超重和失重（讲义）-初升高物理暑假预习课（人教版）

4.6超重和失重

——划重点之初升高暑假预习强化精细讲义

知识点1超重和失重

1.超重和失重的概念

(1)实重：物体实际所受的重力.物体所受的重力不会因为物体运动状态的变化而变

化.

(2)视重：当物体竖直悬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.视重大小等于弹测力计所受物体的拉力大小或台杆所受物体的压力

大小.

［注意］因为当物体竖直方向有加速度时视重不再等于实重，所以我们用弹簧测力计

测物体的重力时，应在物体爵止或勺速运动时进行.

(3)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即此

时视重大于实重.

(4)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即此

时视重小于实重.

(5)完全失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象，即此时视重

为零。

团划重裳

(1)发生趣重或失重现象时，物体的重力没有变化，只是物体对支持物的压力(或对

悬挂物的拉力)变大或变小了(即视重变大或变小了).

(2)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如：天平不能

使用、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等。

视重与实重的区别

电梯匀速运动时，体重秤上小朋友的视重等于实重；电梯向上加速运动时，视重大于

实重；电梯向下加速运动时，视重小于实重

以电梯加速下降为例，沿加速度的方向建立坐标轴元由牛顿第二定律知

mg-N=ma,N=mg-ma;由牛顿第三定律可知，人对台秤的压力N'与台秤对人的支持力相

等，即N'=mg-ma.

2.超重和失重时物体的运动状态

⑴超重：在竖直方句上有F-ing-ma则F=mg+vui>mg,即物体具有向上的加速度

时处于超重状态，物体可能是向上加速运动或向下减速运动

⑵失重：在竖直方向上有mg-F-ma,则/二〃?g-Ha<〃?g,即物体具有向下的加速度

时处于失重状态，物体可能是向下加速运动或向上减速运动.

(3)完全失重：尸=0,加速度a=g,方向竖直向下。

(1)只要物体有向上或向下的加速度,物体就处于超重或失重状态，与物体的速度方

向无关。

(2)即使物体的加送度不沿竖直方向，只要加速度具有竖直向上的分量物体就处于

超重状态；同理,只要加速度具有竖直向下的分量，物体就处于失重状态。

目■偏分缶

【典例1】如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个

过程中，下列说法正确的是()

A.加速下降过程处于超重状态

B.加速下降过程处于失重状态

C.减速下降过程处于失重状态

D.减速下降过程处于平衡状态

【答案】B

【详解】ABC.当物体具有向上的加速度时，物即体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)

