(完整)高中物理必修一超重和失重(含练习解析)

A ． 电梯匀减速上升，

加速度的大小为 2

1.0m/s B ． 电梯匀加速上升，

加速度的大小为 1.0m/s 2

C ． 电梯匀减速下降， 加速度的大小为 1.5m/s

2

D 电梯匀加速下降，

加速度的大小为 1.5m/s 【答案】 C

【解析】 A 、电梯减速上升，加速度向下，由牛顿第二定律： mg ﹣ F ma

解得 F m （ g a ） 9N

B 、电梯匀加速上升，加速度向上，由牛顿第二定

律：

F ﹣ mg ma

解得 F m （ g a ） 11N

C 、电梯匀减速下降，加速度向上，由牛顿第二定

律：

F mg

ma

解得 F m （ g a ） 11.5N

D 、电梯匀加速下降，加速度向下，由牛顿第二定

律：

mg F ma

解法一：细绳剪断时，木块仍在水中，系统仍为一个整体，只是内力改变了，故而台秤的示数不变．解法二：细绳剪断时，木块加速上升，具有竖直向上的加速度，由对发生超重、失重的发生条件、概念含义的理解，木块发生了超重现象，台秤读数变大．

【思路点拨】因为木块的密度小于水的密度，当剪断细绳时，木块会向上加速运动．与此同时，在木块的上方必然有一等体积的“水块”以同样大小的加速度向下运动，从而填补木块占据的空间，整个系统将处于失重状态．

【解析】对于“解法一” ，究其发生原因是错误地认为剪断细线后，木块虽然上升，但其排开水的体积未变，所受的浮力不变，自身的重力未变，系统的总重力也就不变，故而测力计的读数不变．此处只考虑了木块运动状态的变化而忽略了水的运动状态的变化，犯了片面性的错误．

对于“解法二” ，只单一的分析了木块由于加速上升而导致的超重现象，而遗漏了对水的运动状态的分析，误认为只是木块发生了超重，水没有发生超重或失重现象，从而作出了“台秤的读数变大”的错误结论．其实，正确的解答是：因为木块的密度小于水的密度，当剪断细绳时，木块会向上加速运动．与此同时，在木块的上方必然

有一等体积的“水块”以同样大小的加速度向下运动，从而填补木块占据的空间．又由于密度水木，则“水块”的质量必大于木块的质量，因此，木块与“水块”的整体的“重心”必然具有竖直向下的加速度，整个系统将处于失重状态．故台秤的示数必将变小．

【总结升华】此题重在考查超重、失重的发生条件、概念含义的理解，必须正确的分析木块与水的运动状态的变化特点及其关系．

举一反三

【变式1】（2015 德州市期末考）电梯给我们的生活带来了很大方便．某实验小组在电梯内利用DIS 系统观察超重和失重现象，将压力传感器放置在电梯的地板上，在传感器上放一个重为20N 的物块，如图甲所示，实验中平板电脑显示出传感器所受物块压力大小随时间变化的关系，如图乙所示．以下根据图象分析得出的结论中正确的是（）

A．从t 1时刻到t 2，物块处于失重状态

B．从时刻t 3到t 4，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

【答案】BC

【解析】A、从时该t1到t 2，物体受到的压力大于重力时，物体处于超重状态，加速度向上，故A错误；

B、从时刻t 3到t 4，物体受到的压力小于重力，物块处于失重状态，加速度向下，故B正确；

C、如果电梯开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层，那么应该从图象可以得到，压力先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，故C正确；