超重和失重专题
专题复习：超重和失重
2、在以加速度为a的匀加速上升的电梯中，有一质量为m的人，
下列说法中正确的是：
BD
A、此人对地球的吸引性为 m(g+a)
B、此人对电梯的压力为 m(g+a)
C、此人受的重力为 m(g+a)
D、此人的视重为 m(g+a)
五、小结
1、超重和失重发生在：物体在竖直方向产生加速度。
2、超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于 物体所受的重力
牛顿运动定律拓展及其应用
超重和失重
学习目标
1、了解超重现象和失重现象 2、理解超重现象和失重现象的原因 3、知道超重和失重并不是重力的增大和减小 4、知道完全失重现象
一、超重和失重
乘坐电梯时，电梯里站满了人，你还想挤一挤坐这一趟电 梯，刚跨进去，警报就响起来了，于是听到电梯里有人说：超 重了。
从顶楼下到一楼时，电梯一直都正常运行着，在到达一楼 并开始停止时，警报响了，这又是什么原因呢？
失重——物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体 所受的重力的情况称为失重现象。
超重与失重现象中，物体的重力是没有变化的。重力G依 然为mg，那么变化的是什么呢？为什么会变化呢？
二、超重和失重的解释
站在静止或者做匀速直线运动的电梯 里时，人受到重力和台称对人的支持力的 关系有：
FN G ma 0
根据牛顿第三定律，人对地板的压力的 大小也是515N，方向与地板对人的支持力的 方向相反，即竖直向下。测力计的示数表示 的是测力计受到的压力，所以测力计的示数 就是515N。
练习
1、质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶板上,在下列哪种 情况下，弹簧秤的读数最小： C
A、升降机匀速上升 B、升降机以加速度大小为g/2匀加速上升 C、升降机以加速度大小为g/2匀减速上升 D、升降机以加速度大小为g/3匀加速下降
失重超重高中物理练习题及讲解
失重超重高中物理练习题及讲解# 失重超重现象的高中物理练习题及讲解## 练习题一：失重状态下的物体题目：在一次太空旅行中，宇航员在失重状态下将一个质量为2kg的物体从舱内抛出。
假设物体在抛出时的速度为5m/s，求物体在失重状态下的动能。
解答：失重状态下，物体不受重力影响，动能的计算公式为：\[ KE = \frac{1}{2}mv^2 \]其中，\( m \) 是物体的质量，\( v \) 是物体的速度。
将题目中的数据代入公式，得：\[ KE = \frac{1}{2} \times 2 \times 5^2 = 25 \, \text{J} \] 所以，物体在失重状态下的动能为25焦耳。
## 练习题二：超重状态下的电梯题目：一个质量为60kg的人站在电梯内，电梯以2m/s²的加速度向上加速。
求此时人所感受到的重力。
解答：在超重状态下，人所感受到的重力等于其真实重力加上由于加速度产生的额外力。
真实重力为：\[ F_{\text{real}} = mg \]其中，\( m \) 是人的质量，\( g \) 是重力加速度（约9.8m/s²）。
代入数据得：\[ F_{\text{real}} = 60 \times 9.8 = 588 \, \text{N} \]由于电梯向上加速，人会感受到额外的力，这个力的计算公式为：\[ F_{\text{extra}} = ma \]代入数据得：\[ F_{\text{extra}} = 60 \times 2 = 120 \, \text{N} \]所以，人所感受到的总重力为：\[ F_{\text{total}} = F_{\text{real}} + F_{\text{extra}} =588 + 120 = 708 \, \text{N} \]## 练习题三：失重与超重的转换题目：一个质量为50kg的物体在自由落体过程中，从10m的高度开始下落。
高一物理超重失重知识点
高一物理超重失重知识点超重和失重是物理中常用的概念，涉及到天体运动、重力以及物体在不同环境中的表现等方面。
在高一物理学习中，了解超重和失重的知识点对于理解物体在不同环境中的行为非常重要。
本文将详细介绍高一物理中的超重和失重知识点。
1. 超重的概念及原因超重是指物体在受到支持力作用时，所具有的实际重力大于其重力。
具体来说，当物体在加速度为g的电梯或电梯下降时，人体所受到的支持力小于其实际重力，此时人体会感觉自身重力增大，产生压力感。
这种现象被称为超重。
造成超重的原因是受到了加速度的影响。
根据牛顿第二定律可以得知，物体所受到的力的大小与物体的质量和加速度有关，而不仅仅是物体的重力。
因此，在加速度的作用下，物体会感受到超过其重力的合力，从而产生超重感。
