2018年沪科版物理必修1 第5章 5.5 超重与失重 学业分层测评

1．下面关于超重与失重的判断正确的是()A．物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B．物体向下运动，必处于失重状态C．做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态D．物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态解析：选CD.判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向的加速度．若物体加速度向下，则处于失重状态．若物体加速度向上，则处于超重状态．A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重．C、D两项物体加速度均向下，故处于失重状态，C项中a＝g，故完全失重．2.如图所示，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物体所受到的重力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物体受到的重力解析：选A.以A、B作为整体，上升过程只受重力作用，所以系统的加速度为g.方向竖直向下，故系统处于完全失重状态，A、B之间无弹力作用，A正确、B错．下降过程，A、B仍是处于完全失重状态，A、B之间也无弹力作用，C、D错．故选A.3．如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明()A．电梯一定是在下降B．电梯可能是在上升C．电梯的加速度方向一定是向上D．乘客一定处在失重状态解析：选BD.电梯静止时，弹簧的拉力和重力相等．现在，弹簧的伸长量变小，则弹簧的拉力减小，小铁球的合力方向向下，加速度向下，小铁球处于失重状态，但是电梯的运动方向可能向上也可能向下，故选B、D.4．质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(取g＝10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度加速上升；(3)升降机以5 m/s2的加速度加速下降．解析：人站在升降机中的受力情况如图所示．(1)当升降机匀速上升时，由平衡条件得：N－mg＝0所以，人受到的支持力N＝mg＝60×10 N＝600 N根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600 N.(2)当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律得N－mg＝ma，N＝mg＋ma＝60×(10＋4) N＝840 N此时体重计的示数为840 N，人处于超重状态．(3)当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时，根据牛顿第二定律得mg－N＝maN＝mg－ma＝60×(10－5) N＝300 N此时体重计的示数为300 N，人处于失重状态．答案：(1)600 N(2)840 N(3)300 N一、选择题1．近年来各类运动会取得的突出成绩极大地推动了全国健身运动，小军在校秋季运动会上跳过了1.8 m的高度，夺得了男子组跳高冠军．则小军()A．在下降过程中处于失重状态B．在离地后的上升过程中处于超重状态C．起跳过程中，地面对他的平均支持力等于他的重力D．起跳过程中，地面对他的平均支持力小于他的重力解析：选A.小军的上升过程中或下降过程中加速度方向均向下，加速度等于重力加速度，故处于完全失重状态，选项A正确，B错误．起跳过程中，加速度向上，平均支持力大于重力，处于超重状态，故C、D错误．2．(2012·江苏姜堰高一质检)关于超重和失重，下列说法正确的是()A．物体处于超重时，物体一定在上升B．物体处于失重状态时，物体可能在上升C．物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了D．物体在完全失重时，它所受到的合外力为零解析：选B.物体处于超重时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，选项A错误；物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，选项B正确；完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，选项C、D错误．3．升降机的地板上放一个有盘的弹簧秤，盘中放一个质量为m的物体，当弹簧秤的示数为0.8mg时，升降机的运动情况可能是()A．加速上升B．加速下降C．减速上升D．减速下降解析：选BC.弹簧秤的示数为0.8mg，表明物体对秤盘的压力小于重力，所以物体处于失重状态，物体和升降机有向下的加速度，故可能是加速下降，也可能是减速上升，故A、D错误，B、C正确．4．以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的木箱，则下列说法中正确的是() A．此箱对地球的引力为m(g＋a)B．此箱对电梯的压力为m(g＋a)C．此箱受到的重力为m(g＋a)D．此箱的视重为m(g＋a)解析：选BD.木箱与电梯具有相同的加速度a，木箱所受合力为电梯的支持力与重力的合力，即N－mg＝ma，故电梯对木箱的支持力为N＝m(g＋a)．