4.6 超重和失重 （原卷版）

4.6超重和失重——劃重點之初升高暑假預(yù)習(xí)強化精細(xì)講義知識點1超重和失重1.超重和失重的概念(1)實重:物體實際所受的重力.物體所受的重力不會因為物體運動狀態(tài)的變化而變化.(2)視重:當(dāng)物體豎直懸掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時,彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為視重.視重大小等于彈測力計所受物體的拉力大小或臺秤所受物體的壓力大小.[注意]因為當(dāng)物體豎直方向有加速度時視重不再等于實重,所以我們用彈簧測力計測物體的重力時,應(yīng)在物體靜止或勻速運動時進(jìn)行.(3)超重:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象即此時視重大于實重.(4)失重:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象即此時視重小于實重.(5)完全失重:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象,即此時視重為零。(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時,物體的重力沒有變化,只是物體對支持物的壓力(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)生壓強等。視重與實重的區(qū)別電梯勻速運動時，體重秤上小朋友的視重等于實重;電梯向上加速運動時,視重大于實重;電梯向下加速運動時,視重小于實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，人對臺秤的壓力N'與臺秤對人的支持力相等，即N'=mg-ma.2.超重和失重時物體的運動狀態(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處于超重狀態(tài),物體可能是向上加速運動或向下減速運動(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處于失重狀態(tài),物體可能是向下加速運動或向上減速運動.(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)。【典例1】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，電梯中的乘客處于超重狀態(tài)B．磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時，列車上的乘客處于超重狀態(tài)C．小明逛商場，隨感應(yīng)扶梯加速下行時，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)的場景，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．研究運動員跳遠(yuǎn)動作時可以將運動員看作質(zhì)點B．起跳瞬間人對地面的壓力可能大于地面對人的支持力C．運動員在空中做的是勻變速運動D．運動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，電梯靜止時，曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50kg，電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖所示。在這段時間內(nèi)下列說法正確的是（）A．曉敏同學(xué)所受的重力變小了B．曉敏對體重計的壓力大于體重計對曉敏的支持力C．電梯一定在豎直向下運動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、起動作，該過程中力傳感器的示數(shù)隨時間的變化情況如圖所示，下列說法正確的是（

）A．小明的質(zhì)量約為70kgB．0~6s內(nèi)小明完成一次蹲、起動作C．小明在“站起”過程做勻變速運動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人機(jī)表演。如圖是兩架無人機(jī)a、b同時從同一地點豎直向上飛行的v—t圖像。下列說法正確的是（）A．t=5s時，無人機(jī)aB．t=10s時，無人機(jī)aC．0～30s內(nèi)，兩架無人機(jī)a、bD．0～10s內(nèi)，無人機(jī)a的位移小于無人機(jī)b【典例6】“反向蹦極”是一項比蹦極更刺激的運動。如圖所示，勁度系數(shù)為k的彈性輕繩的上端固定在O點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，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。打開扣環(huán)，人從A點由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，經(jīng)B點上升到最高位置C點，在B點時速度最大。已知AB長為2m，人與裝備總質(zhì)量m=80kg（可視為質(zhì)點）。忽略空氣阻力，重力加速度g取10mA．在B點時，彈性輕繩的拉力為零 B．經(jīng)過C點時，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。打開手機(jī)加速度傳感器軟件，手托著手機(jī)在豎直方向上運動，通過軟件得到加速度隨時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。下列說法正確的是（）A．t?時刻手機(jī)處于完全失重狀態(tài) B．t?時刻手機(jī)開始向上運動C．t?時刻手機(jī)達(dá)到最大速度 D．手機(jī)始終沒有脫離手掌【典例8】（多選）如圖所示，能垂直起降的載貨電梯內(nèi)放有一個物體A。關(guān)于物體A的說法正確的是（）A．電梯減速上升時，物體A處于失重狀態(tài)B．電梯加速上升時，物體A處于失重狀態(tài)C．電梯減速下降時，物體A處于失重狀態(tài)D．電梯加速下降時，物體A處于失重狀態(tài)一、單選題1．如圖所示為一無人機(jī)由地面豎直向上運動的v－t圖像。關(guān)于無人機(jī)的運動，下列說法正確的是（）A．0~t2段無人機(jī)的加速度大于t3~B．0~t3段，無人機(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，在2024年春晚雜技《躍龍門》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°。已知演員剛要離開蹦床瞬間豎直向上的速度大小為v，在上升到最高點之前就已經(jīng)完成了旋轉(zhuǎn)動作，重力加速度大小為g，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．演員在離開蹦床后的上升過程中不受重力作用B．演員在離開蹦床后的上升過程中處于超重狀態(tài)C．演員上升的最大高度為vD．演員在空中旋轉(zhuǎn)的時間不超過v3．如圖甲所示，建筑工地常用吊車通過繩索將建筑材料從地面吊到高處，圖乙為建筑材料被吊車豎直向上提升過程的簡化運動圖像，在豎直方向的運動分三段，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．整個過程材料上升高度是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高樓火災(zāi)的馬丁飛行背包．在某次演練時，消防員背著馬丁飛行背包從地面開始豎直飛行，其v?t圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）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．中國軍隊于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始下滑（特種兵所受空氣阻力不計），其運動的速度隨時間變化的圖像如圖所示，t2時刻特種兵著地，關(guān)于該特種兵，下列說法正確的是（

