超重失重和完全失重高中物理一轮专题复习

物理总复习：超重和失重【考纲要求】1、理解牛顿第二定律，并会解决应用问题；2、理解超重和失重的概念，会分析超重和失重现象，并能解决具体超重和失重。

【考点梳理】考点：超重、失重、完全失重1、超重当物体具有竖直向上的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象。

2、失重物体具有竖直向下的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象。

3、完全失重物体以加速度a=g向下竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时以及忽略空气阻力的各种抛体运动），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象。

在完全失重的状态下，由重力产生的一切物理现象都会消失。

如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银气压计失效等，但测力的仪器弹簧测力计是可以使用的，因为弹簧测力计是根据F＝kx制成的，而不是根据重力制成的。

要点诠释：（1）当系统的加速度竖直向上时（向上加速运动或向下减速运动）发生超重现象，当系统的加速度竖直向下时（向上减速运动或向下加速运动）发生失重现象；当竖直向下的加速度正好等于g时（自由落体运动或处在绕地球做匀速圆周运动的飞船里面）发生完全失重现象。

（2）超重、失重、完全失重产生仅与物体的加速度有关，而与物体的速度大小和方向无关。

“超重”不能理解成物体的重力增加了；“失重”也不能理解为物体的重力减小了；“完全失重”不能理解成物体的重力消失了，物体超重、失重以及完全失重时重力是不变的。

（3）人们通常用竖直悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的重力大小，用这种方法测得的重力大小常称为“视重”，其实质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的支持力。

例、在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。

传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是 ( )【答案】D【解析】 人从静止→加速向下→最大速度→减速向下→静止，可见从静止到最大下蹲速度，人处于失重状态，台秤读数变小；从最大的下蹲速度到静止，人处于超重状态，台秤读数变大，最后其读数等于人的重力。

题型三超重和失重(1) 超重和失重1．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，称为超重现象．2．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，称为失重现象．3．完全失重如果物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，这时物体正好以大小等于g、方向竖直向下的加速度运动，此时物体处于完全失重状态．4．视重：当物体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”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了．5．超重、失重的比较特征状态加速度视重(F) 与重力关系运动情况受力示意图平衡a＝0F＝mg 静止或匀速直线运动超重向上由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg向上加速或向下减速失重向下由mg－F＝ma得F＝m(g－a)<mg向下加速或向上减速完全失重a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落体运动，抛体运动(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关．(2)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化．(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失。