木箱处于超重状态，木箱的视重为m(g＋a)，但木箱受到的重力不变，仍为mg，木箱对地球的引力大小也为mg.故本题选B、D.5．(2012·厦门高一检测)国际空间站绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验()A．水银温度计测量温度B．做托里拆利实验C．验证阿基米德定律D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律解析：选AD.物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了．托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德定律中的浮力F浮＝ρgV也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测拉力与重力无关，故能完成的实验是A、D.6．姚明成为NBA一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和更多的尊敬，也使更多的中国人热爱篮球这项运动．如图所示，姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程．下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法中，正确的是(设蹬地的力为恒力，不计空气阻力)()A．两过程中姚明都处于超重状态B．两过程中姚明都处于失重状态C．前过程为超重，后过程不超重也不失重D．前过程为超重，后过程为完全失重解析：选D.蹬地过程中支持力大于重力，二者合力产生向上的加速度，此过程超重；离地上升过程加速度等于g，为完全失重过程，故D正确．7．(2012·咸阳高一检测)如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则()A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器竖直向下抛出，容器在运动中小孔向下漏水D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水解析：选D.在容器自由下落、竖直上抛，竖直下抛和斜向上抛出时，容器和水都具有重力加速度g，处于完全失重状态，水对容器底部没有压强，均不会从小孔流出，故D项正确．8．(2012·福建宁德高一检测)某实验小组，利用DISC系统观察超重和失重现象．他们在学校电梯房内做实验，在电梯天花板上固定一个力传感器，测量挂钩向下，并在挂钩上悬挂一个重为10 N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上显示出如图所示图像，以下根据图像分析所得结论错误的是()A．该图像显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态，从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C．电梯可能开始在15楼，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在1楼D．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼解析：选CD.题中图像显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况.0～t1，钩码受力平衡；t1～t2，拉力小于10 N，钩码处于失重状态；t2～t3，钩码受力平衡；t3～t4，拉力大于10 N，钩码处于超重状态．由以上分析可知，C、D项错误．故选C、D.9．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动．下列各种情况中，体重计的示数最大的是()A．电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0 m/s2B．电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0 m/s2C．电梯匀减速下降，加速度的大小为0.5 m/s2D．电梯匀加速下降，加速度的大小为0.5 m/s2解析：选B.当电梯匀减速上升或匀加速下降时，电梯处于失重状态．设人受到体重计的支持力为N，体重计示数大小即为人对体重计的压力N′.由牛顿第二、第三定律可得：mg－N ＝ma⇒N＝N′＝m(g－a)；当电梯匀加速上升或匀减速下降时，电梯处于超重状态，设人受到体重计的支持力为N1，人对体重计的压力N1′，由牛顿第二、第三定律可得N1－mg＝ma⇒N1＝N1′＝m(g＋a)，代入具体数据可得B正确．10.原来做匀速运动的升降机内，有一个被拉伸的弹簧拉住的物块A静止在底板上，如图所示，下列情形中可能发生的是()A．如升降机向上做减速运动，物块被拉向右方B．如升降机向上做加速运动，物块被推向左边C．如升降机向下做减速运动，物块不动D．如升降机向下做加速运动，物块被拉向右方解析：选ACD. 在匀速运动时，物块在水平方向受弹簧向右的拉力，能够在水平方向保持不动，说明物块受底板的摩擦力向左，与拉力平衡．当压力增大时，底板能提供的静摩擦力的最大值将增加；当压力减小时，最大静摩擦力将减小，当该力小于弹簧的拉力时，物块受到的合力向右，将向右运动．A、D两选项的加速度向下，即物块受到的支持力小于重力，是一种失重现象，这时的压力将比升降机匀速运动时小，从而导致最大静摩擦力减小，故物块可能向右运动．