2. 超重的计算公式超重的计算公式为：超重力 = 物体的实际重力 - 物体的支持力超重力的计算可以通过代入实际重力和支持力的数值来进行。
需要注意的是，当物体在垂直向下的自由落体运动中时，超重力为0，因为此时物体不受到支持力。
3. 失重的概念及原因失重是指物体在无重力环境中的运动状态。
在太空中，物体所受到的重力几乎为0，因此物体将处于一种没有重力的状态，称为失重状态。
此时，物体自由运动，没有受到任何外力的影响。
造成失重的主要原因是物体所处的环境中重力的影响极小。
在地球上，失重状态可以通过在真空条件下进行的实验来模拟。
在这种情况下，物体受到的空气阻力等因素都可以忽略不计，物体将近似处于失重状态。
4. 超重和失重的实际应用超重和失重是理解天体运动、航天器设计等领域的重要概念。
在航天器发射和返回过程中，乘员将会遭遇超重和失重的状态。
了解这些状态对于设计合适的安全设备和保障乘员健康非常重要。
此外，在天体运动的研究中，超重和失重的概念也有着广泛的应用。
例如，人造卫星的轨道计算、行星运动的模拟等都需要考虑到超重和失重的影响。
总结：高一物理中的超重和失重是重要的知识点，涉及到重力、支持力以及物体在不同环境中的动力学行为等方面。
超重和失重的典型例题
超重和失重 问题 超重和失重是两个很重要的物理现象。
当物体的加速度向上时，物体对支持物的压力大于物体的重力，这种现象叫做超重；当物体的加速度向下时，物体对支持物的压力小于物体的重力，这种现象叫做失重；当物体向下的加速度为g 时，物体对支持物的压力为零，这种现象叫做完全失重。
下面通过举例说明超重和失重的有关问题。
【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图1所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m ＝4kg 的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g 取10m/s 2)：(1)当弹簧秤的示数T 1＝40N ，且保持不变．(2)当弹簧秤的示数T 2＝32N ，且保持不变．(3)当弹簧秤的示数T 3＝44N ，且保持不变． 解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg 和竖直向上的拉力T 的作用．规定竖直向上方向为正方向．当T 1＝40N 时，根据牛顿第二定律有T 1－mg ＝ma 1，则 由此可见电梯处于静止或匀速直线运动状态． (2)当T 2＝32N 时，根据牛顿第二定律有T 2－mg ＝ma 2，则式中的负号示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下．电梯加速下降或减速上升．(3)当T 3＝44N 时，根据牛顿第二定律有T 3－mg ＝ma 3，则加速度为正值表示电梯的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降．小结：当物体加速下降或减速上升时，亦即具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，亦即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态．【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g 取10m/s 2)解析：运动员在地面上能举起120kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力F ＝m 1g ＝120×10N ＝1200N ，(1)在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度对于重物：F －m 2g=m 2 a 1，则(2)当升降机以a 2=2.5m/s 2的加速度加速下降时，重物失重．对于重物， 点拨：题中的一个隐含条件是：该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量，它是由运动员本身的素质决定的，不随电梯运动状态的改变而改变．【例3】如图3所示，是电梯上升的v ～t 图线，若电梯的质量为100kg ，则承受电梯的钢绳受到的拉力在0～2s 之间、2～6s 之间、6～9s 之间分别为多大？(g 取10m/s 2)解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据v －t 图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图3所示：(1)由v －t 图线可知，0～2s 内电梯的速度从0均匀增加到6m/s ，其加速度a 1＝(v t －v 0)/t ＝3m/s 2由牛顿第二定律可得F 1－mg ＝ma 1 解得钢绳拉力 F 1＝m(g ＋a 1)＝1300 N(2)在2～6s 内，电梯做匀速运动．