2020新课标高考物理一轮复习精编解析版复习资料(15)超重与失重瞬时问题

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第2讲 两类动力学问题 超重和失重动力学的两类基本问题应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类：(1)已知受力情况求运动情况．(2)已知运动情况求受力情况．在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁．受力分析和运动过程分析是解决问题的关键，求解这两类问题的思路如下：超重与失重1．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叫做视重，其大小等于测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力．2 超重 失重 完全失重定义 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 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 物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态产生条件物体有向上的加速度 物体有向下的加速度 a ＝g ，方向向下 视重 F ＝m(g ＋a) F ＝m(g －a) F ＝01．(多选)A ．物体所受到的合外力越大，其速度改变量也越大B ．物体所受到的合外力不变(F 合≠0)，其运动状态就不改变C ．物体所受到的合外力变化，其速度的变化率一定变化D ．物体所受到的合外力减小时，物体的速度可能正在增大【解析】 物体所受到的合外力越大，物体的加速度(速度变化率)也越大，即速度变化得越快，但速度改变量还与时间有关，故选项A 错误，C 正确；物体的合外力不为零，就会迫使运动状态(运动的快慢和方向)发生变化，选项B 错误；合外力的大小与速度的大小之间没有直接关系，选项D 正确．【答案】 CD2.如图3－2－1所示，质量m ＝10 kg 的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F ＝20 N 的作用，则物体产生的加速度是(g 取10 m/s2)A ．0B ．4 m/s2，水平向右C ．2 m/s2，水平向左D ．2 m/s2，水平向右图3－2－1【解析】 物体受的合力的方向水平向右，且力F 的方向和Ff 的方向相同，则加速度大小a ＝F ＋Ff m ＝F ＋μmg m ＝20＋0.2×10×1010m/s2＝4 m/s2，故选项B 正确．【答案】 B3.如图3－2－2所示，A 、B 两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(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 物体受到的重力图3－2－2【解析】 对于A 、B 整体只受重力作用，做竖直上抛运动，处于完全失重状态，不论上升还是下降过程，A 对B 均无压力，只有A 项正确．【答案】 A4．在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50 kg ，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图3－2－3所示，在这段时间内下列说法中正确的是( )A ．晓敏同学所受的重力变小了B ．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C ．电梯一定在竖直向下运动D ．电梯的加速度大小为g 5，方向一定竖直向下 图3－2－3 【解析】 由题知体重计的示数为40 kg 时，人对体重计的压力小于人的重力，故处于失重状态，实际人受到的重力并没有变化，A 错；由牛顿第三定律知B 错；电梯具有向下的加速度，但不一定是向下运动，C 错；由牛顿第二定律mg －FN ＝ma ，可知a ＝g 5，方向竖直向下，D 对．【答案】 D两类动力学问题的分析和应用1.求解两类动力学问题涉及的主要知识 一是牛顿第二定律(有时需用牛顿第三定律)F 合＝ma ，二是运动学公式v ＝v0＋at ，x ＝v0t ＋12at2，v2－v20＝2ax ，x ＝(v0＋v)t/2.