專題6 超重和失重(教師版)-2025版動(dòng)力學(xué)中的九類常見(jiàn)模型精講精練講義

動(dòng)力學(xué)中的九類常見(jiàn)模型精講精練專題6超重和失重【知識(shí)精講】1．重力與視重(1)重力：物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而改變。(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)稱為“視重”，大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受的拉力或臺(tái)秤所受的壓力。2．超重(1)定義：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。(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度。3．失重(1)定義：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。(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度。4．完全失重 (1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的狀態(tài)。(2)產(chǎn)生條件：a＝g，且方向豎直向下。【方法歸納】1.超重和失重的理解與判斷(1)當(dāng)視重與物體的重力不同時(shí)，即發(fā)生了超重或失重現(xiàn)象。(2)判斷物體超重與失重的方法①?gòu)氖芰Φ慕嵌扰袛啵撼兀何矬w所受向上的拉力(或支持力)大于重力。失重：物體所受向上的拉力(或支持力)小于重力。②從加速度的角度判斷：當(dāng)物體的加速度方向向上(或豎直分量向上)時(shí)，處于超重狀態(tài)。當(dāng)物體的加速度方向向下(或豎直分量向下)時(shí)，處于失重狀態(tài)。[特別提醒]（1）在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會(huì)消失，比如單擺停止擺動(dòng)、液體對(duì)器壁沒(méi)有壓強(qiáng)、浸在液體中的物體不受浮力等。工作原理與重力有關(guān)的儀器也不能再使用，如天平、液體氣壓計(jì)等。(2)超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向即速度方向無(wú)關(guān)。2.解決超重、失重問(wèn)題的基本方法(1)明確研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析。(2)判斷加速度的方向，并建立合理的坐標(biāo)軸。(3)應(yīng)用牛頓第二定律列出方程。(4)代入數(shù)據(jù)求解，必要時(shí)進(jìn)行討論?！镜淅觥俊镜淅?.(2024廣東中山高一期末)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，其重心的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，取，由圖像可知，下列說(shuō)法正確的是()A.時(shí)，他的加速度約為 B.，他的位移約為C.時(shí)，他正處于失重狀態(tài) D.時(shí)，他受到單杠的作用力大小為【解析】圖像的斜率表示加速度，內(nèi)內(nèi)圖像近似一條直線，可認(rèn)為，內(nèi)學(xué)生做勻加速運(yùn)動(dòng)，時(shí)，他的加速度約為故A正確；圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，，他的位移約為故B正確；時(shí)，圖像的斜率為負(fù)，他的加速度方向向下，正處于失重狀態(tài)，故C正確；時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律解得故D錯(cuò)誤?【答案】ABC【模擬題精練】1.（2024河北邯鄲一模）生活中有很多跟物理相關(guān)的問(wèn)題，我們可以利用所學(xué)知識(shí)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析，例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，最后靜止（物體始終沒(méi)有離開手）。關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)分析正確的是（）A.物體所受支持力始終大于重力，物體始終處于超重狀態(tài)B.物體一直向上運(yùn)動(dòng)，所以不會(huì)出現(xiàn)失重狀態(tài)C.物體所受支持力始終對(duì)物體做正功D.物體的機(jī)械能不變【參考答案】C【名師解析】平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，最后靜止，可知物體先向上做加速運(yùn)動(dòng)，加速度向上，物體所受支持力大于重力，物體處于超重狀態(tài)，后向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度向下，物體所受支持力小于重力，物體處于失重狀態(tài)，故AB錯(cuò)誤；物體所受支持力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，為豎直向上，可知物體所受支持力始終對(duì)物體做正功，故C正確；物體的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，故物體的機(jī)械能增大，故D錯(cuò)誤。2.(2024山西晉城期末)如圖所示是山西八泉峽的觀光電梯，該電梯依山體豎直而建，最大運(yùn)行速度為4m/s。電梯先由靜止加速，再勻速，最后減速到停止，讓乘客在208m的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中欣賞山谷美景。以下說(shuō)法正確的是（）A.電梯加速上升過(guò)程中，乘客重力變大B.電梯減速下降過(guò)程中，乘客重力變小C.電梯加速下降過(guò)程中，乘客處于超重狀態(tài)D.電梯減速上升過(guò)程中，乘客處于失重狀態(tài)【參考答案】D【名師解析】．