比如物体对支持它的物体无压力、液体柱不再产生向下的压强等．靠重力才能使用的仪器将失效(如天平、液体气压计等)。

只受重力作用的一切抛体运动，都处于完全失重状态。

(4)实重即物体的实际重力．当物体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．物体视重F和实重G的关系：物体处于平衡状态时，F＝G＝mg；物体超重时，F＞mg，a向上，F－mg＝ma，F＝m(g＋a)；物体失重时，F＜mg，a向下，小于g，mg－F＝ma，F＝m(g－a)；物体完全失重时，F＝0，a＝g．(5)物体具有向上的加速度时，无论加速上升还是减速下降，物体受到向上的作用力F＞mg，物体超重；物体具有向下的加速度时，无论加速下降还是减速上升，物体受到向上的作用力F＜mg，物体失重．完全失重是失重中的极限情形，物体有竖直向下的加速度且大小与g相同就会完全失重，例如物体做自由落体运动时．(6)物体具有向上的分加速度a y时，也属于超重；物体具有向下的分加速度a y时，也属于失重．例如，在光滑斜面上下滑的物块具有向下的分加速度，故处于失重状态．例1下列关于超重和失重的说法中正确的是()A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态例2(超重和失重问题的分析)如图所示为一物体随升降机由一楼竖直向上运动到某高层的过程中的v－t图象，则()A．物体在0～2 s处于失重状态B．物体在2～8 s处于超重状态C．物体在8～10 s处于失重状态D．由于物体的质量未知，所以无法判断超重、失重状态例3(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图象如图乙所示，根据图象分析得出的结论中正确的是()A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层例4(超重、失重和完全失重的有关计算)质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，如图所示．重力加速度g取10 m/s2，当升降机做下列各种运动时，求体重计的示数．(1)匀速上升；(2)以4 m/s2的加速度加速上升；(3)以5 m/s2的加速度加速下降．．(2) 从动力学看自由落体运动1．自由落体运动(1)条件：①物体从静止开始下落，即运动的初速度是0；②运动过程中只受重力的作用，根据牛顿第二定律mg ＝ma ，所以a ＝g ．(2)运动性质：v 0＝0、a ＝g 的匀加速直线运动．2．竖直上抛(1)条件：①具有竖直向上的初速度．②只受重力．(2)运动性质：初速度v 0≠0、加速度a ＝g 的匀变速直线运动．对竖直上抛运动的理解1．性质：竖直上抛运动是初速度方向竖直向上，加速度为g 的匀变速直线运动．2．特点(1)上升过程：加速度与速度方向相反，物体做匀减速直线运动；下降阶段，加速度与速度方向相同，物体做自由落体运动．(2)在最高点时，物体速度为零，但加速度仍为g ．3．运动规律：基本公式⎩⎪⎨⎪⎧ 速度公式：v ＝v 0－gt 位移公式：x ＝v 0t －12gt 2速度—位移关系：v 2－v 02＝－2gx例1 (竖直上抛运动中的失重现象)如图所示，A 、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度竖直上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是( )A ．在上升和下降过程中A 对B 的压力一定为零B ．上升过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力C ．下降过程中A 对B 的压力大于A 物体受到的重力D ．在上升和下降过程中A 对B 的压力等于A 物体受到的重力例2 (多选)一物体做竖直上抛运动(不计空气阻力)，初速度为30 m/s ，取竖直向上为正方向，当物体的位移为25 m 时，经历的时间为(g 取10 m/s 2)( )A ．1 sB ． 2 sC ．5 sD ．3 s例3 气球下挂一重物，以v 0＝10 m/s 匀速上升，当到达离地面高175 m 处时，悬挂重物的绳子突然断裂，那么重物经多长时间落到地面？落地速度多大？(空气阻力不计，g 取10 m/s 2)例4(竖直上抛运动的有关计算)如图所示，一同学从一高为H＝10 m的平台上竖直向上抛出一个可以看成质点的小球，小球的抛出点距离平台的高度为h0＝0.8 m，小球抛出后升高了h＝0.45 m到达最高点，最终小球落在地面上．g＝10 m/s2，求：(1)小球抛出时的初速度大小v0；(2)小球从抛出到接触地面的过程中经历的时间t．题型三超重和失重(1) 超重和失重1．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，称为超重现象．2．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，称为失重现象．3．完全失重如果物体对支持物、悬挂物完全没有作用力，这时物体正好以大小等于g、方向竖直向下的加速度运动，此时物体处于完全失重状态．4．视重：当物体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”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．当物体处于超重或失重状态时，物体的重力并未变化，只是视重变了．5．超重、失重的比较特征状态加速度视重(F) 与重力关系运动情况受力示意图平衡a＝0F＝mg 静止或匀速直线运动超重向上由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg向上加速或向下减速失重向下由mg－F＝ma得F＝m(g－a)<mg向下加速或向上减速完全失重a＝g 由mg－F＝ma得F＝0 自由落体运动，抛体运动(1)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关．(2)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化．(3)发生完全失重现象时，与重力有关的一切现象都将消失。