F 2＝mg ＝1000N(3)在6～9s 内，电梯作匀减速运动，v 0＝6m/s ，v t ＝0，加速度a 2＝(v t －v 0)/t ＝－2m/s 2由牛顿第二定律可得F 3－mg ＝ma 2，解得钢绳的拉力F 3＝m (g ＋a 2)＝800N ．点拨：本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况，而电梯的运动情况则由图象给出．要学会从已知的v ～t 图线中找出有关的已知条件．F mg图1 图3小结：从计算结果来看吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度无关，而与它的加速度有关，即超失重的条件是看物体运动的加速度而不是看物体运动的速度。
高中物理分类题型训练：超重和失重
超重和失重①实重和视重——实重：指物体实际所受的重力，物体所受的重力不会因物体运动状态的改变而改变视重：用弹簧测力计测量物体重力时，弹簧测力计的示数叫作物体的视重注意：超重和失重都是视重的改变，实重不变②超重和失重——超重：视重>实重失重：视重<实重完全失重：视重=0③超重与失重的运动学特征超重——物体有竖直向上的加速度（与速度方向无关）在竖直方向上根据牛顿第二定律有ma mg F =-，得mgma mg F >+=失重——物体由竖直向向的加速度（与速度方向无关）在竖直方向上根据牛顿第二定律有ma F mg =-，得mgma mg F <-=完全失重——物体有竖直向下的加速度且加速度g a =方向竖直向下（对应运动：自由落体、竖直上抛等）注：超重和失重现象只与物体加速度有关，与物体的速度无关；完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会消失，如单摆停摆、浸在水中的物体不再受浮力等一、对超重、实重和完全失重的理解分析【习题1】下列关于超重和失重的说法中，正确的是（）A、物体处于超重状态时，其重力增加了B、物体处于完全失重状态时，其重力为零C、物体处于超重或失重状态时，其惯性比处于静止时增加或减小了D、物体处于超重或失重状态时，其重力都没有变化【习题2】某校把跳长绳作为一项常规运动项目，其中一种运动方式为，一支队伍抽12人一起进长绳，计同步一起跳的个数，在2021年的比赛中该校2023届潮勇班一次性跳了59下并打破纪录，根据跳绳的过程中情景，下列说法正确的是（）A、学生起跳离开地面前的瞬间，学生受到的重力与地面对学生的支持力大小相等B、学生起跳离开地面前的瞬间，学生处于失重状态C、学生起跳离开地面前的瞬间，学生对地面的压力与地面对学生支持力大小相等D、学生从最高点开始下落的过程中，先处于完全失重，再处于超重最后再处于失重状态【习题3】“长征二号”遥十二运载火箭成功将载有三名航天员的“神舟十三号”飞船送入预定轨道，并顺利实现其与“天和”核心舱对接.下列说法正确的是（）A.载人飞船加速上升过程中，三名航天员均处于失重状态B.对接过程中，神舟飞船与“天和”核心舱均可看成质点C.飞船环绕地球运行过程中，航天员对核心舱有压力作用D.王亚平“太空欢乐球”实验中，泡腾片在水球内产生的气泡没有离开水球，是由于气泡及水球处于完全失重状态【习题4】如图甲所示，某电工正在液压升降梯上作业，图乙为升降梯的力学模型简图，剪叉支架AB 和CD 支撑轿厢完成任务后，升降梯缓慢送该电工下降的过程中（）A、该电工处于失重状态B、轿厢对剪叉支架AB 的压力逐渐增大C、剪叉支架AB 对轿厢的支持力等于轿厢的重力D、液压升降梯对水平地面的压力逐渐减小【习题5】近几年，极限运动越来越受到年轻人的喜欢，其中“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动.如图所示，弹性轻绳的上端固定在0点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的力传感器相连，传感器示数为1400N.打开扣环，从A 点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B 点上升到最高位置C 点，在B 点时速度最大.人与装备的总质量为70kg（可视为质点）.不计空气阻力，重力加速度g 取210s m ，则下列说法正确的是（）A、在C 点，人处于超重状态B、在B 点，人所受合力最大C、打开扣环瞬间，人的加速度大小为210s m D、从A 点到B 点上升过程中，人的加速度不断减小【习题6】如图所示，台秤置于水平面上，盛有水的容器置于台秤托盘上，容器中水面下有一乒乓球通过轻绳连接，轻绳下端固定在容器底部，整个装置处于静止状态，若轻绳突然断裂，乒乓球在水面下上升过程中，台秤的示数与静止时相比（）A.