電梯加速上升過(guò)程中，乘客重力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電梯減速下降過(guò)程中，乘客重力也不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電梯加速下降過(guò)程中，加速度向下，則乘客處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電梯減速上升過(guò)程中，加速度向下，則乘客處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確。3.（2024云南靖江重點(diǎn)高中期初測(cè)試）如圖所示，一個(gè)盛水的容器底部有一小孔。靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平動(dòng)，且忽略空氣阻力，則（）A.容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水B.將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔不向下漏水C.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運(yùn)動(dòng)，還是向下運(yùn)動(dòng)，小孔都向下漏水D.將容器豎直向上拋出，不管是容器向上運(yùn)動(dòng)，還是向下運(yùn)動(dòng)，小孔都不向下漏水【參考答案】D【名師解析】無(wú)論是讓容器自由下落，還是豎直上拋，水和容器都是處于完全失重狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)情況相同。所以不管怎樣，水都不會(huì)漏下來(lái)，所以ABC錯(cuò)誤，D正確。4.(2024陜西寶雞期末)蹦床是一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員利用從蹦床反彈中表現(xiàn)雜技技巧的一項(xiàng)競(jìng)技運(yùn)動(dòng)，它屬于體操運(yùn)動(dòng)的一種。如圖所示，已知該運(yùn)動(dòng)員以大小為8m/s的初速度豎直向上離開蹦床，重力加速度大小為g（），若不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，從離開蹦床算起，則下列說(shuō)法不正確的是（）A.運(yùn)動(dòng)員在空中處于完全失重狀態(tài)B.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)恰好處于平衡狀態(tài)C.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.8sD.運(yùn)動(dòng)員上升的最大高度為3.2m【參考答案】B【名師解析】運(yùn)動(dòng)員在空中加速度為向下的g，處于完全失重狀態(tài)，選項(xiàng)A正確，不符合題意；運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)受合力為mg，則不是處于平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，符合題意；運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為選項(xiàng)C正確，不符合題意；運(yùn)動(dòng)員上升的最大高度為選項(xiàng)D正確，不符合題意。5.（2024山東泰安期末）如圖甲所示，一升降機(jī)頂部有一個(gè)用輕繩懸掛小球。t=0時(shí)刻，升降機(jī)由靜止開始豎直向下做直線運(yùn)動(dòng)，取豎直向下為正方向，其位移時(shí)間圖像如圖乙所示，其中在時(shí)間內(nèi)為直線。則下列說(shuō)法中正確的是（）A.小球在0~t1時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)B.小球在t1~t2時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)C.小球在在t1~t2時(shí)間內(nèi)處于失重狀態(tài)D.小球在在t2~t3時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)【參考答案】D【名師解析】圖像中，圖像上某點(diǎn)切線斜率的絕對(duì)值表示速度大小，可知，0~t1時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，小球處于失重狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；時(shí)間內(nèi)為直線，圖像的斜率不變，即升降機(jī)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為0，小球處于平衡狀態(tài)，既不超重又不失重，故BC錯(cuò)誤；t2~t3時(shí)間內(nèi)，圖像的斜率逐漸減小，可知，t2~t3時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)向下做減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，小球處于超重狀態(tài)，故D正確。6．（2024遼寧部分重點(diǎn)高中3月聯(lián)考）如圖所示，體重為50kg的中學(xué)生在乘坐電梯時(shí)，手里拿著一個(gè)由輕質(zhì)彈性細(xì)繩（繩上彈力變化滿足胡克定律）和質(zhì)量為0.1kg的小球構(gòu)成的玩具，此時(shí)他發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈性細(xì)繩的伸長(zhǎng)量為電梯靜止時(shí)的，重力加速度g取。下列說(shuō)法正確的是（）A．該中學(xué)生處于超重狀態(tài) B．該中學(xué)生對(duì)電梯地板的壓力大小為501NC．電梯可能加速下降，加速度大小為 D．電梯可能減速上升，加速度大小為【參考答案】．D【名師解析】電梯靜止不動(dòng)時(shí)，小球受力平衡，有，電梯運(yùn)行時(shí)，由牛頓第二定律有，解得加速度大小為，方向豎直向下，所以電梯可能加速下降或減速上升，該中學(xué)生處于失重狀態(tài)，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；對(duì)該中學(xué)生和玩具構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律有，電梯地板對(duì)該中學(xué)生的支持力大小，由牛頓第三定律可知，該中學(xué)生對(duì)電梯地板的壓力大小為400.8N，B項(xiàng)錯(cuò)誤。