而当升降机加速向上时，压力增大，导致最大静摩擦力增大，但静摩擦力只提供了弹簧拉力的平衡作用，它不会自行增大，故C对而B错．二、非选择题11．如图所示，在台秤的托盘上放一底面粗糙、倾角为θ、质量为M 的斜面体，斜面上放一个质量为m 的物体．如果斜面光滑，求物体从斜面上滑下过程中台秤的读数．解析：物体沿光滑斜面下滑，其加速度为a ＝g sin θ，将a 分解成水平方向和竖直方向两个加速度a x 、a y ，则a y ＝a sin θ＝g sin 2θ，物体处于失重状态．该斜面给物体的作用力在竖直方向上的分力为F物体在竖直方向：mg －F ＝ma y斜面在竖直方向：N ＝Mg ＋F所以示数为N ＝Mg ＋mg －mg sin 2θ＝Mg ＋mg cos 2θ.答案：Mg ＋mg cos 2θ12．某人在地面上最多能举起60 kg 的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg 的物体．求：(1)此电梯的加速度多大？(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(g 取10 m/s 2) 解析：(1)站在地面上的人，最大举力为F ＝m 1g ＝60×10 N ＝600 N.在加速下降的电梯内，人的最大举力F 仍为600 N ，由牛顿第二定律得m 2g －F ＝m 2a ，所以加速度a ＝g －F m 2＝(10－60080) m/s 2＝2.5 m/s 2.(2)在加速上升的电梯里，人的举力不变，同理得F －m 3g ＝m 3a所以m 3＝F g ＋a ＝60012.5kg ＝48 kg. 答案：(1)2.5 m/s 2 (2)48 kg为什么飞行员要穿抗荷服抗荷服，是飞行员上机前必须穿的、布满绳子和气管的奇特服装．飞行员穿上这种服装，可以把身体绷得紧紧的，从而消除机动飞行中所产生的“载荷因数 ”给身体带来的不适反应.“载荷因数”是作用于飞机上的升力、阻力、侧力、推力的合力．合力与飞机重力的比值叫过载．过载分为法向、纵向、侧向3种，法向过载对飞行员影响最大．平飞中，升力等于飞机的重力，飞行员给座椅的压力就等于自身体重，法向过载为1g ；由平飞向上做曲线运动时，由于向下惯性离心力的作用，升力大于飞机的重力，飞行员给座椅的压力超过体重，呈“超重”现象，法向过载大于1g ；由平飞向下做曲线运动时，由于向上惯性离心力作用，升力小于飞机重力，飞行员压在座椅上的压力变轻，出现“失重”现象，法向过载小于1g (g 为重力加速度)．在飞行过程中，过载大或小都会给飞行员带来不适，尤其是向上作加速飞行时，飞行员会产生大脑缺血，从而出现视觉模糊、头晕、“黑视”和“红视”等现象．可见，飞行员生理反应受到过载的影响．在一般情况下，飞行员承受过载 4g 的时间为60 s,6g 为15 s,8g 为4.5 s ．而飞机使用过载的指标：歼击机、强击机最大为7g ～9g ；轰炸机、运输机为2.5g ～3.5g . 因此，为确保安全飞行，飞行员必须穿抗荷服，不然就有生命危险．目前，世界各国的空军都采用抗荷服．因为抗荷服是双层料，强度很大，在夹层里设有许多气囊和气管与飞机上的高压气瓶相连接．在飞行中，可根据过载大小，自动向气囊里充气，挤压飞行员的身体，起到抗荷作用；同时，抗荷服上的许多绳子还可以根据体形任意调节．这样，就可提高飞行员的抗荷能力，确保飞行的安全．。

学业分层测评(十五)(建议用时：45分钟)1.伽利略理想实验揭示了( )【导学号：43212216】A.若物体运动，那么它一定受力B.力不是维持物体运动的原因C.只有受力才能使物体处于静止状态D.只有受力才能使物体运动【解析】伽利略理想实验指出：如果水平面没有摩擦，那么在水平面上的物体一旦获得某一速度，物体将保持这一速度一直运动下去，而不需要外力来维持，故A、D错误；运动和静止都不需要力来维持，故B正确，C错误.【答案】 B2.下列关于惯性的说法中正确的是 ( )A.同一物体运动速度大比速度小时难以停下来，所以物体运动速度大时具有较大的惯性B.同一物体受的力越大，停下来就越困难，所以物体受的推力越大，则惯性越大C.不同物体比较，体积越大，惯性越大D.不同物体比较，质量越大，惯性越大【解析】惯性是物体的固有属性，它的大小只由质量大小决定，与其他因素无关，质量越大，惯性越大，A、B、C错误，D正确.【答案】 D3.关于牛顿第一定律，下列说法正确的是 ( )【导学号：43212217】A.牛顿第一定律是一条实验定律B.牛顿第一定律说明力是维持物体运动状态的原因C.惯性定律和惯性的实质是相同的D.物体的运动不需要力来维持【解析】牛顿第一定律反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律，而自然界中不受力的物体是不存在的，因此它是理想条件下的运动定律，但不是实验定律，它来源于大量真实的科学实验，但不能用真实的实验来验证，A错误；由牛顿第一定律可知，物体的运动不需要力来维持，力的本质是使物体发生形变的原因、是改变物体运动状态的原因、是使物体产生加速度的原因，B错误，D正确；惯性是物体的固有属性，惯性定律是在一定条件下物体运动遵循的规律，二者实质不同，C错误.【答案】 D4.(多选)运动着的物体，若所受的一切力突然同时消失，那么它将( )A.立即停止B. 作匀速直线运动C.惯性改变D.惯性不变【解析】因为物体在运动，当物体所受的一切外力都消失时，物体将保持原来的速度做匀速直线运动，故A错误，B正确；惯性只与质量有关，质量不变，惯性不变，与受力情况无关，故C错误，D正确.