大于物体所受重力的现象叫做超重：当物体具有向下的加速度时，即物体对支持物的压

力(或对悬绳的拉力)小于物体所受重力的现象叫做失重；所以加速下降过程，加速度

向下，属于失重，减速下降过程，加速度向上，属于超重；故AC错误，B正确

D.平衡状态即物体受力平衡，处于匀速直线运动或者静止的状态称为平衡状态，减速

下降过程加速度向上，受到的合力向上，不是平衡状态，故D错误。

故选Bo

【典例2】如图所示，人站在地板水平的电梯内的台秤.上，人与电梯相对静止一

起运动，如果人对台秤的压力大小为B,台秤对人的支持力大小为人受到的重力

大小为G,则下列说法正确的是（）

A.当电梯加速上升时，B小于G

B.当电梯减速上升时，B小于尸2

C.乙和6是--对平衡力

D.B和力不能求合力

【答案】D

【详解】A.当电梯加速上升时，加速度向上，人超重，则B大于G,选项A错误；

BCD.因尸/与&是一对相互作用力，则无论电梯如何运动，B与尸2大小总相等，因两

者作用在两个物体上，则B和后不能求合力，选项EC错误，D正确。

故选Do

【典例3】在升降机里，一个小球系于弹簧下端，如图所示，升降机静止时，弹簧

伸长4cm,升1降机运动时，弹簧伸长2cm,则升降机运动情况是（）

0

§

6

A.以Im/s?的加速度加速下降

B.以4.9m/s2的加速度减速上升

C.以lm/s2的加速度加速上升

D.以4.9m/s2的加速度减速下降

【答案】B

D错误，符合题意。

故选Do

【典例5】如图所示，小车位于水平面上，其上顶板装有压力传感器。车内弹簧处

于竖直，弹簧上端把一个物块压在压力传感器上。小车以加速度。向右做匀加速运动，

小物块恰好不相对压力传感器滑动，此时压力传感器的示数为6。一段时间后，小车沿

水平方向从水平面上飞出，落地前压力传感器的示数为尸2,该过程弹簧一直处于竖直。

忽略空气阻力，重力加速度为g，则小物块与压力传感器间的动摩擦因数为（）

【答案】C

【详解】小车在水平面上时，设弹簧的弹力为凡由题意有

耳+mg=F,RF\=ma

小车从水平面上飞出后到落地前处于完全失重状态，有

F2=F

联立得

（今一耳）。

N―------------

故选C。

【典例6］（多选）某人乘电梯从24楼到1楼的UT图像如图，下列说法正确的是（）

A.（）~4s内物体做匀加速直线运动，加速度为Im/s?

B.4T6s内物体做匀速直线运动，速度保持4m/s不变

C.16~24s内，物体做匀减速直线运动，处于失重状态

D.0~24s内，此人经过的位移为72m

【答案】ABD

【详解】A.根据题意，由图可知，0~4s内物体做匀加速在线运动，加速度大小

a,=—=—m/s2=1m/s

A/4

故A正确;

B.根据题意，由图可知，476s内物体速度保持4m/$不变，做匀速直线运动，故B正

确;

C.根据题意，由图可知，16~24s内，物体做匀减速直线运动，加速度为

9薪m/s」0.5m/s，

可知，加速度方向竖直向上，则处于超重状态，故C错误;

D.根据UT图像中面积表位移，由图像可知，0~24s内，此人经过的位移为

x=x4x(24+16-4)m=72m

故D正确。

故选ABD。

【典例7】一个重为600N的人站在升降机内的磅秤上，在升降机运动的过程中看到谤

2

秤示数为720N,tg=10m/s,则升降机的运动情况可能是（）

A.向上加速，加速度大小为2m/s2B.向下加速，加速度大小为lm/s2

C.向上减速，加速度大小为2m/s?D.向下减速，加速度大小为lm/s?

【答案】A

【详解】由题知物体的质量为

G

in=—=60kg

g

根据牛顿第三定律可知人受到的支持力大小为720N,设竖直向上为正方向，根据牛顿

第二定律有

F—nig=ma

解得

a=2m/s2

方向竖直向上，所以升降机可能向上加速或者向下减速。

故选Ac

【典例8】（多选）如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用

计算机采集到的压力传感器读数尸随时间/变化的图像如图乙，下列说法正确的是（）

A.该同学重力约为500N

B.下蹲过程中该同学始终处于失重状态

C.该同学完成了一次下蹲再起立的动作

D.起立过程中该同学对传感器的压力小于传感器对该同学的支持力

【答案】AC

【详解】A.由图可知平衡时压力传感器的示数为500N,则该同学重力约为500N,故A

正确；

B.下蹲过程中该同学先处于失重状态，再处于超重状态，故B错误；

C.人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后

再减速卜降超重对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图象可知，该同学做

了一次下蹲再起立的动作，故C正确：

D.该同学对传感器的压力和传感器对该同学的支持力是相互作用力，大小相等，故D

错误；

故选

ACO

现国绰与

一、单选题

1.潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力顿减，称之为“掉深”。如图甲所示,

某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。，=0时，该潜艇〃掉深"，随后采取措施

成功脱险，在。~30s时间内潜艇竖直方向的UT图像如图乙所示（设竖直向下为正方

向）。不计水的粘滞阻力，则（）

A.潜艇在“掉深〃时的加速度为lm/s2

B.f=30s潜艇回到初始高度

C.潜艇竖直向下的最大位移为100m

D.潜艇在10〜30s时间内处于超重状态

【答案】D

【详解】A.潜艇在"掉深”时向下加速，则由图像可知加速度为

2°,2-,2

a=—m/s~=2m/s~

10

选项A错误；

B.在30s内先向下加速后向下减速，则/=30s潜艇向下到达最大深度，选项B错误；

C.由图像可知潜艇竖直向下的最大位移为

/?=—x20x30m=300m

2

选项C错误；

D.潜艇在10~30s时间内向下减速，加速度向上，则处于超重状态，选项D正确。

故选D。

2.升降机内地板上放有物体A,其上再放另•物体B,二者的质量分别为MA、MBO当

升降机以加速度a向下加速运动时(a<g),物体A对升降机地板的压力在数值上等亍

()