减小 B.增大 C.不变 D.条件不足，无法判断【习题7】某次救灾演习中，救援直升机悬停在空中，机上工作人员将装有救灾物资的箱子投出，已知箱子下落的初速度为零，下落过程中箱子所受的空气阻力不计，箱子始终保持投放时的状态，则下落过程中，以下说法正确的是（）A.物资处于超重状态B.物资仅受重力作用C.物资受箱子的支持力逐渐减小D.由静止开始，箱子在连续相同的时间内位移比为1：2：3【习题8】对超重和失重理解正确的是（）A.超重就是物体的重力增加了B.只有在地球表面才会有超重和失重的情况C.物体完全失重时，不会受到重力的作用D.自由落体运动是一种完全失重的状态二、超重、失重的有关计算【习题1】在竖直运动的电梯内的地板上放置一个体重计，一位质量为50kg 男学生站在体重计上，在电梯运动过程中的某时刻，该男学生发现体重计的示数如图所示.重力加速度g 取210s m ，则该时刻（）A、男学生的重力为400NB、电梯一定在竖直向下运动C、电梯的加速度大小为22s m ，方向一定竖直向下D、男学生对体重计的压力小于体重计对他的支持力【习题2】下列实例属于超重现象的是A、跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动过程中B、火箭点火后加速升空C、举重运动员托举杠铃保持静止D、被推出的铅球在空中运动【习题3】原来做匀速运动的升降机内有一被伸长弹簧拉住的具有一定质量的物体A 静止在地板上，如图所示，现发现A 突然被弹簧拉向右方，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.由此可判断，此时升降机做的运动可能是（）A.加速上升 B.减速上升 C.加速下降 D.减速下降【习题4】2021年12月9日，在中国空间站首次太空授课中，王亚平做了浮力伴随重力消失的实验：在微重力的空间站中，浮力几乎消失，乒乓球在水中不会上浮（如图甲）.假设在地面进行如图乙所示的实验：弹簧上端固定在烧杯口的支架上端，下端悬挂重为G 的铁球浸没在水里，弹簧的拉力为F，将整个装置由静止释放，在装置稳定自由下落的过程中（铁球始终浸没在水中），不计空气阻力，弹簧的拉力为'F ，则（）A.'F =G B.'F >G C.'F =F D.'F =0【习题5】某人在以a=0.5m/s²的加速度匀加速下降的升降机中最多可举起m=90kg 的物体，则此人在地面上最多可举起多少kg 的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m=40kg 的物体，则此升降机上升的加速度为多大？（g 取210s m ）【习题6】如图所示，倾斜索道与水平面的夹角θ=37°，若载人轿厢沿索道向上的加速度为25s m ，人的质量为50kg，且人相对轿厢静止.210s m g ，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求：（1）人对轿厢的压力大小；（2）人受到摩擦力的大小.三、超重、失重的图像问题【习题1】在学习了超重失重之后，老师让小张同学站在测力板上，做下蹲和起立的动作，通过力传感器采集的图像如图所示，下列说法正确的是（）A.AB 段为起立过程，BC 段为下蹲过程B.B.AC 段为下蹲过程，DE 段为起立过程C.起立过程的最大加速度约为27.6s m 、此时处于超重状态D.下蹲过程的最大加速度约为27.6s m ，此时处于失重状态【习题2】如图甲所示，质量为m=60kg的同学，双手抓住单杠做引体向上，他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g 取210s m ，由图像可知（）A.t=0.5s 时，他的加速度约为23s m B.t=0.4s 时，他正处于超重状态C.t=1.1s 时，他受到单杠的作用力的大小约为618ND.t=1.5s 时，他正处于超重状态【习题3】广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600m，游客乘坐观光电梯大约一分钟就可以到达观光平台.若电梯简化成只受重力与绳索拉力，已知电梯在t=0时由静止开始上升，a-t 图像如图所示，则下列相关说法正确的是（）A.t=4.5s 时，电梯处于失重状态B.t=57s 时，电梯里游客处于失重状态C.t=59.5s 时，电梯处于超重状态D.5～55s 时间内，绳索拉力最小【习题4】某物理探究小组，利用f（x）系统探究超重、失重现象.他们用电动机牵引箱体，在箱体的底部放置一个压力传感器，在传感器上放一个质量为0.5kg 的物块（210s m g ）如图甲所示，实验中计算机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，以下结论中正确的是（）A.从t 到t 时刻，物块处于先失重后超重状态B.从3t 到4t 时刻，物块处于先超重后失重状态C.箱体可能开始静止，然后先加速向下运动，接着匀速，再减速，最后停在最低点D.箱体可能开始向上匀速运动，然后向上加速，接着匀速，再减速，最后停在最高点。