其中加速度a 是联系力和运动的桥梁．2．牛顿第二定律的应用步骤分析解答物理学问题必备的六大环节，即：对象、状态、过程、规律、方法和结论．因而应用牛顿第二定律解题的步骤可有以下几个方面：(1)选取研究对象，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统，并可把物体视为质点．(2)确定研究对象的运动状态，画出物体运动情景的示意图，并标明物体运动速度与加速度的方向．(3)分析研究对象的受力情况，并画出受力分析示意图．(4)选定合适的方向建立平面直角坐标系，依据牛顿第二定律列出方程，如Fx ＝max ，Fy ＝may.(5)代入已知条件求解结果并分析其结果的物理意义．(2013·山东高考)如图3－2－4所示，一质量m ＝0.4 kg 的小物块，以v0＝2 m/s 的初速度，在与斜面成某一夹角的拉力F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t ＝2 s 的时间物块由A 点运动到B 点，A 、B 之间的距离L ＝10 m ．已知斜面倾角θ＝30°，物块与斜面之间的动摩擦因数μ＝33.重力加速度g 取10 m/s2. 图3－2－4(1)求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小．(2)拉力F 与斜面夹角多大时，拉力F 最小？拉力F 的最小值是多少？【解析】 (1)设物块加速度的大小为a ，到达B 点时速度的大小为v ，由运动学公式得L ＝v0t ＋12at2① v ＝v0＋at ②联立①②式，代入数据得a ＝3 m/s2③v ＝8 m/s.④(2)设物块所受支持力为FN ，所受摩擦力为Ff ，拉力与斜面间的夹角为α，受力分析如图所示，由牛顿第二定律得Fco s α－mgsin θ－Ff ＝ma ⑤Fsin α＋FN －mgcos θ＝0⑥又Ff ＝μFN⑦联立⑤⑥⑦式得F ＝mg sin θ＋μcos θ＋ma cos α＋μsin α⑧ 由数学知识得cos α＋33sin α＝233sin(60°＋α)⑨ 由⑧⑨式可知对应F 最小时与斜面间的夹角α＝30°○10 联立③⑧⑩式，代入数据得F 的最小值为Fmin ＝1335N ．⑪【答案】 (1)3 m/s2 8 m/s (2)30° 1335N 解答动力学两类问题的基本程序(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程．(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有．(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果．【迁移应用】1. (2014·徐州一中检测)一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行．现将一个木炭包无初速地放在传送带的最左端，木炭包将会在传送带上留下一段黑色的径迹．下列说法中正确的是( )A ．黑色的径迹将出现在木炭包的左侧B ．木炭包的质量越大，径迹的长度越短C ．传送带运动的速度越大，径迹的长度越短D ．木炭包与传送带间动摩擦因数越大，径迹的长度越短图3－2－5【解析】 放上木炭包后木炭包在摩擦力的作用下向右加速，而传送带仍匀速，虽然两者都向右运动，但在木炭包的速度达到与传送带速度相等之前木炭包相对于传送带向左运动，故黑色径迹出现在木炭包的右侧，A 错误．由于木炭包在摩擦力作用下加速运动时加速度a ＝μg 与其质量无关，故径迹长度与其质量也无关，B 错误．径迹长度等于木炭包相对传送带通过的位移大小，即二者对地的位移差：Δx＝vt －0＋v 2t ＝12vt ＝v22μg，可见传送带速度越小，动摩擦因数越大，相对位移越小，黑色径迹越短，C 错误，D 正确．【答案】 D超重 失重的理解应用(多选)(2014·杭州模拟)某人乘电梯从24楼到1楼的v －t 图象如图3－2－6，下列说法正确的是( )图3－2－6A ．0～4 s 内物体做匀加速直线运动，加速度为1 m/s2B ．4～16 s 内物体做匀速直线运动，速度保持4 m/s 不变，处于完全失重状态C ．16～24 s 内，物体做匀减速直线运动，速度由4 m/s 减至0，处于失重状态D ．