A.MigB.(%+%)且

C.(MA+MB)S+〃)D.(以+必3)(名-4)

【答案】D

【详解】对A、B分析有

根据牛顿第三定律有

N'=N

解得

N'=(M、+/%)(g-a)

故选Do

3.引体向上是高中学生体质健康标准的选测项目，如图甲所示，质量为60kg的男同学

用双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上的运动过程中，他重心运动的速度v随时间t

变化的图像如图乙所示,重力加速度大小取10m/s?,由图像可知()

ov/(cms_1)

甲乙

A./=0.5s时，单杠对他的支持力约为582N

B./=l.ls时，他向上运动到最高点

C./=1.5s时，他处于失重状态

D.Q1.5S时,单杠对他的支持力约为600N

【答案】C

【详解】A.由VT图像的斜率表示加速度可知，f-0.5s时，加速度为

Av(30-0)x10-2

a=——=---------------m/s=0.3m/s

M1.0

根据牛顿第二定律可得

N-mg=ma

解得单杠对他的支持力为

N=mg+〃幻=618N

故A错误；

B.由UT图像可知，O~Lls向上做加速运动，1.1s后向上减速运动，可知，=1.1S时，

并不是向上运动到最高点，故B错误：

CD.由VT图像可知，r=1.5s时，加速度方向向下，他处于失重状态，单杠对他的支持

力小于重力，即小于60DN,故C正确，D错误。

故选C。

4.年糕是我国很多地方传统的新年应时食品，打年糕时一般需要用木制榔头反复捶打

石槽中煮熟的糯米如图所示。用木制榔头捶打年糕的过程中，放在水平地面上的石槽始

终未动，下列说法正确的是()