【2024寒假分层作业】专题15 超重失重、等时圆和动力学两类基本问题(解析版)
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【答案】D【详解】ABD．杯子跟水做斜抛运动、自由落体运动、下抛运动时都只受重力，处于完全失重状态，杯子与水相对静止，因此不会有水漏出，AB 错误，D 正确；C ．杯子向下做匀速运动，处于平衡状态，水受重力，会漏出，C 错误。
故选D 。
【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。
超重与失重汇总课件
超重失重在太空探索中的作用
导航与控制
在太空探索中，超重失重研究 对于航天器的导航和控制具有 重要作用，例如通过重力场的 变化来精确控制航天器的姿态
和轨道。
生命保障
超重失重研究可以帮助更好地了解 在太空环境中人体的生理变化，为 宇航员在太空中的生命保障提供支 持。
科学研究
超重失重研究可以帮助科学家更好 地了解宇宙中的物质分布、星体演 化等科学问题。
03
相对论中的失重
当物体在强引力场中时，根据爱因斯坦的相对论效应，物体会出现“引
力质量”减少的现象，从而使得物体所受重力减小，产生失重现象。
量子力学与超重失重现象
量子力学 量子力学是研究物质和能量在极小尺度上的行为的物理学 分支。在量子力学中，物体的位置和能量不再是经典物理 学中的连续值，而是具有量子化的特性。
02
超重与失重的实验验证
实验一：电梯升降实验
总结词
通过实际乘坐电梯，观察和体验超重和失重的感觉，验证了超重和失重的存在。
详细描述
在电梯向上加速和向下减速时，乘客会感到超重，因为需要更大的力量才能保 持站立；而在电梯向下加速和向上减速时，乘客会感到失重，因为身体感觉轻 盈，难以维持平衡。
实验二：蹦极跳实验
用弹簧秤悬挂一物体，在静止状态下读取读数，得到物体的重力。
将物体向上加速或向下减速，观察弹簧秤的读数变化，即可判断物体是否处于超重 或失重状态。
超重与失重的物理模型
模型二：牛顿第二定律法
根据牛顿第二定律，物体受到的合力等于其质量乘以加速度。
当物体向上加速或向下减速时，加速度方向与重力方向相反，物体受到的合力小于重力，即 处于超重状态；反之，当物体向下加速或向上减速时，加速度方向与重力方向相同，物体受 到的合力大于重力，即处于失重状态。
超重和失重·典型例题解析
超重和失重·典型例题解析【例1】竖直升降电梯天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图24－1所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m＝4kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10m/s2)：(1)当弹簧秤的示数T1＝40N，且保持不变．(2)当弹簧秤的示数T2＝32N，且保持不变．(3)当弹簧秤的示数T3＝44N，且保持不变．解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg和竖直向上的拉力T的作用．规定竖直向上方向为正方向．(1)当T1＝40N时，根据牛顿第二定律有T1－mg＝ma1，解得这时电梯的加速度＝－＝－×＝，由此可见，电梯处于a404104m/s0 12 T mgm1静止或匀速直线运动状态．(2)当T 2＝32N 时，根据牛顿第二定律有T 2－mg ＝ma 2，解得这时电梯的加速度＝＝＝－．式中的负号表a 2m /s 22T mg m m s 2232404--/ 示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下．电梯加速下降或减速上升．(3)当T 3＝44N 时，根据牛顿第二定律有T 3－mg ＝ma 3，解得这时电梯的加速度＝＝－＝．为正值表示电梯a 44404m /s 1m /s a 3223T mg m 3-的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降．