第2讲牛顿第二定律的基本应用学习目标 1.会用牛顿第二定律分析计算物体的瞬时加速度。

2.掌握动力学两类基本问题的求解方法。

3.知道超重和失重现象，并会对相关的实际问题进行分析。

1.2.3.4.1.思考判断(1)已知物体受力情况，求解运动学物理量时，应先根据牛顿第二定律求解加速度。

(√)(2)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解，所以加速度由运动情况决定。

(×)(3)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。

(×)(4)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于物体的重力。

(×)(5)加速上升的物体处于超重状态。

(√)(6)物体处于超重或失重状态时其重力并没有发生变化。

(√)(7)根据物体处于超重或失重状态，可以判断物体运动的速度方向。

(×)2.(2023·江苏卷，1)电梯上升过程中，某同学用智能手机记录了电梯速度随时间变化的关系，如图所示。

电梯加速上升的时段是()A.从20.0 s到30.0 sB.从30.0 s到40.0 sC.从40.0 s到50.0 sD.从50.0 s到60.0 s答案A考点一瞬时问题的两类模型两类模型例1 (多选)(2024·湖南邵阳模拟)如图1所示，两小球1和2之间用轻弹簧B相连，弹簧B与水平方向的夹角为30°，小球1的左上方用轻绳A悬挂在天花板上，绳A与竖直方向的夹角为30°，小球2的右边用轻绳C沿水平方向固定在竖直墙壁上。

两小球均处于静止状态。

已知重力加速度为g，则()图1A.球1和球2的质量之比为1∶2B.球1和球2的质量之比为2∶1C.在轻绳A突然断裂的瞬间，球1的加速度大小为3gD.在轻绳A突然断裂的瞬间，球2的加速度大小为2g答案BC解析对小球1、2受力分析如图甲、乙所示，根据平衡条件可得F B＝m1g，F B sin30°＝m2g，所以m1m2＝21，故A错误，B正确；在轻绳A突然断裂的瞬间，弹簧弹力未来得及变化，球2的加速度大小为0，弹簧弹力F B＝m1g，对球1，由牛顿第二定律有F合＝2m1g cos 30°＝m1a，解得a＝3g，故C正确，D错误。

2024年高考物理一轮大单元综合复习导学练专题15超重失重、等时圆和动力学两类基本问题导练目标导练内容目标1超重失重目标2动力学两类基本问题目标3等时圆模型【知识导学与典例导练】一、超重失重1．判断超重和失重现象的三个角度(1)从受力的角度判断：当物体受到的向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态；等于零时处于完全失重状态。

(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态；具有向下的加速度时处于失重状态；向下的加速度恰好等于重力加速度时处于完全失重状态。

(3)从速度变化角度判断：物体向上加速或向下减速时，超重；物体向下加速或向上减速时，失重。

2．对超重和失重问题的三点提醒(1)发生超重或失重现象与物体的速度方向无关，只取决于加速度的方向。

(2)并非物体在竖直方向上运动时，才会出现超重或失重现象。

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。

(3)发生超重或者失重时，物体的实际重力并没有发生变化，变化的只是物体的视重。

【例1】如图所示，一个圆形水杯底部有一小孔，用手堵住小孔，往杯子里倒半杯水。

现使杯子做以下几种运动，不考虑杯子转动及空气阻力，下列说法正确的是（）A．将杯子竖直向下抛出，小孔中有水漏出B．将杯子斜向上抛出，小孔中有水漏出C．用手握住杯子向下匀速运动，不堵住小孔也没有水漏出D．杯子做自由落体运动，小孔中没有水漏出【例2】“笛音雷”是春节期间常放的一种鞭炮，其着火后一段时间内的速度—时间图像如图所示（取竖直向上为正方向），其中0t时刻为“笛音雷”起飞时刻、DE段是斜率大小为重力加速度g的直线。

不计空气阻力，则关于“笛音雷”的运动，下列说法正确的是（）A ．“笛音雷”在2t 时刻上升至最高点B ．34~t t 时间内“笛音雷”做自由落体运动C ．01t ~t 时间内“笛音雷”的平均速度为12v D ．34~t t 时间内“笛音雷”处于失重状态二、动力学两类基本问题1.解决动力学两类问题的两个关键点(1)把握“两个分析”“一个桥梁”(2)找到不同过程之间的“联系”,如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,若过程较为复杂,可画位置示意图确定位移之间的联系。