A．0～t1時間內(nèi)處于超重狀態(tài) B．C．t1～t2時間內(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向上啟動過程中，水平梯板對人的支持力和摩擦力分別為N和f。若電梯啟動加速度改為2a（人與電梯仍相對靜止），則下面結(jié)論正確的是（

）A．水平梯板對人的摩擦力變?yōu)?f B．水平梯板對人的支持力變?yōu)?NC．電梯加速啟動過程中，人處于失重狀態(tài) D．水平梯板對人的摩擦力方向向左7．年春晚雜技節(jié)目《躍龍門》為觀眾帶來了一場視覺盛宴。彩排時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動時計算機(jī)輸出的壓力一時間（F-t）圖像，運動員可視為質(zhì)點。不計空氣阻力，重力加速度g=10A．演員在a時刻速度為零，加速度為零B．演員在b時刻速度最大C．從a時刻到b時刻，演員處于超重狀態(tài)D．演員離開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量手機(jī)自身的加速度。某同學(xué)用手托著手機(jī)，打開加速度傳感器，手迅速向下運動，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，將其圖像簡化為下圖所示，下列說法正確的是（）A．t1時刻，手機(jī)加速度大小可能大于gB．t1到t2時間內(nèi)，手機(jī)處于完全失重狀態(tài)C．t2時刻，手機(jī)的加速度方向豎直向上D．t2時刻，手機(jī)的運動方向為豎直向上9．如圖甲，德化石牛山索道全長為7168m，高度差為1088m，是亞洲第二長索道乘坐索道纜車可飽覽石牛山的美景。如圖乙，纜車水平底板上放一個小行李，若纜車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，他用測力計懸掛一個重物，保持測力計相對電梯靜止，下列各種情況，測力計示數(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．跳繩運動是眾人在一根環(huán)擺的繩中做各種跳躍動作的運動游戲。如圖所示，運動員在跳繩的過程中，下列說法中正確的是（）A．運動員離開地面向上運動的是因為她受到向上的沖力作用B．運動員向上運動的原因是運動員受到地面的支持力大于運動員給地面的壓力C．運動員下蹲時，她對地面的壓力先小于她的重力，后大于她的重力D．運動員受到地面的支持力等于她對地面的壓力12．引體向上是高中學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)的測試項目之一，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，在豎直向上運動過程中，其重心的速率隨時間變化的圖像如圖乙所示，g取10m/s2A．t=0.4sB．t=0.5s時，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，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)，通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t的變化圖像如圖乙所示。則（）A．t1時刻小球速度最大 B．tC．t2至t3時間內(nèi)，小球速度先增大后減小 D．t314．測體重時，電子秤的示數(shù)會不斷變化，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，人站在電子秤上時電子秤示數(shù)小于真實體重D．在以5m/s2三、解答題15．摩天大樓中一部直通高層的客運電梯，行程超過百米，電梯的