点拨：当物体加速下降或减速上升时，亦即具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，亦即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态．【例2】举重运动员在地面上能举起120kg 的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg 的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s 2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g 取10m/s 2)解析：运动员在地面上能举起120kg 的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力F ＝m 1g ＝120×10N ＝1200N ，在运动着的升降机中只能举起100kg 的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度对于重物，－＝，所以＝＝－×＝；F m g m a a 120010010100m /s 2m /s 221122F m g m -22当升降机以2.5m/s 2的加速度加速下降时，重物失重．对于重物，m g F m a m 120010 2.5kg 160kg 3323－＝，得＝＝－＝．F g a -2点拨：题中的一个隐含条件是：该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量，它是由运动员本身的素质决定的，不随电梯运动状态的改变而改变．如图所示，将一个质量为m的物体，放在台秤盘上一个倾角为α的光滑斜面上，则物体下滑过程中的示数与未放m时比较将（）A．增加mg B．减少mgC．增加mgcos2αD．减少mg2（1+sin2α）答案未放m时，对斜面体受力分析，受总重力和支持力，平衡时，有N-Mg=0 ①加速下滑时，对物体和斜面体整体受力分析，受总重力、支持力和静摩擦力，根据牛顿第二定律，竖直方向：（M+m）g-N′=masinα②水平方向：f=macosα③对物体受力分析，受重力和支持力，根据牛顿第二定律，有mgsinα=ma ④有由①②③④得到：N′-N=mg-masinα=mg-mg（sinα）2=mgcos2α，所以台秤的示数与未放m时比较将增加mgc 故选C．【例3】如图24－2所示，是电梯上升的v～t图线，若电梯的质量为100kg，则承受电梯的钢绳受到的拉力在0～2s之间、2～6s之间、6～9s之间分别为多大？(g取10m/s2)解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据v－t图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解对电梯的受力情况分析如图24－2所示：(1)由v－t图线可知，0～2s内电梯的速度从0均匀增加到6m/s，其加速度a1＝(v t－v0)/t＝3m/s2由牛顿第二定律可得F1－mg＝ma1解得钢绳拉力F1＝m(g＋a1)＝1300 N(2)在2～6s内，电梯做匀速运动．F2＝mg＝1000N(3)在6～9s内，电梯作匀减速运动，v0＝6m/s，v t＝0，加速度a2＝(v t－v0)/t＝－2m/s2由牛顿第二定律可得F3－mg＝ma2，解得钢绳的拉力F3＝m(g＋a2)＝800N．点拨：本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况，而电梯的运动情况则由图象给出．要学会从已知的v～t图线中找出有关的已知条件．【问题讨论】在0～2s内，电梯的速度在增大，电梯的加速度恒定，吊起电梯的钢绳拉力是变化的，还是恒定的？在2～6s内，电梯的速度始终为0～9s内的最大值，电梯的加速度却恒为零，吊起电梯的钢绳拉力又如何？在6～9s内，电梯的速度在不断减小，电梯的加速度又是恒定的，吊起电梯的钢绳拉力又如何？请你总结一下，吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度有关，还是与它的加速度有关？【例4】如图24－3所示，在一升降机中，物体A置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体A恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是[ ] A．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变B．因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用C．