0～24 s 内，此人经过的位移为72 m【解析】 v －t 图线是一条倾斜直线，且a ＝Δv Δt＝1 m/s2，A 对；4～16 s a ＝0 不是完全失重状态，B 错；16～24 s 内，电梯减速下降，a 向上，处于超重状态，C 错；0～24 s 内，位移大小等于图线与横轴围成的面积数值，故x ＝12×(24＋12)×4 m＝72 m ，D 对． 【答案】 AD判断超重和失重现象的三个技巧(1)从受力的角度判断当物体受向上的拉力(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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态．(3)从速度变化角度判断①物体向上加速或向下减速时，超重．②物体向下加速或向上减速时，失重．【迁移应用】2. (多选)引体向上是同学们经常做的一项健身运动．该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上拉时，下颚须超过单杠面；下放时，两臂放直，不能曲臂，如图3－2－7所示，这样上拉下放，重复动作，达到锻炼臂力和腹肌的目的．关于做引体向上动作时人的受力，以下判断正确的是( )A ．上拉过程中，人受到两个力的作用B ．上拉过程中，单杠对人的作用力大于人的重力C ．下放过程中，某段时间内单杠对人的作用力小于人的重力D ．下放过程中，人只受到一个力的作用图3－2－7【解析】在上拉过程中，人受到重力和单杠对人的作用力，A正确；上拉过程中，要先加速，后减速，即先超重，后失重，单杠对人的作用力先是大于人的重力后小于人的重力，B错误；同理，下放过程中，单杠对人的作用力先是小于人的重力后大于人的重力，C正确；下放的过程中，单杠对人有作用力，人不可能只受到一个力的作用，D错误．【答案】AC“弹簧类的动态变化”模型1.2．分析方法：动态变化问题主要研究速度、加速度、合力三个物理量的变化情况．处理此类问题的思维程序应如下：先对物体的受力进行分析，再求物体所受的合外力并分析其变化，然后用牛顿第二定律分析加速度的变化，最后根据加速度与速度的方向关系判断速度的变化情况．3．运动特征：物体接触弹簧后，仍加速运动，当弹力和重力相等时加速度改变方向，此时速度最大．(多选)(2014·开封模拟)如图3－2－8为蹦极运动的示意图．弹性绳的一端固定在O点，另一端和运动员相连．运动员从O点自由下落，至b点弹性绳自然伸直，经过合力为零的c点到达最低点d，然后弹起．整个过程中忽略空气阻力．分析这一过程，下列表述正确的是( )A．经过b点时，运动员的速率最大B．经过c点时，运动员的速率最大C．从c点到d点，运动员的加速度增大D．从c点到d点，运动员的加速度不变图3－2－8【审题指导】(1)至b点弹性绳自然伸长，说明O→b，运动员自由下落．(2)c点合力为零，说明b→c弹力小于重力，运动员加速．(3)d为最低点，说明vd＝0，此时弹力最大，c→d，一直减速．【解析】运动员的下落过程O→b为自由落体运动；b→c重力大于弹性绳的弹力，运动员做加速度越来越小的加速运动，到达c点时加速度为零，速度最大；c→d弹性绳的弹力大于重力，加速度竖直向上，运动员做加速度增大的减速运动，到达d点时速度减为零，故正确答案为B、C.【答案】BC【即学即用】(多选)如图3－2－9所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落．在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是( )图3－2－9A．小球刚接触弹簧瞬间的速度最大B．从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的速度先增大后减小D．从小球接触弹簧至到达最低点，小球的加速度先减小后增大【解析】小球接触弹簧上端后受两个力作用，向下的重力和向上的弹力，在接触的前一阶段，重力大于弹力，合力向下，由F＝kx可知，弹力不断增大，则合力不断减小，故加速度也不断减小，但是加速度与速度方向相同，故速度不断增大；当弹力增加到与重力大小相等时，合外力为0，则加速度也为0，此时速度达到最大；此后，小球由于惯性还将继续向下运动，进一步压缩弹簧，弹力大于重力，合力向上，且逐渐变大，因而加速度也逐渐变大，方向与速度方向相反，小球做减速运动；到达最低点时，小球速度为0，弹簧压缩量最大．由此可知C、D正确．【答案】CD。