7.（2024安徽六校期末聯(lián)考）某海洋館中的“海豚頂球”節(jié)目因其互動(dòng)性強(qiáng)而深受小朋友們的喜愛(ài).如圖所示為一海豚把球頂向空中，并等其落下。下列說(shuō)法正確的是（）A.球在最高點(diǎn)時(shí)受到重力和海豚對(duì)它的頂力作用B.球在最高點(diǎn)時(shí)速度和加速度都為零C.球在上升過(guò)程中處于超重狀態(tài)D.球在下落過(guò)程中處于失重狀態(tài)【參考答案】.D【名師解析】海豚把球頂向空中后，球只在重力作用下運(yùn)動(dòng)，球在最高處只受到重力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；球上升到最高點(diǎn)時(shí)只受重力作用，速度為零，加速度為g，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；球在上升過(guò)程中只受到重力的作用，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；球在下落過(guò)程中只受到重力的作用，加速度為g，加速度的方向向下，處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)D正確.8．[多選]有一種大型娛樂(lè)器械可以讓人體驗(yàn)超重和失重，其環(huán)形座艙套在豎直柱子上(如圖所示)，由升降機(jī)送上幾十米的高處，然后讓座艙自由下落。落到一定位置時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)，座艙做減速運(yùn)動(dòng)，到地面時(shí)剛好停下。下列說(shuō)法正確的是()A．座艙自由下落的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)B．座艙自由下落的過(guò)程中人處于失重狀態(tài)C．座艙減速下落的過(guò)程中人處于超重狀態(tài)D．座艙下落的整個(gè)過(guò)程中人處于失重狀態(tài)【參考答案】BC【名師解析】在自由下落的過(guò)程中人只受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；在減速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中人受重力和座位對(duì)人向上的支持力，做減速運(yùn)動(dòng)，所以加速度向上，人處于超重狀態(tài)，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9（2024四川南充名校聯(lián)考）某人乘電梯從10樓到1樓，從電梯啟動(dòng)到停在1樓的過(guò)程，經(jīng)歷了勻加速、勻速和勻減速三個(gè)階段。電梯在這三個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)階段中，該人所受的重力和他對(duì)電梯地板的壓力相比較，其大小關(guān)系分別是A．重力大于壓力，重力等于壓力，重力小于壓力B．重力小于壓力，重力等于壓力，重力大于壓力C．重力大于壓力，重力小于壓力，重力小于壓力D．重力小于壓力，重力小于壓力，重力大于壓力【參考答案】A【名師解析】：某人乘電梯從10樓到1樓，速度方向向下。電梯啟動(dòng)做加速運(yùn)動(dòng)階段，加速度方向向下，由牛頓第二定律可知重力大于電梯地板對(duì)他的支持力，由牛頓第三定律可知，他對(duì)電梯地板的壓力等于電梯地板對(duì)他的支持力，即重力大于壓力，處于失重狀態(tài)；在勻速運(yùn)動(dòng)階段，處于平衡狀態(tài)，重力等于壓力；在減速運(yùn)動(dòng)階段，加速度方向向上，由牛頓第二定律可知重力小于電梯地板對(duì)他的支持力，由牛頓第三定律可知，他對(duì)電梯地板的壓力等于電梯地板對(duì)他的支持力，即重力小于壓力，處于失重狀態(tài)；所以選項(xiàng)A正確?！疽活}多解】：此題情景是某人乘電梯從10樓到一樓，速度方向向下，經(jīng)歷加速、勻速、減速三個(gè)階段，加速度方向分別向下、為零、向上，其狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)失重、等于、超重，即分別對(duì)應(yīng)重力大于壓力、重力等于壓力、重力小于壓力，所以選項(xiàng)A正確。10.（2024安徽十校聯(lián)盟聯(lián)考）北京冬奧會(huì)于2022年2月4日開幕，在2月8日進(jìn)行的自由式滑雪女子大跳臺(tái)比賽中，中國(guó)選手谷愛(ài)凌獲得了該項(xiàng)目歷史上第一塊金牌。下圖為“大跳臺(tái)”賽道的示意圖，由助滑道、起跳區(qū)、著陸坡、終點(diǎn)線、停止區(qū)組成。下列說(shuō)法正確的是（）A.助滑道上運(yùn)動(dòng)員下蹲，雙臂向后緊貼身體，以減小起跳時(shí)的速度B.運(yùn)動(dòng)員在助滑道上加速下滑時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于超重狀態(tài)C.所有運(yùn)動(dòng)員在著陸坡落地時(shí)，他們的速度方向一定相同D.著陸時(shí)運(yùn)動(dòng)員控制身體屈膝下蹲，是為了減小平均沖擊力【參考答案】D【名師解析】助滑道上運(yùn)動(dòng)員下蹲，雙臂向后緊貼身體，以減小起跳時(shí)的空氣阻力，增加起跳速度，A錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在助滑道上加速下滑時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；由于運(yùn)動(dòng)員在空中完成各種動(dòng)作，調(diào)整運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，改變空氣阻力，從而使落地時(shí)的速度方向不一定相同，C錯(cuò)誤；著陸時(shí)運(yùn)動(dòng)員控制身體屈膝下蹲，延長(zhǎng)落地時(shí)間，從而減小平均沖擊力，D正確。11.（2024河南漯河高中期末質(zhì)檢）重慶歡樂(lè)谷的一種巨型機(jī)動(dòng)游戲設(shè)備可以使人體驗(yàn)超重和失重，以驚險(xiǎn)刺激深受年輕人的歡迎。一個(gè)可乘十多個(gè)人的環(huán)形座艙套裝在豎