高中物理失重专题试题汇编

高中物理失重专题试题汇编一、专题概述失重现象是高中物理力学部分的重要概念，涉及牛顿运动定律在直线运动和曲线运动中的综合应用。理解失重的本质（物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力的现象）、产生条件（加速度方向向下）及完全失重的特殊状态，是解决相关问题的关键。本专题汇编精选典型试题，涵盖概念辨析、情境分析、综合计算等题型，旨在帮助学生深化对失重概念的理解，提升运用物理规律解决实际问题的能力。二、核心概念回顾1.失重定义：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。2.产生条件：物体具有竖直向下的加速度（或加速度有竖直向下的分量）。3.完全失重：当物体竖直向下的加速度等于重力加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零的状态。三、典型试题汇编（一）概念辨析与理解例1：关于失重现象，下列说法正确的是（）A.物体处于失重状态时，物体所受重力减小B.物体加速上升时，处于失重状态C.物体减速下降时，处于失重状态D.做自由落体运动的物体，处于完全失重状态解析：本题考查失重的基本概念。物体的重力由地球吸引产生，与运动状态无关，A错误。失重的条件是加速度方向向下，加速上升和减速下降时加速度方向均向上，为超重状态，B、C错误。自由落体运动中，加速度a=g，方向竖直向下，物体对支持物压力为零，处于完全失重状态，D正确。答案：D（二）运动情境分析例2：某同学站在体重计上，在下列哪些情况中，体重计的示数会小于该同学的实际体重？（）①电梯加速上升②电梯加速下降③电梯减速上升④电梯减速下降A.①②B.②③C.③④D.①④解析：体重计示数反映的是同学对体重计的压力，即视重。当视重小于实际重力时，同学处于失重状态，加速度方向向下。电梯加速下降时，加速度向下；电梯减速上升时，加速度也向下（减速运动，加速度方向与速度方向相反）。故②③正确，选B。答案：B例3：在一个封闭的电梯内，一弹簧测力计下悬挂一个重物。若电梯在某一阶段的运动中，弹簧测力计的示数恒为零，则电梯在该阶段的运动情况可能是（）A.静止B.匀速上升C.自由下落D.以重力加速度大小减速上升解析：弹簧测力计示数为零，表明重物对弹簧测力计的拉力为零，重物处于完全失重状态，其加速度a=g，方向竖直向下。自由下落时，a=g向下；以重力加速度大小减速上升时，加速度方向向下，大小为g。静止和匀速上升时，加速度为零，弹簧测力计示数等于重物重力。故C、D正确。答案：CD（三）生活实例与实验结合例4：在“探究超重和失重现象”的实验中，将一矿泉水瓶底部钻一小孔，装入适量水后拧紧瓶盖，让水静止。若将瓶子由静止释放，在瓶子自由下落过程中，瓶底小孔中是否有水喷出？请简述理由。解析：瓶子自由下落过程中，整体处于完全失重状态。瓶中的水也具有竖直向下的加速度g，水所受重力完全用来提供加速度，水对瓶底（或瓶壁）没有压力。因此，瓶底小孔中不会有水喷出。答案：没有水喷出。理由：瓶子自由下落时，瓶内水处于完全失重状态，水对瓶底无压力，故水不会从小孔喷出。（四）综合应用与拓展例5：一质量为m的物体，放在倾角为θ的固定光滑斜面上，当斜面体在水平面上以加速度a向左做匀加速直线运动时（斜面体始终保持静止），物体与斜面体相对静止。此时物体对斜面体的压力大小为多少？物体是否处于失重或超重状态？解析：对物体进行受力分析：物体受重力mg、斜面体的支持力N。由于斜面体向左加速，物体也具有向左的加速度a，由牛顿第二定律可知，合力方向向左。建立直角坐标系：以水平向左为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向。将支持力N分解为水平方向Nx=Nsinθ和竖直方向Ny=Ncosθ。在x方向：Nsinθ=ma①在y方向：Ncosθ=mg②（竖直方向加速度为零）由②式解得N=mg/cosθ。物体对斜面体的压力与N是作用力与反作用力，大小相等，方向垂直斜面向下，大小为mg/cosθ。判断失重超重：物体在竖直方向加速度为零，即视重（此处可理解为物体对支持物的压力在竖直方向的分量，或物体所受支持力在竖直方向的分量）等于重力。因此，物体在竖直方向既不超重也不失重。其加速度完全由水平方向的合力提供。答案：物体对斜面体的压力大小为mg/cosθ；物体在竖直方向不处于失重或超重状态。四、专题总结与反思1.关键突破点：判断物体是否失重，核心在于分析物体的加速度方向，而非速度方向。加速度向下（或有向下分量）则失重，加速度向上（或有向上分量）则超重。2.易错点提醒：*混淆“重力”与“视重”：失重时，物体的实际重力不变，变化的是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）。*完全失重的理解：并非物体不受重力，而是重力完全用于提供向下的加速度，物体对周围物体无弹力作用。3.方法提炼：解决失重相关问题，通常需结合牛顿第二定律，通过受力分析，明确加速度方向，建立方程求解。对于连接体或复杂情境，注意选取合适的研究对象和坐标系。通过本专题的练习，应能熟练运用失重的概念和规律分析解决不同情境下的物理问题，并加深对牛顿运动定律普适性的理解。在后续学习中，可进一步关注失重现象在天体运动（如卫星中的失重环境）等领域的应用