A.整个下降过程中榔头始终处于失重状态

B.榔头对年糕的弹力是年糕发生形变引起的

C.年糕凹陷，说明榔头对年糕的打击力大于年糕对榔头的支持力

D.榔头向下打击年糕时，地面对石槽的支持力大于石槽和年糕的总重力

【答案】D

【详解】A.下降过程中，榔头先加速后减速，向下加速过程，加速度向下，处于失重

状态，向下减速过程，加速度向上，处于超重状态，A错误；

B.榔头对年糕的弹力是榔头发生形变引起的，B错误；

C.由牛顿笫三定律，榔头对年糕的打击力等于年糕对榔头的支持力，（:错误；

D.榔头向下打击年糕石，设榔头对年糕的冲击力为尸，地面对石槽的支持力为我”石槽

和年糕的总重力为G。则有

FN=G+F>G

D正确。

故选D。

5.如图，质量为M的大圆环中间有一立柱，其上串着一个质量为m的球，球和立柱间

有摩擦力。下列说法正确的是（）

A.小球在立柱上端由静止释放，若加速下滑，则地面对大圆环的支持力大于+

B.小球在立柱上以一定的速度向下运动，若减速下滑，则地面对大圆环的支持力小于

C.小球在立柱上以一定的初速度向上运动，只要初速度足够大，小球就能通过摩擦力

将大圆环托离地面

D.小球在立柱上以一定的初速度向上运动，只要加速度足够大，小球就能通过摩擦力

将大圆环托离地面

【答案】D

【详解】A.小球在立柱上端由静止释放，若加速下滑，整个系统中有部分（小球）处

于失重状态，则地面对大圆环的支持力小于+故A错误：

B.小球在立柱上以一定的速度向下运动，若减速下滑，整个系统中有部分（小球）处

于超重状态，则地面对大圆环的支持力大于（M+〃7）g,故B错误：

C.小球在江柱上以一定的初速度向上运动，当小球对立柱向上的摩擦力大等「叫时，

大圆环离开地面，故小球能否通过摩擦力将大圆环托离地面，取决于摩擦力大小，与初

速度大小无关，故C错误；

D.若小球与立柱的摩擦力大于或等于大圆环的重力时，就可能通过摩擦力将大圆环托

离地面，此时

f>Mg

对小球

f+mg=ma

联立解得

心（M+m）g

rn

故只要加速度足够大，小球就能通过摩擦力将大圆环托离地面，故D正确。

故选Do

6.如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的图片，钢索与水平方向的夹角。=37。，

质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索

下。在匀速下滑过程中，不计空气阻力，已知sin37o=0.6,重力加速度为g,下列说法

正确的是（）

A.钢索对轻质滑环的作用力垂直于钢索向上B.演员处于完全失重状态

C.钢索与滑环间的动摩擦因数为0.6D.钢索对滑环的摩擦力为06〃g

【答案】D

【详解】A.在匀速下滑过程中，处于平衡状态，所以钢索对轻质滑环的作用力竖直向

上平衡演员的拉力，故A错误；

B.在匀速下滑过程中，处于平衡状态，故B错误：

C.钢索与滑环间的动摩擦因数为

mgsin。="mgcos0

解得

〃=tan夕=0.75

故C错误；

D.钢索对滑环的摩擦力为

f=pmgcos0=0.6〃2g

故D正确。

故选D。

?□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□F-r

A.下蹲过程中最大加速度为6m/s2B.人在下蹲过程中，力的示数先变大,

后变小

C.人在站起过程中，先失重后超重D.人在8s内完成了两次下蹈和两次站起

动作

【答案】A

【详解】A.由图可知，传感器的最小压力约为200N,则根据牛顿笫二定律得最大加速

度为

500-200

m/s2=6m/s2

m50

故A正确;

