训练L（2024.汕尾高一检测）学生利用一弹簧测力计把质量m=l kg的物体静止悬吊在竖直电梯的天花板下，弹簧测力计的示数随时间的变化如图所示，取 g=10 m/s2,他想通过弹簧测力计的示数来判断电梯的运动情况，下列说法正确的是（）F/N15-;10-I-：5-：0 3 6 9 r/sA.3-6 s 内，电梯的加速度为10 m/s2B.电梯全程处于下行状态C.电梯先向下后向上运动D.电梯先减速接着加速运动【解析】选 Bo物体在03 s 内的加速度为“产 金 皂 一 m/s2=5 m/s?,加速度的m 1方向与重力加速度的方向相同,所以电梯向下做加速运动;36 s 弹簧测力计的示数等于重力，则电梯向下做匀速运动;69 s 内物体的加速度。

2=再也=-5 m/s?加速m度的方向与重力加速度的方向相反，所以电梯向下做减速运动综上所述,电梯向下先加速接着匀速最后减速运动，全程处于下行状态，故 B 正确,A、C、D 均错误2.（多选）某同学用一传感器软件探究电梯上升过程中的超失重现象，该软件可以实时测量运动时的加速度现该同学携带该进入电梯，先运行加速度传感器软件采集数据，之后按下按钮电梯上升，传感器上显示电梯上升过程中加速度a随时间t变化的情况如图所示，重力加速度g=10向$2,则（）a/(m/s2)0 10 12 28 30 t/sA.在10 12 s内,该同学处于超重状态B.若该同学的体重为60 kg,上升阶段他对电梯的最大压力为582 NC.电梯一共上升的距离为10.8 mD.在0 30 s内该同学受到电梯的支持力先减小后增大【解析】选A、Co由题图可知10 12 s内支持力大于重力，则该同学处于超重状态，对电梯的压力最大，对其进行受力分析，由 牛 顿 第 二 定 律 有 由 题 图 可知斫0.3 m/s2,代入数据解得N=618 N,根据牛顿第三定律可知，上升阶段该同学对电梯的最大压力为618 N,故A正确,B错误10 12 s内电梯匀加速上升的距离为si=）号=0.6 m,且12 s末的瞬时速度为vi-ati-0.6 m/s;12-28 s内电梯匀速上升的距离为S2=V/2=9.6 m;2830 s内电梯匀减速上升的距离为卞也舄屋状=0.6 m,则电梯一共上升的距离S=SI+S2+S3=10.8 m,故C正确。

1012 s内该同学处于超重状态,支持力大于重力;1228 s内电梯匀速运行,支持力和重力相等;2830 s时间内加速度向下，该同学处于失重状态,支持力小于于重力所以在030 s内，该同学受到电梯的支持力先增大后减小，故D错误拓展例题】考查内容:超重、失重与牛顿第二定律的瞬时性综合【典例】（多选）（2024.滁州高一检测）如图所示，在减速运动的升降机里，顶板的细线下悬挂小球A,下接一轻弹簧测力计和小球B已知mA=mB=5 kg,弹簧测力计读数稳定为40 N,（g=10 m/s2）则下列说法正确的是（）A.升降机正在上升B.升降机正在下降C.若某时刻剪断细线，剪断细线瞬间A的加速度大小是18 m/s2D.若某时刻剪断细线，剪断细线瞬间B的加速度大小是0【解析】选A、Co对B球受力分析,其受到竖直向下的重力以及竖直向上的拉力，则 根 据 牛 顿 第 二 定 律 可 知 机 解 得a等=。