3-3 超重与失重 瞬时问题 一、选择题 1．游乐园中，乘客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重或失重的感觉，下列描述正确的是( ) A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态 B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态 C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态 D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态 [答案]　BC [解析]　当物体的加速度方向向上时，处于超重状态，而加速度方向向下时，处于失重状态，由此判断选项B、C正确。

2．为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。

无人乘行时，扶梯运转得很慢；有人站上扶梯时，它会先慢慢加速，再匀速运转。

一顾客乘扶梯上楼，恰好经历了这两个过程，如图所示。

那以下列说法中正确的是( ) A．顾客始终受到三个力的作用 B．顾客始终处于超重状态 C．顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方，再竖直向下 D．顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方，再竖直向下 [答案]　C [解析]　当电梯匀速运转时，顾客只受两个力的作用，即重力和支持力，故A、B都不对；由受力分析可知，加速时顾客对扶梯有水平向左的摩擦力，故此时顾客对扶梯作用力的方向指向左下方，而匀速时没有摩擦力，此时方向竖直向下，故选C。

3. (2013·北京海淀期中)如图所示，将物体A放在容器B中，以某一速度把容器B竖直上抛，不计空气阻力，运动过程中容器B的底面始终保持水平，下列说法正确的是( ) A．在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零 B．上升过程中A对B的压力大于物体A受到的重力 C．下降过程中A对B的压力大于物体A受到的重力 D．在上升和下降过程中A对B的压力都等于物体A受到的重力 [答案]　A [解析]　把容器B竖直上抛，物体处于完全失重状态，在上升和下降过程中A对B的压力都一定为零，选项A正确。

4. (2013·西南师大附中高三测试)细绳拴一个质量为m的小球，小球用固定在墙上的水平弹簧支撑，小球与弹簧不粘连，平衡时细绳与竖直方向的夹角为53°，如图所示，以下说法正确的是(已知cos53°＝0.6，sin53°＝0.8)( ) A．小球静止时弹簧的弹力大小为mg B．小球静止时细绳的拉力大小为mg C．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g D．细绳烧断瞬间小球的加速度立即变为g [答案]　AD [解析] 细绳烧断前对小球进行受力分析如图所示，其中F1为弹簧的弹力，F2为细绳的拉力。

第3节牛顿运动定律的综合应用知识点一| 超重和失重1．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关，在地球上的同一位置是不变的。

(2)视重①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。

②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。

2．超重、失重和完全失重的比较概念(或对悬挂物的拉力)[(1)失重说明物体的重力减小了。

(×)(2)物体超重时，加速度向上，速度也一定向上。

(×)(3)物体失重时，也可能向上运动。

(√)(4)用弹簧测力计称量浸没在水中的物体时，示数小于实际重力G，这也是失重现象。

(×)考法1超重、失重现象的分析1．平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。

对此现象分析正确的是() A．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B．手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度D[手托物体上抛的开始阶段，要使物体加速，则物体处于超重状态，之后手将要离开物体，手和物体一起继续向上运动，但要减速，这时物体处于失重状态。

物体离开手的瞬间只受重力作用，物体的加速度等于重力加速度。

手和物体分离前速度相等，而手的减速一定要比物体快，才能离开物体，即分离瞬间手的加速度大于重力加速度。

]2.(2019·郑州模拟)某跳水运动员在3 m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时的平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是()A．人在C点具有最大速度B．人和踏板由C到B的过程中，人向上做匀加速运动C．人和踏板由C到A的过程中，人处于超重状态D．人和踏板由C到A的过程中，先超重后失重D[由题图可知，C点是最低点，人在C点的速度为零，故A项错误；C到B的过程中，重力不变，弹力一直减小，合力减小，所以加速度减小，不是匀加速运动，故B项错误；人和踏板由C 到B的过程中，弹力大于重力，加速度向上，人处于超重状态，从B到A的过程中，重力大于弹力，加速度向下，处于失重状态，故C项错误，D项正确。

2020年高三年级物理学科高考模拟示范卷（十五）二、选择题：本题共8小题，每小题6分。

在每小题给出的四个选项中，第14~17题只有一项符合题目要求，第18~21题有多项符合题目要求。

全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

14.下列对物理知识的理解正确的有A. α射线的穿透能力较强，用厚纸板才能挡住B. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等C. 放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 gD. 质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2【答案】C【解析】A、α射线在空气中的射程只有几厘米，只要一张纸就能挡住。

A错误B、根据德布罗意波长计算表达式，又，质子的质量大于电子，当它们动能相等时，质子的动量大于电子，所以质子的德布罗意波长比电子小。

B错误C、元素钋的半衰期为138天，经276天发生两次衰变，质量变成原来的1/4，所以已发生衰变的质量为75 g，C正确D、根据质能方程可得，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2，D错误15.物理学家金斯说过：“虽然h的数值很小，但是我们应当承认，它是关系到保证宇宙存在的。

如果说h严格等于0，那么宇宙的物质、宇宙的物质能量，将在十亿万分之一秒的时间内全部变为辐射。

”其中h是普朗克常量。

关于h的单位，用国际单位制的基本单位表示，正确的是A. J·sB. J/sC. kg·m2/sD. kg·m2·s3【答案】C【解析】根据每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率，功的公式，牛顿第二定律，进行推导；J不是基本单位，根据功的公式，牛顿第二定律可知，根据每一份能量子等于普朗克常数乘以辐射电磁波的频率可得：，h用国际单位制的基本单位表示，故C正确，A、B、D错误；故选C。