B.人在下蹲过程中，先加速下降再减速下降，所以力的示数先变小，后变大，故B错

误：

C.人在站起过程中，先加速起立再减速起立，所以先超重后失重，故C错误；

D.人在下第过程中，力的示数先变小，后变大，人在站起过程中，力的示数先变大，

后变小，所以动作人在8s内完成了一次下蹲和一次站起动作，故D错误。

故选A。

8.如图是航天飞船返回验返回地面的示意图，其过程可简化为：打开降落伞一段时间

后，整个装置匀速下降，距地面一定高度时，点燃返回舱的缓冲火箭，返回开始减速下

降运动，落地速度恰返好为零，返回能安全着陆，则（）

降落伞

返回舱

缓冲火箭

A.返回舱在喷气过程中处于平衡状态B.返回舱匀速运动过程中处丁失重状态

C.火箭点燃后伞绳对返回舱的拉力不变D.火箭开始喷气瞬间返回舱获得向上的

加速度

【答案】D

【详解】AD.返回舱在喷气过程中做减速下降，则加速度向上，不是处于平衡状态，

选项A错误，D正确；

B.返回舱匀速运动过程中处于平衡状态，选项B错误；

C.火箭点燃前伞绳对返回舱的拉力等于返回舱的重力；火箭点燃后向下做减速运动，

则由

T-mg=ma

可知绳对返回舱的拉力大于返回舱的重力，选项C错误。

故选Do

9.在蹦床运动过程中，用力传感器测出弹簧床对运动员的弹力F,下图是绘制的F随时

间t的变化图像，不计空气阻力，重力加速度g=10m",则下列说法正确的是（）

A.运动员的质量为40kgB.运动员在3.6s~4.8s内处于超重状态

C.运动员的最大加速度大小为50m/s2D.运动员离开蹦床上升的最大高度为

3.2m

【答案】D

【详解】A.由题可知

〃吆=£=500N

所以

m=50kg

故A错误；

B.由图可知，运动员在3.6s~4.2s内弹力大于重力，加速度方向向上，运动员处于超重

状态，在4.2s~4.8s内弹力小于重力，加速度方向向下，处于失重状态，故B错误；

C.当运动员处于最低点时，加速度最大，根据牛顿第二定律可得

F、一mg2500-500,

a=———-=---------------=40in/s-

1mm50

故C错误；

D.由图可知，运动员离开蹦床在空中运动的时间为

/=8.4-6.8s=1.6s

所以运动员离开蹦床上升的最大高度为

/?=/夕=3.2m

故D正确。

故选Do

10.某同学站在电梯底板上，利用速度传感器和计算机讲究观光电梯升降过程中的情况,

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（取向上

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0~5s内，观光电劣在加速上升，该同学处于失重状态

B.在5~10s内，观光电梯在加速上升，该同学处于失重状态

C.在10~20s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

D.在20~25s内，观光电梯在加速下降，该同学处于失重状态

【答案】D

【详解】A.在0〜5s内，从速度一时间图像可知，速度正向增大，观光电梯的加速度

上升，该同学处于超重状态，故A错误；

B.在5s〜10s内，速度一时间图像为水平线，此时观光电梯在匀速运动，故B错误：

C.在10s〜20s内，从速度一时间图像可知，速度正向减小，观光电梯在减速上升，该

同学处于失重状态，故C错误；

D.在20~25s内，从速度一时间图像可知，速度反向增大，观光电梯在加速下降，该同

学处于失重状态，故D正确。

故选Do

11.在某次无人机操控比赛中，一名选手操纵无人机沿竖直方向运动，无人机的妙力图

像如图所示，取竖直向上为正方向，对无人机的运动过程，下列说法正确的是（）

A.0~0.5s内的加速度大于O.5s-l.Os内的加速度

B.0.5s~1.0s内的加速度方向发生.变化

C.0.5s时距离地面的高度最大

D.1.5s~2.0s内无人机处于超重状态

【答案】D

【详解】A.0~0.5s图像的斜率小于0.5s~1.0s,则0~0.5s的加速度小于0.5s~1.0s的加速

度，故A错误；

B.0.5s~1.0s内无人机的速度方向发生变化，加速度方向不变，故B错误；

C.计时开始后，无人机的速度第一次为零时，距离地面高度最大，故C错误；

D.无人机在L5s~2.0s加速度的方向竖直向上，处于超重状态，故D正确。

故选Do

12.如图，密闭玻璃水壶内有一铁球悬挂在水中。现用激光将悬挂铁球的细线烧断，请

问此时台秤示数（）

A.变大B.变小C.不变D.无法判断

【答案】B

【详解】对整体受力分析得，细线未断前台秤的示数等于含小球整体的重力；当激光将

悬挂铁球的细线烧断时，小球向下做加速运动，小球处于失重状态，故台秤的示数小于

整体的重力，综上所述可知，台秤示数变小。

故选Bo

13.我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不

开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为

正方向，其沿竖直方向运动的y—图像如图所示，下列说法正确的是（）

A.0〜5s内伞兵处于完全失重状态B.5〜9s内，伞兵处于超重状态

C.伞兵下落50m时速度小于20m/sD.5〜9s内伞兵所受的合力越来越大

【答案】B

【详解】A.。〜5s内伞兵向下的加速度为

a=-m/s2=8m/s2<g

5

则伞兵并非处于完全失重状态，选项A错误；

B.5〜9s内，伞兵向下减速运动，加速度向上，则处于超重状态，选项B正确；

C.伞兵在开始的100m内做匀加速卜.降，则卜.落50m时速度

v=\j2ah=j2x8x50m/s=2()A/2m/s>20m/s

选项C错误；

D.图像的斜率等于加速度，可知5〜9s内伞兵的加速度逐渐减小，则所受的合力越来

越小，选项D错误。

故选Bo

14.蹦极是一项极限运动，在做好充足防护的情况下，人们可以感受完全失重的刺激。

蹦极所用绳索的弹力大小遵循胡克定律，人下降过程中的加速度随位置变化的图像如图

所示，图中々-％=七-七，已知蹦极者的质量为m,重力加速度为g（忽略空气阻力以

及绳索的重力），下列说法正确的是（）

A.从4到七，人处于失重状态

B.从4到与，人处于超重状态

C.下降到演时，人受到的拉力等于，甯

D.下降到刍时，人受到的拉力大于2mg

【答案】C

【详解】AB.从4到4人的加速度向下，人处于失重状态，从々到七人的加速度问上，

人处于超重状态，AB错误；

C.由图可知，人下降到々时，人的加速度为。，由尸=咏得，在巧时绳的弹力等于重

力"?g,C正确：

D.人在下降到阳以后，绳才产生弹力，从4到々绳的弹力小于重力，从々到与绳的弹

力大于重力，在々时绳的弹力等于重力，因

X-^-X2=X2-X}

再根据尸=攵&「则有

"二&伍_玉）=，咫=&（忍72）

所以下降到七时，所受拉力为

F1=k(x3-x])=k(xy-x2)+k(x2-x})=2rng

D错误。

故选Co

15.如图所示为某工地上的自动卸货车作业过程，卸货车始终静止在水平地面上，车厢

在液压机的作用下，倾用0先缓慢增大，当货物开始加速下滑时倾角。保持不变。在卸

货的全过程中（）

A.货物受到车厢的摩擦力一直增大

B.货物受到车厢的支持力一直减小

C.地面对货车的支持力一直大于总重力

D.地面对货车的支持力大小先等于总重力后小于总重力

【答案】D

【详解】设货物的质量为〃7,货物与车厢间的动摩擦因数为〃。

AB.当货物相对于车厢静止时货物处于平衡状态，则有