【答案】BD5.关于惯性和牛顿第一定律，下列说法中正确的是( )【导学号：43212218】A.静止的物体可能没有惯性B.速度越大的物体惯性越大C.同一物体在地球上和月球上惯性不同D.伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起【解析】惯性是物体的固有属性，与运动状态无关，故A错误；质量是惯性大小的唯一量度，与速度、环境等因素无关，故B、C错误；伽利略的斜槽实验以可靠的事实为基础并把实验探究和逻辑推理和谐地结合在一起，故D正确.【答案】 D6.如图5­1­4，冰壶在冰面运动时受到的阻力很小，可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变，我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”.这里所指的“本领”是冰壶的惯性，则惯性的大小取决于( )图5­1­4A.冰壶的速度B.冰壶的质量C.冰壶受到的推力D.冰壶受到的阻力【解析】质量是物体惯性大小的唯一量度，故冰壶的惯性大小取决于冰壶的质量，B 正确.【答案】 B7.2013年1月1日起实施的新交通法规中规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻在下列哪种情况出现时可能对人造成的伤害( )【导学号：43212219】图5­1­5A.车速太快B.车速太慢C.紧急刹车D.突然启动【解析】小汽车车速无论快慢，若车速不变，则车、人相对静止，所以不会使人受伤，故A、B选项不合题意；当紧急刹车时，车停止而人由于惯性向前冲，安全带可以防止人冲向前而受伤，故C选项符合题意；突然启动时，人会向后仰，有靠背支撑，安全带不起作用，故D不合题意.【答案】 C8.在足球场上，为了不使足球停下来，运动员带球前进必须不断用脚轻轻地踢拨足球(如图5­1­6甲).又如为了不使自行车减速，总要不断地用力蹬脚踏板(如图5­1­6乙).这些现象不正说明了运动需要力来维持吗？那为什么又说“力不是维持物体运动的原因”？甲乙图5­1­6【解析】对于这一问题，我们可以这样思考：如果足球不是在草地上滚动，而是以相同的初速度在水平的水泥地板上滚动，它将会滚出比草地上远得多的距离，这说明了由于阻力的存在才导致足球的运动状态发生了改变，足球在草地上滚动时所受阻力大，运动状态很快发生改变；足球在水泥地面上滚动时所受阻力小，运动状态改变得慢，但终究还是要停下来.在盘带足球时，人对足球施加力的作用，是克服摩擦阻力对足球产生的效果.自行车的例子也是同样的道理.【答案】见解析9.如图5­1­7所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球m.劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )【导学号：43212220】图5­1­7A.沿斜面向下的直线B.竖直向下的直线C.无规则的曲线D.抛物线【解析】由于小球处在物体M上，接触面光滑，在M滑下过程中，由于小球水平方向上不受外力作用，该方向上运动状态不会改变，原来静止，则下滑过程中，小球在水平方向上没有位移，故B正确.【答案】 B10.(多选)如图5­1­8所示，一个盛水的容器固定在一个小车上，在容器中分别悬挂和拴住一个铁球和一个乒乓球.容器中的水、铁球和乒乓球都处于静止状态.当容器随小车突然向右运动时，两球的运动状况是(以小车为参考系)( )图5­1­8A.铁球向左B.铁球向右C.乒乓球向左D.乒乓球向右【解析】因为小车突然向右运动，铁球和乒乓球都有向右运动的趋势，但由于与同体积的“水球”相比，铁球质量大、惯性大，铁球的运动状态难改变，即速度变化慢，而同体积的水球的运动状态容易改变，即速度变化快，而且水和车一起加速运动，所以小车加速运动时，铁球相对小车向左运动，A正确；同理，由于乒乓球与同体积的“水球”相比，质量小，惯性小，乒乓球相对小车向右运动，D正确.【答案】AD11.如图5­1­9所示，重球系于DC绳下端，重球下再系一根同样的BA绳，回答下列问题：【导学号：43212221】图5­1­9(1)在绳的A端慢慢增加拉力时，哪根绳先断？为什么？(2)在绳的A端突然用力一拉时，哪根绳先断？为什么？【解析】(1)当拉力缓慢增大时，AB绳的张力等于拉力，而DC绳的张力等于AB绳的拉力与重球重力的合力，DC绳承受的拉力大，故DC绳先断.(2)瞬间用力拉A端，由于重球具有保持原来静止状态的性质，对DC绳的拉力来不及变化时，AB绳由于不能承受巨大的拉力而先断裂.【答案】见解析12.在做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图5­1­10所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子怎样运动？图5­1­10【解析】首先确定本题应该用惯性知识来分析，但此题涉及的不仅仅是气泡，还有水，由于惯性的大小与质量有关，而水的质量远大于同体积气泡质量，因此水的惯性远大于气泡的惯性，当小车突然停止时，水保持向前运动的趋势远大于气泡向前运动的趋势，当水相对于瓶子向前运动时，水将挤压气泡，使气泡相对于瓶子向后运动.【答案】见解析。