因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其它力不变D．物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其它力的作用点拨：(1)当物体以加速度g向下做匀加速运动时，物体处于完全失重状态，其视重为零，因而支持物对其的作用力亦为零．(2)处于完全失重状态的物体，地球对它的引力即重力依然存在．答案：D【例5】如图24－4所示，滑轮的质量不计，已知三个物体的质量关系是：m1＝m2＋m3，这时弹簧秤的读数为T．若把物体m2从右边移到左边的物体m1上，弹簧秤的读数T将[ ] A．增大B．减小C．不变D．无法判断点拨：(1)若仅需定性讨论弹簧秤读数T的变化情况，则当m2从右边移到左边后，左边的物体加速下降，右边的物体以大小相同的加速度加速上升，由于m1＋m2＞m3，故系统的重心加速下降，系统处于失重状态，因此T＜(m1＋m2＋m3)g．而m2移至m1上后，由于左边物体m1、m2加速下降而失重，因此跨过滑轮的连线张力T0＜(m1＋m2)g；由于右边物体m3加速上升而超重，因此跨过滑轮的连线张力T0＞m3g．(2)若需定量计算弹簧秤的读数，则将m1、m2、m3三个物体组成的连接体使用隔离法，求出其间的相互作用力T0，而弹簧秤读数T＝2T0，即可求解．答案：B跟踪反馈1．金属小筒的下部有一个小孔A ，当筒内盛水时，水会从小孔中流出，如果让装满水的小筒从高处自由下落，不计空气阻力，则在小筒自由下落的过程中[ ]A ．水继续以相同的速度从小孔中喷出B ．水不再从小孔中喷出C ．水将以较小的速度从小孔中喷出D ．水将以更大的速度从小孔中喷出2．一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为T ，有一个体重为G 的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下．若G ＞T ，要使下滑时绳子不断，则运动员应该[ ]A ．以较大的加速度加速下滑B ．以较大的速度匀速下滑C ．以较小的速度匀速下滑D ．以较小的加速度减速下滑3．在以4m/s 2的加速度匀加速上升的电梯内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg 的物体(g 取10m/s 2)，则[ ]A ．天平的示数为10kgB ．天平的示数为14kgC ．弹簧秤的示数为100ND ．弹簧秤的示数为140N4．如图24－5所示，质量为M 的框架放在水平地面上，一根轻质弹簧的上端固定在框架上，下端拴着一个质量为m 的小球，在小球上下振动时，框架始终没有跳起地面．当框架对地面压力为零的瞬间，小球加速度的大小为[ ]A gBC 0D ．．．．()()M m gmM m g m-+参考答案：1．B 2．A 3．AD 4．D。
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超重和失重
核心问题：
1、什么叫“重”，什么叫超重，为什么名为超重？什么叫失重，为什么名为失重？
2、在地表附近，重力究竟有没有变？
本质上是人类的经典错觉之一。
【例1】、.弹簧秤的秤钩上挂一个质量为1kg的物体，求：在下列情况下，弹簧秤的读数各为多大?
(1) 以2m/s2的加速度沿竖直方向匀加速上升；
(2) 以2m/s2的加速度沿竖直方向匀减速下降；
(3) 以1m/s2的加速度沿竖直方向匀减速上升；
(4) 以1m/s2的加速度沿竖直方向匀加速下降。
思考：超重、失重现象都与的方向无关，只与的方向有关。
【例2】、三个质量均为m的物体，分别沿三个质量均为M且倾角均为θ的固定斜面下滑；但甲减速下滑，乙加速下滑，丙匀速下滑，且甲、乙的加速度大小相等，则：( ) A．减速下滑时对地的压力最大
B．三种情况对地的压力一样大
C．甲、乙两种情况下，m所受摩擦力一样大
D．甲、乙两种情况下，地面所受摩擦力一样大
思考：可能什么原因使甲、乙、丙三个物体的下滑情形不一样？
【例3】、某人在地面上最多能举起质量为60kg的物体，而在一个加速下降的电梯内，最多能举起80kg的物体，电梯的加速度为多大？如果电梯以同样大小的加速度加速上升，则他在电梯中最多能举起质量为多少的重物？
思考：该人在举重时，其保持不变的物理量有哪些？
【例4】、某大学航空航天工程专业的大学生参加“低重力学生飞行机会计划”，进行不受引力影响的实验。
实验时，将飞机开到空中后，让其自由下落，以模仿一种无重力的环境，每次下落过程中，可以获得25s之久的零重力的状态．若飞机离地面的高度不得低于500m，大学生们最大可以承受的支持力为重力的两倍，则飞机的飞行高度至少应为多少米?