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题15 动力学图像、超重失重、等时圆、临界极值问题 特训目标特训内容 目标1动力学图像问题（1T —4T ） 目标2超重失重问题（5T —8T ） 目标3等时圆问题（9T —12T ） 目标4 临界极值问题（13T —16T ）一、动力学图像问题1．如图甲所示，一质量为1kg m =的物体在水平拉力F 的作用下沿水平面做匀速直线运动，从某时刻开始，拉力F 随时间均匀减小，物体所受摩擦力随时间变化的规律如图乙所示。

则下列说法中正确的是（ ）A ．1s t =时物体开始做匀减速运动B ．物体匀速运动时的速度大小为2m /sC ．物体与接触面间的动摩擦因数为0.2D ．2s =t 时物体的加速度大小为22m /s【答案】B【详解】A ．物体在开始在F 作用下做匀速直线运动，由图可知，滑动摩擦力的大小为4N ，拉力随时间均匀减小后，物体开始做减速运动，3s t =时，滑动摩擦力突变成静摩擦力，说明3s t =时物体刚好减速到速度为零，之后静摩擦力与拉力F 平衡，由图可知静摩擦力图线与滑动摩擦力图线交于1s t =时，可知在1s t =时，拉力F 开始均匀减小，物体开始做减速运动，合力逐渐增大，加速度逐渐增大，物体做加速度逐渐增大的减速运动，直到3s t =时停下，处于静止状态，A 错误；B ．从1~3s 过程，根据动量定理可得0Ft ft mv -=-解得物体匀速运动时的速度大小为424222m /s 2m /s 1ft Ft v m +⨯-⨯-===，B 正确； C ．由图可知滑动摩擦力大小为4N f mg μ==解得物体与接触面间的动摩擦因数为40.4110f mg μ===⨯，C 错误； D ．2s =t ，由图可知拉力23N F =，根据牛顿第二定律可得，物体的加速度大小22243m /s 1m /s 1f F a m --=== D 错误。