5．5超重与失重1.认识超重与失重现象，知道产生超重、失重的条件．(重点)2.会用牛顿运动定律分析超重、失重问题．(重点、难点)3．能够联系实际，探究与日常生活有关的物理问题．什么是超重和失重1．超重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体重力的现象叫做超重．2．失重：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体重力的现象叫做失重．3．完全失重：物体以大小等于g的加速度竖直下落时，对悬挂物或支持物完全没有作用力的现象叫完全失重．我们常听说宇航员在太空中处于完全失重状态，是说宇航员在太空中不受重力的作用吗？提示：宇航员在太空中处于完全失重状态，是指他不会对与他接触的物体产生正压力的作用，但是他仍然受重力的作用，并且重力就是他受到的合外力．对超重现象的理解[学生用书P80]1．对超重的理解(1)物体处于超重时地球对物体的引力并没有变化，即重力并没有发生变化，变化的只是物体受到的支持力或拉力，也就是我们所说的视重比原来大了．(2)物体超重与运动状态的关系2．超重现象的说明(1)当物体加速向上运动时，设物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为F (即视重)，竖直方向上由牛顿第二定律得F －mg ＝ma ，所以F ＝mg ＋ma .(2)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a y ≠0时，则当a y 方向竖直向上时，物体处于超重状态．一质量为m 的人站在电梯中，电梯减速下降，加速度大小为13g ，g 为重力加速度，则人对电梯底部的压力为多少？[思路点拨] 解此题按以下思维流程以人为研究对象→分析受力并确定加速度方向→由牛顿第二定律列式求解→由牛顿第三定律得到压力[解析] 电梯减速下降，说明速度向下，但加速度向上，以人作为研究对象，分析受力如图，则由牛顿第二定律得：N －mg ＝ma ，所以N ＝mg ＋ma .由牛顿第三定律得人对电梯底部的压力N ′为N ′＝N ＝mg ＋ma ＝43mg . [答案] 43mg在超重现象中，物体所受的重力始终不变，只是测力计的示数(又称视重)发生了变化，好像物体的重力有所增大．物体具有向上的加速度时，处于超重状态．超重与物体的运动方向无关，所以在分析超重现象时，对加速度方向的分析是关键．1.一个站在升降机上的人，用弹簧测力计提着一条质量为1 kg 的鱼，弹簧测力计的读数为12 N ，该人的体重为750 N ，则他对升降机底板的压力为(g 取10 m/s 2)( )A ．750 NB ．762 NC ．900 ND ．912 N解析：选D.1 kg 的鱼的重力应为10 N ，而弹簧测力计的拉力为12 N ，可知鱼所受的合力F ＝(12－10) N ＝2 N ，由牛顿第二定律F ＝ma ，可知鱼此时的加速度为2 m/s 2，方向向上，也表明升降机及升降机中的人正做加速度向上的运动．将人和鱼看做一个整体可得N－(M＋m)g ＝(M＋m)a，N为地板对人向上的作用力，而人对地板的反作用力与N相等，方向向下，计算可得N＝912 N，故选D.对失重现象的理解[学生用书P80]1．对失重与完全失重的理解(1)物体处于失重和完全失重状态时，物体的重力并没有改变，改变的只是物体对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力．(2)完全失重状态不限于自由落体运动，物体只要具有竖直向下的大小等于重力加速度g 的加速度，就处于完全失重状态．(3)在完全失重状态下，由重力产生的一切现象都不存在了．如物体对水平支持面没有压力，对竖直悬绳没有拉力；不能用天平测物体的质量；液柱不产生压强；浸没在液体中的物体不受浮力等．(4)物体失重与运动状态的关系2．失重分析当物体有向下的加速度时，由牛顿第二定律得：mg－F＝ma, 所以F＝mg－ma可见：视重F比mg少ma，失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度，同时可看出，物体所受的重力也没变．一个质量为50 kg的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下面挂着一个质量为m A＝5 kg的物体A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为40 N，如图所示，g取10 m/s2，求此时人对地板的压力．[思路点拨] 解此题注意两点：(1)人、物体A、升降机三者具有相同的加速度．(2)弹簧测力计示数与A的重力的关系．[解析]依题意可知，弹簧测力计的读数为40 N，而物体A的重力G＝m A g＝50 N，显然弹簧测力计的读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体A 处于失重状态．由于人和A 以及升降机三者具有相同的加速度，因此人也处于失重状态．甲以A 为研究对象，受力分析如图甲所示．由牛顿第二定律得：m A g －T ＝m A a所以a ＝m A g －T m A ＝5×10－405m/s 2＝2 m/s 2 人的受力如图乙所示，由牛顿第二定律得Mg －N ＝Ma ，所以N ＝Mg －Ma ＝400 N 由牛顿第三定律可得，人对地板的压力为400 N ，方向向下．[答案] 400 N 向下在失重现象中，物体所受的重力始终不变．物体具有向下的加速度时，处于失重状态，失重与物体的运动方向无关．上题中，人看到测力计的示数为零，则(1)此时人对地板的压力为多少？(2)升降机的运动情况可能是什么？解析：(1)测力计示数为零，表明物体A 对悬挂物的拉力为零，此时应处于完全失重状态，a ＝g ，方向向下，故人对地板的压力也为零．