思考：题中的“飞机离地面的高度不得低于500m”有何参考价值？
★课后训练
1．关于超重和失重,下列说法中正确的是：………………………………( ) A．超重就是物体受的重力增加了
B．失重就是物体受的重力减少了
C．完全失重就是物体一点重力都不受了
D．不论超重或失重甚至完全失重,物体所受重力是不变的
2．下列哪个说法是正确的…………………………………………………（）A．游泳运动员仰卧在水面静止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．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
D．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
3．下列实例属于超重现象的是：……………………………………………（）A．火箭点火后加速升空B．汽车驶过拱形桥顶端
C．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动D．荡秋千的小孩通过最低点
4．某人站在一台秤上，在他下蹲的过程中，台秤示数：……………………( ) A．一直变小，最后等于它的重力
B．一直变大，最后等于它的重力
C．先变小，后变大，最后等于它的重力
D．先变大，后变小，最后等于他的重力
5．在密封的盒子内装有一个质量为m的金属球，球刚好能在盒内自由活动。
若将
盒子在空气中竖直向上抛出，如果空气阻力不能忽略，则抛出后上升、下降过程中：A．上升、下降时对盒无压力………………………………………………( ) B．上升、下降时均对盒底有压力
C．上升时对盒底有压力，下降时对盒顶有压力
D．上升时对盒顶有压力，下降时对盒底有压力
6．质量为m的物体放置在升降机底板上，下述结论中正确的有………（）A．当升降机匀速上升时，物体所受合外力等于mg
B．当升降机匀速下降时，物体受到支持力小于mg
C．当升降机以加速度a上升时，物体所受合外力等于ma
D．当升降机以加速度g加速上升时，物体对底板作用力大小等于2mg
7．把一个质量为0.5kg 的物体挂在弹簧秤下，在电梯中看到弹簧秤的示数是3N ，则可知电梯的运动情况可能是：………………………………………( )
A ．以4m/s 2的加速度加速上升
B ．以4m/s 2的加速度减速上升
C ．以4m/s 2的加速度加速下降
D ．以4m/s 2的加速度减速下降
8．原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的、具有一定
质量的物体A 静止在地板上，如右图所示，现发现A 突然被弹簧拉向
右方。
由此可判断，此时升降机的运动可能是：…………( )
A ．加速上升
B ．减速上升
C ．加速下降
D ．减速下降
9．在轨道上运行的人造地球卫星中，下述哪些仪器一定不能使用………( )
A ．天平
B ．弹簧秤
C ．水银温度计
D ．水银气压计
10．如右图所示，质量为M 的箱子静止在水平地面上，箱顶上用
质量不计的弹簧挂有一质量为m 的物体，将物体拉下一小段距离，
然后静止释放，物体便上下振动，若空气阻力不计，则物体在振
动中，箱子对地面压力大小将：……………………………………………( )
A ．不会小于（m+M ）g
B ．不会等于（m+M ）g
C ．不会大于（m+M ）g
D ．会等于（m+M ）g
11．一电梯从静止开始上升，挂在电梯顶板下的弹簧秤上悬吊着一个质量为3kg 的物体，前5s 内弹簧秤示数为36N ，第2个5s 内，弹簧秤示数为30N ，最后5s 内弹簧秤示数为24N,且第15s 末电梯停止。
你能从观察到的这些数据求出电梯上升的高度吗?请列式说明。
12．空间探测器从某一星球表面竖直升空，已知探测器质量为1500kg （发动机推动力为恒力）。
探测器升空后发动机因故障突然关闭，如图是探测器从升空到落回星球表面的速度随时间变化的图线，则根
据图象求出：
(1) 探测器在星球表面达到的最大高度；
(2) 星球表面的重力加速度；
(3) 发动机的推力。
13
．锦江乐园中的“超重失重”游艺机。
用电梯把载有乘客的座舱送到大约二十几
层的高度，然后让座舱自由下落(设乘客的平均体重为50kg)，落到一定位置时，制动系统开始启动, 座舱匀减速运动到地面时刚好停下。
已知座舱开始下落的高度为76m，当下落到离地28m时开始制动。
则：
（1）当座舱落到离地高度50m的位置时, 座舱对人的支持力多大?
（2）当座舱落到离地高度15m的位置时, 座舱对某人的支持力多大?
14．质量为20kg的物体，置于在竖直方向运
动的水平实验台上，从静止开始运动，运动中
它对桌面的压力随时间的变化关系如下图所
示，求：
(1) 第7s末物体的速度；
(2) 头7s内的位移。