故选B 。

超重和失重【学习目标】1.理解超重和失重现象的含义。

2.能通过牛顿定律对超重和失重进行定量地分析。

【要点梳理】要点一、超重与失重(1)提出问题你乘过垂直升降式电梯吗?当电梯开始启动上升时,你会心慌同时也会充分体验到“脚踏实地”的感觉,电梯即将停止上升时,则会头晕同时有种“飘飘然”的感觉,这就是失重和超重造成的.(2)实重与视重①实重:物体实际所受的重力.物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化.②视重:当物体在竖直方向上有加速度时(即a ≠0),物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力,此时弹簧测力计或台秤的示数叫物体的视重.【说明】正因为当物体在竖直方向有加速度时视重不再等于实重,所以我们在用弹簧测力计测物体重力时,强调应在静止或匀速运动状态下进行.(3)超重和失重现象①超重现象:当人在电梯中开始上升时,感觉对底板的压力增大,即当物体具有竖直向上的加速度时,这个物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)大于它所受的重力,称为超重现象.如用弹簧竖直悬挂一重物静止,当用力提弹簧使重物加速上升时,弹簧伸长,弹力就会变大,这就是一种超重现象.②失重现象:当人在电梯中开始下降时,感觉对底板的压力减小,即当物体具有向下的加速度时,这个物体对支持而的压力(或悬挂绳的拉力)小于它所受的重力,称为失重现象.如果物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)等于零,叫完全失重现象.如用弹簧竖直悬挂着一重物保持静止,人拿着悬挂点加速下移时,弹簧会缩短,说明弹力变小,这就是一种失重现象.若人松手,让弹簧和重物一起自由下落,则弹簧的示数为零,此为完全失重现象.【注意】a.超重与失重现象,仅仅是一种表象,好像物体的重力时大时小.处于平衡状态时,物体所受的重力大小等于支持力或拉力,但当物体在竖直方向上做加速运动时,重力和支持力(或托力)的大小就不相等了.所谓超重与失重,只是拉力(或支持力)的增大或减小,是视重的改变.b.物体处于超重状态时,物体不一定是竖直向上做加速运动,也可以是竖直向下做减速运动.即只要物体的加速度方向是竖直向上的,物体都处于超重状态.物体的运动方向可能向上,也可能向下.同理,物体处于失重状态时,物体的加速度竖直向下,物体既可以做竖直向下的加速运动,也可以做竖直向上的减速运动.c.物体不在竖直方向上运动,只要其加速度在竖直方向上有分量,即y a ≠0时,则当y a 方向竖直向上时,物体处于超重状态；当y a 方向竖直向下时,物体处于失重状念.d.当物体正好以向下的大小为g 的加速度运动时,这时物体对支持面、悬挂物完全没有作用力,即视重为零,称为完全失重.完全失重状态下发生的现象,我们可以这样设想,假若地球上重力消失,则重力作用下产生的所有现象都将消失,如天平失效、体重计不能使用、小球不会下落等等.③超重和失重的判断方法:若物体加速度已知,看加速度的方向,方向向上超重,方向向下失重.若物体的视重已知,看视重与重力的大小关系,视重大于重力,超重；视重小于重力,失重.要点二、超重、失重问题的处理方法超重、失重现象的产生条件是具有竖直方向的加速度,我们用牛顿第二定律可以分析到其本质,故对超重、失重问题的处理方法有:(1)用牛顿第二定律去定量地列方程分析,以加速度方向为正方向,列方程,注意使用牛顿第三定律,因为压力和支持力并不是一回事,同时注意物体具有向上(或向下)的加速度与物体向上运动还是向下运动无关.(2)对连接体问题的求解,如测力计、台秤示数变化的问题,对于其中一物体(或物体中的一部分)所处运动状态的变化,而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断,若用“隔离法”分别进行受力分析,再通过对系统整体的运动状态的分析推理而得出结论固然可以,但繁琐费力.如果从整体观点出发,用系统的重心发生的超重、失重现象进行分析判断,则会更加简捷方便.【典型例题】类型一、对超重和失重的理解例1、（2015 武清区期末考）某同学乘电梯从一楼到六楼,在电梯刚启动时（）A．该同学处于超重状态B．该同学处于失重状态C．该同学的重力变大D．该同学的重力变小【答案】A【解析】A 、某同学乘电梯从一楼到六楼,在电梯刚启动时,向上做加速运动,加速度向上,处于超重状态,故A正确,B错误。

第3讲超重和失重牛顿运动定律的综合应用一、单项选择题1.如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作,下列F-t图像能反应体重计示数随时间变化的是( )答案 C 对人的运动过程分析可知,人下蹲的过程可以分成两段:人在加速下蹲的过程中,有向下的加速度,处于失重状态,此时人对传感器的压力小于人的重力;在减速下蹲的过程中,加速度方向向上,处于超重状态,此时人对传感器的压力大于人的重力,故C项正确,A、B、D项错误。

2.物体由静止开始做直线运动,则上下两图对应关系正确的是(图中F表示物体所受的合力,a表示物体的加速度,v表示物体的速度,x表示物体的位移)( )答案 B A选项中a与F的图像应一致,所以A项错;C、D选项中速度先增大后减小时,因为速度没改变方向,位移应该继续增大,所以C、D项错误;B选项中前半段加速度为正定值,是匀加速直线运动,后半段是匀减速直线运动,B选项是正确的。

3.(2019运河中学月考)质量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上,一水平恒力F作用在其上促使质量为m的小球静止在圆槽上,如图所示,则( )A.小球对圆槽的压力为B.小球对圆槽的压力为C.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力增大D.水平恒力F变大后,如果小球仍静止在圆槽上,小球对圆槽的压力减小答案 C 由整体法可求得系统的加速度a=,小球对圆槽的压力F N =m=m,当F增大后,FN增大,只有C项正确。

4.(2018课标Ⅰ,15,6分)如图所示,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。

现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动,以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图像可能正确的是( )答案 A 设物块P静止时弹簧的压缩量为L,当物块P位移为x时,弹簧弹力为k(L-x),根据牛顿第二定律有F+k(L-x)-mg=ma,即F=kx+ma+mg-kL,可见,F与x是一次函数关系,A项正确。