(2)人和升降机有相同加速度g ，方向向下，升降机可能加速下降，也可能减速上升．答案：(1)0(2)加速下降或减速上升超重与失重的综合应用[学生用书P81]超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律应用的延续，解题时仍应抓住加速度这个关键量．具体方法是：1．分析物体运动的加速度方向；2．判断物体处于超重(或失重)状态；3．利用牛顿第二定律分析和求解．(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()A．t＝2 s时最大B．t＝2 s时最小C．t＝8.5 s时最大D．t＝8.5 s时最小[思路点拨] (1)0～4 s内物体处于超重状态，7～10 s内物体处于失重状态．(2)竖直向上的加速度最大时，压力最大，竖直向下的加速度最大时，压力最小．[解析]人受重力mg和支持力F N的作用，由牛顿第二定律得F N－mg＝ma.由牛顿第三定律得人对地板的压力大小为F′N＝F N＝mg＋ma，当t＝2 s时a有最大值，F′N最大．当t＝8.5 s 时，a有最小值，F′N最小，选项A、D正确．[答案]AD(1)不论物体处于超重还是失重状态，所受重力不变；(2)物体放到水中“变轻”，不是失重现象；(3)超、失重现象与速度方向无关，只与加速度方向有关．2.一质量为m＝40 kg的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t＝0时刻由静止开始上升，在0到6 s内体重计示数F的变化如图所示．试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？(取重力加速度g＝10 m/s2)解析：由题图可知，在t ＝0到t 1＝2 s 的时间内，体重计的示数440 N 大于mg ，故电梯应做向上的加速运动．设这段时间内体重计作用于小孩的力为F 1，电梯及小孩的加速度为a 1，根据牛顿第二定律，得：F 1－mg ＝ma 1a 1＝F 1－mg m ＝440－40040m/s 2＝1 m/s 2 在这段时间内电梯上升的高度s 1＝12a 1t 21＝12×1×22 m ＝2 m 在t 1＝2 s 到t 2＝5 s 的时间内，体重计的示数等于mg ，故电梯应匀速上升运动，速度为t 1时刻电梯的速度，即v 1＝a 1t 1＝1×2 m/s ＝2 m/s在这段时间内电梯上升的高度s 2＝v 1(t 2－t 1)＝2×(5－2) m ＝6 m在t 2＝5 s 到t 3＝6 s 的时间内，体重计的示数为320 N 小于mg ，故电梯应做减速上升运动．设这段时间内体重计作用于小孩的力为F 2，电梯及小孩的加速度为a 2，由牛顿第二定律得：F 2－mg ＝ma 2a 2＝F 2－mg m ＝320－40040m/s 2＝－2 m/s 2 在这段时间内电梯上升的总高度s 3＝v 1(t 3－t 2)＋12a 2(t 3－t 2)2＝2×(6－5) m ＋12×(－2)×(6－5)2 m ＝1 m 电梯上升的总高度s ＝s 1＋s 2＋s 3＝(2＋6＋1) m ＝9 m.答案：9 m[随堂检测][学生用书P82]1．(多选)下面关于超重与失重的判断正确的是()A．物体做变速运动时，必处于超重或失重状态B．物体向下运动，必处于失重状态C．做竖直上抛运动的物体，处于完全失重状态D．物体斜向上做匀减速运动，处于失重状态解析：选CD.判断物体是否处于超重或失重状态，就是看物体有没有竖直方向的加速度．若物体加速度向下，则处于失重状态．若物体加速度向上，则处于超重状态．A、B两项均未指明加速度方向，无法判定是否发生超重和失重．C、D两项物体加速度均向下，故处于失重状态，C项中a＝g，故完全失重．2.如图所示，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物体所受到的重力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物体受到的重力解析：选A.以A、B作为整体，上升过程只受重力作用，所以系统的加速度为g.方向竖直向下，故系统处于完全失重状态，A、B之间无弹力作用，A正确、B错．下降过程，A、B仍是处于完全失重状态，A、B之间也无弹力作用，C、D错．3.若货物随升降机运动的v－t图像如图所示(竖直向上为正)，则货物受到升降机的支持力F与时间t关系的图像可能是()A BC D解析：选B.根据v－t图像可知电梯的运动情况：加速下降→匀速下降→减速下降→加速上升→匀速上升→减速上升，根据牛顿第二定律F－mg＝ma可判断支持力F的变化情况：失重→等于重力→超重→超重→等于重力→失重，故选项B正确．4．质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(取g＝10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度加速上升；(3)升降机以5 m/s2的加速度加速下降．解析：人站在升降机中的受力情况如图所示．(1)当升降机匀速上升时，由平衡条件得：N－mg＝0所以，人受到的支持力N＝mg＝60×10 N＝600 N根据牛顿第三定律，人对体重计的压力即体重计的示数为600 N.(2)当升降机以4 m/s2的加速度加速上升时，根据牛顿第二定律得N－mg＝ma，N＝mg＋ma＝60×(10＋4) N＝840 N此时体重计的示数为840 N，人处于超重状态．(3)当升降机以5 m/s2的加速度加速下降时，根据牛顿第二定律得mg－N＝maN＝mg－ma＝60×(10－5) N＝300 N此时体重计的示数为300 N，人处于失重状态．答案：(1)600 N(2)840 N(3)300 N[课时作业][学生用书P135(单独成册)]一、单项选择题1．近年来各类运动会取得的突出成绩极大地推动了全国健身运动，小军在校秋季运动会上跳过了1.8 m的高度，夺得了男子组跳高冠军．则小军()A．在下降过程中处于失重状态B．在离地后的上升过程中处于超重状态C．起跳过程中，地面对他的平均支持力等于他的重力D．起跳过程中，地面对他的平均支持力小于他的重力解析：选A.小军在上升过程中或下降过程中加速度方向均向下，加速度等于重力加速度，故处于完全失重状态，选项A正确，B错误．起跳过程中，加速度向上，平均支持力大于重力，处于超重状态，故C、D错误．2．关于超重和失重，下列说法正确的是()A．物体处于超重时，物体一定在上升B．物体处于失重状态时，物体可能在上升C．物体处于完全失重时，地球对它的引力就消失了D．物体在完全失重时，它所受到的合外力为零解析：选B.物体处于超重时，具有向上的加速度，但其运动方向不确定，可能向上加速，也可能向下减速，选项A错误；物体处于失重或者是完全失重状态时，具有向下的加速度，可能向下加速，也可能向上减速，选项B正确；完全失重时，物体仍受到地球对它的吸引力，即受到重力的作用，合外力不为零，选项C、D错误．3.学校秋季运动会上，飞辉同学以背越式成功跳过了1.90 m，如图所示，则下列说法正确的是()A．飞辉起跳时地面对她的支持力等于她的重力B．起跳以后在上升过程中处于超重状态C．起跳以后在下降过程中处于失重状态D．起跳以后在下降过程中重力消失了解析：选C.起跳时，地面要给人一个向上的支持力，支持力的大小大于人的重力的大小，人才能够有向上的加速度，向上运动，所以飞辉起跳时地面对她的支持力大于她的重力，故A错误；起跳以后在上升过程，也是只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于完全失重状态，故B错误；下降过程中只受重力的作用，有向下的重力加速度，处于完全失重状态，故C 正确；做竖直上抛运动的物体只受到重力的作用，此时受到的加速度为重力加速度g，所以处于完全失重状态，但人受到的重力不变，故D错误．4．如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则()A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器竖直向下抛出，容器在运动中小孔向下漏水D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水解析：选D.在容器自由下落、竖直上抛，竖直下抛和斜向上抛出时，容器和水都具有重力加速度g，处于完全失重状态，水对容器底部没有压强，均不会从小孔流出，故D项正确．5．如图所示，一人站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动．下列各种情况中，体重计的示数最大的是()A．电梯匀减速上升，加速度的大小为1.0 m/s2B．电梯匀加速上升，加速度的大小为1.0 m/s2C．电梯匀减速下降，加速度的大小为0.5 m/s2D．电梯匀加速下降，加速度的大小为0.5 m/s2解析：选B.当电梯匀减速上升或匀加速下降时，电梯处于失重状态．设人受到体重计的支持力为N，体重计示数大小即为人对体重计的压力N′.由牛顿第二、第三定律可得：mg－N ＝ma⇒N＝N′＝m(g－a)；当电梯匀加速上升或匀减速下降时，电梯处于超重状态，设人受到体重计的支持力为N1，人对体重计的压力N1′，由牛顿第二、第三定律可得N1－mg＝ma⇒N1＝N1′＝m(g＋a)，代入具体数据可得B正确．二、多项选择题6．升降机的地板上放一个有盘的弹簧秤，盘中放一个质量为m的物体，当弹簧秤的示数为0.8mg时，升降机的运动情况可能是()A．加速上升B．加速下降C．减速上升D．减速下降解析：选BC.弹簧秤的示数为0.8mg，表明物体对秤盘的压力小于重力，所以物体处于失重状态，物体和升降机有向下的加速度，故可能是加速下降，也可能是减速上升，故A、D错误，B、C正确．7．以加速度a匀加速上升的电梯中，有一个质量为m的木箱，则下列说法中正确的是() A．此箱对地球的引力为m(g＋a)B．此箱对电梯的压力为m(g＋a)C．此箱受到的重力为m(g＋a)D．此箱的视重为m(g＋a)解析：选BD.木箱与电梯具有相同的加速度a，木箱所受合力为电梯的支持力与重力的合力，即N－mg＝ma，故电梯对木箱的支持力为N＝m(g＋a)．木箱处于超重状态，木箱的视重为m(g＋a)，但木箱受到的重力不变，仍为mg，木箱对地球的引力大小也为mg.故本题选B、D.8．国际空间站绕地球运动时，里面所有物体都处于完全失重状态，则在其中可以完成下列哪个实验()A．水银温度计测量温度B．做托里拆利实验C．验证阿基米德定律D．用两个弹簧测力计验证牛顿第三定律解析：选AD.物体处于完全失重状态，与重力有关的一切物理现象都消失了．托里拆利实验用到了水银的压强，由于p＝ρgh与重力加速度g有关，故该实验不能完成；阿基米德定律中的浮力F浮＝ρgV也与重力加速度g有关，故该实验也不能完成；水银温度计测温度利用了液体的热胀冷缩原理，弹簧测拉力与重力无关，故能完成的实验是A、D.9.某实验小组，利用DISC系统观察超重和失重现象．他们在学校电梯房内做实验，在电梯天花板上固定一个力传感器，测量挂钩向下，并在挂钩上悬挂一个重为10 N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上显示出如图所示图像，以下根据图像分析所得结论错误的是()A．该图像显示出了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况B．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态，从时刻t3到t4，钩码处于超重状态C．电梯可能开始在15楼，一直向下做匀变速运动D．电梯可能开始在1楼，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在15楼解析：选CD.题中图像显示了力传感器对钩码的拉力大小随时间的变化情况.0～t1，钩码受力平衡；t1～t2，拉力小于10 N，钩码处于失重状态；t2～t3，钩码受力平衡；t3～t4，拉力大于10 N，钩码处于超重状态．由以上分析可知，C、D项错误．10.原来做匀速运动的升降机内，有一个被拉伸的弹簧拉住的物块A静止在底板上，如图所示，下列情形中可能发生的是()A．如升降机向上做减速运动，物块被拉向右方B．如升降机向上做加速运动，物块被推向左边C．如升降机向下做减速运动，物块不动D．如升降机向下做加速运动，物块被拉向右方解析：选ACD.在匀速运动时，物块在水平方向受弹簧向右的拉力，能够在水平方向保持不动，说明物块受底板的摩擦力向左，与拉力平衡．当压力增大时，底板能提供的静摩擦力的最大值将增加；当压力减小时，最大静摩擦力将减小，当该力小于弹簧的拉力时，物块受到的合力向右，将向右运动．A、D两选项的加速度向下，即物块受到的支持力小于重力，是一种失重现象，这时的压力将比升降机匀速运动时小，从而导致最大静摩擦力减小，故物块可能向右运动．而当升降机加速向上时，压力增大，导致最大静摩擦力增大，但静摩擦力只提供了弹簧拉力的平衡作用，它不会自行增大，故C对而B错．三、非选择题11．某人在地面上最多能举起60 kg的物体，而在一个加速下降的电梯里最多能举起80 kg 的物体．求：(1)此电梯的加速度多大？(2)若电梯以此加速度上升，则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少？(g 取10 m/s 2) 解析：(1)站在地面上的人，最大举力为F ＝m 1g ＝60×10 N ＝600 N.在加速下降的电梯内，人的最大举力F 仍为600 N ，由牛顿第二定律得m 2g －F ＝m 2a ，所以加速度a ＝g －F m 2＝⎝⎛⎭⎫10－60080 m/s 2＝2.5 m/s 2. (2)在加速上升的电梯里，人的举力不变，同理得F －m 3g ＝m 3a所以m 3＝F g ＋a ＝60012.5kg ＝48 kg. 答案：(1)2.5 m/s 2 (2)48 kg12．一种巨型娱乐器械由升降机送到离地面75 m 的高处，然后让座舱自由落下．落到离地面30 m 高时，制动系统开始启动，座舱均匀减速，到地面时刚好停下．若座舱中某人用手托着m ＝5 kg 的铅球，取g ＝10 m/s 2，试求：(1)从开始下落到最后着地经历的总时间；(2)当座舱落到离地面35 m 的位置时，手对球的支持力是多少？(3)当座舱落到离地面15 m 的位置时，球对手的压力是多少？解析：(1)由题意可知，座舱先自由下落h 1＝75 m －30 m ＝45 m由h 1＝12gt 21得t 1＝ 2h 1g＝3 s 下落45 m 时的速度v 1＝gt 1＝30 m/s减速过程中的平均速度v ＝v 12＝15 m/s 减速时间t 2＝h 2v ＝2 s总时间t ＝t 1＋t 2＝5 s.(2)离地面35 m 时，座舱自由下落，处于完全失重状态，所以手对球的支持力为零．(3)由v 21＝2gh 1＝2ah 2得，减速过程中加速度的大小a ＝15 m/s 2⎝⎛⎭⎫或a ＝v 1t 2＝15 m/s 2 根据牛顿第二定律：F N －mg ＝ma解得：F N＝125 N根据牛顿第三定律可知，球对手的压力大小为125 N.答案：(1)5 s(2)0(3)125 N。

探究一
探究二
反思(1)由运动情况可以判断物体运动的加速度方向,再由加速
度方向可以判断物体处于超重状态还是失重状态,进而可判断物体的视重 与实重的大小关系;
(2)由物体视重和实重的大小关系可以判断物体处于超重状态还是失 重状态,由超重或失重状态可判断物体的加速度方向,由加速度方向结合运 动情况可以具体地判断物体的运动情况。
探究一
探究二
超重与失重的计算
●问题导引●
如图所示,小星家住 18 楼,每天上学、放学均要乘 垂直升降电梯上下楼。下楼时,在电梯里,开始他觉得 有种“飘飘然”的感觉,背的书包也感觉变“轻”了。快 到底楼时,他觉得自己有种“脚踏实地”的感觉,背的 书包也感觉变“重”了。每次感觉都跟这相似,这是什么原因呢?
探究一
探究二
解析:可通过以下表格对选项逐一分析:
选项 运动状态 加速度
A
静止
a=0
减速上升
B
方向竖直向下 和加速下落
C
静止
a=0
D 加速上升 方向竖直向上
结论 无超、失重现象
失重
无超、失重现象 超重
答案:BD
探究一
探究二
反思判断超重、失重状态的方法
物体究竟处于超重状态还是失重状态,可用三个方法判断: (1)从受力的角度判断。当物体所受向上的拉力(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 g 时处于完全失重状 态。 (3)从运动的角度判断。当物体加速上升或减速下降时,物体处于超重 状态;当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。