暑期预读课程11·《超重与失重》 讲义--（2019） 新人教版高中物理必修一（学生教师版）.rar

1 / 4新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 11 课时课时：超重与失重：超重与失重知识透视知识透视一、超重和失重的概念1.超重：视重大于实重的现象叫作超重现象。2.失重：视重小于实重的现象叫作失重现象。3.完全失重：视重为零的状态。二、超重和失重理解1超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化（即“视重”发生变化）。2只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。3尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于 ma。5物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系。三、加速度方向与物体所处状态的关系。加速度超重、失重视重 Fa=0不超重、不失重F=mga 的方向竖直向上超重F=m（g+a）a 的方向竖直向下失重F=m（ga）a=g，竖直向下完全失重F=0特别提醒：不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。四、超重和失重现象的判断“三”技巧（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 2 / 4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。【典型例题 1】（2019浙江温州月考）如图所示，质量为 m 的人站在竖直观光电梯中，如果电梯运动的加速度大小为 a，电梯地板对人的支持力为 Fmg+ma，则可能的情况为（ ）A电梯以加速度 a 向下加速运动B电梯以加速度 a 向上加速运动C电梯以加速度 a 向上减速运动D以上三项都不正确【典型例题 2】(2020吉林模拟)某人在地面上最多可举起 50 kg 的物体，他在竖直向上运动的电梯中最多举起了 60 kg 的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向为(g 取 10 m/s2)( )A.2 m/s2竖直向上 B. m/s2竖直向上53C.2 m/s2竖直向下 D. m/s2竖直向下53变式精选变式精选1.关于超重和失重的下列说法中，正确的是( )A.超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C.物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化2.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作。下列 Ft 图象能反映体重计示数随时间变化的是( ) 3 / 43.如图所示，里约奥运会男子跳高决赛中，加拿大运动员德劳因突出重围，以 2 米 38 的成绩夺冠，则( )A.德劳因在最高点处于平衡状态B.德劳因起跳以后在上升过程中处于失重状态C.德劳因起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力D.德劳因在下降过程中处于超重状态4.（2019浙江省普通高中学业水平考试）如图所示，在近地圆轨道环绕地球运行的“天宫二号”的实验舱内，航天员景海鹏和陈冬在向全国人民敬礼时（ ）A不受地球引力B处于平衡状态，加速度为零C处于失重状态，加速度约为 gD底板的支持力与地球引力平衡5.（2019浙江省台州市联谊五校期中）摩天轮是游乐项目之一，乘客可随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）A在最高点，乘客处于超重状态B在最低点，乘客重力小于他所受到的支持力C摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变D从最高点向最低点转动的过程中，座椅对乘客的作用力不做功6.（2021 浙江宁波期末） 如图所示是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景，则下列说法正确的是（）A. 火箭对向下喷射气体的作用力小于喷射气体对火箭的作用力B. 火箭对向下喷射气体的作用力先产生，喷射气体对火箭的作用力后产生C. 喷射气体对火箭向上的作用力大于火箭的重力D. 发射过程火箭处于失重状态7.（2021 浙江杭州期末）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 4 / 4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大了，这一现象表明（）A. 电梯一定是在下降B. 电梯一定是在上升C. 电梯的加速度方向一定是向下D. 电梯的加速度方向一定是向上8.（2021 湖南张家界期末）一只小鸟飞来停在一根细树枝上，随树枝上下晃动，小鸟从最低点运动到最高点的过程中（）A. 受到的重力先增大后减小B. 一直处于超重状态C. 先失重后超重D. 先超重后失重9.（2021 广东湛江期末）如图所示，电梯使用电动机通过钢丝绳把供人乘坐的轿厢在高低楼层之间来回运动，设某次人与轿厢的总重力为 G，钢丝绳的拉力为 T，忽略绳重平衡链重力，则下列说法正确的是 （）A. 电梯在减速上升时，人在电梯中处于失重状态，GTB. 电梯在加速上升时，人在电梯中处于超重状态，GTD. 电梯在匀速上升时，人在电梯中处于平衡状态，GT10.（2020 江苏扬州期末） 如图所示，小明同学站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动下列各种情境中，体重计示数最大的是（）A. 电梯匀速上升B. 电梯加速上升C. 电梯减速上升D. 电梯加速下降 1 / 6新人教版高中物理必修 1 暑期预读课程（2021）第第 11 课时课时：超重与失重：超重与失重知识透视知识透视一、超重和失重的概念1.超重：视重大于实重的现象叫作超重现象。2.失重：视重小于实重的现象叫作失重现象。3.完全失重：视重为零的状态。二、超重和失重理解1超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化（即“视重”发生变化）。2只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。3尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于 ma。5物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向，与速度的大小和方向没有关系。三、加速度方向与物体所处状态的关系。加速度超重、失重视重 Fa=0不超重、不失重F=mga 的方向竖直向上超重F=m（g+a）a 的方向竖直向下失重F=m（ga）a=g，竖直向下完全失重F=0特别提醒：不论是超重、失重、完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。四、超重和失重现象的判断“三”技巧（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 2 / 6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。【典型例题 1】（2019浙江温州月考）如图所示，质量为 m 的人站在竖直观光电梯中，如果电梯运动的加速度大小为 a，电梯地板对人的支持力为 Fmg+ma，则可能的情况为（ ）A电梯以加速度 a 向下加速运动B电梯以加速度 a 向上加速运动C电梯以加速度 a 向上减速运动D以上三项都不正确【答案】B【解析】人的加速度Fmgaam ，方向向上，所以电梯以加速度a向上加速运动或电梯以加速度a向下减速运动，故选项 B 正确，A、C、D 错误。【典型例题 2】(2020吉林模拟)某人在地面上最多可举起 50 kg 的物体，他在竖直向上运动的电梯中最多举起了 60 kg 的物体，据此判断此电梯加速度的大小和方向为(g 取 10 m/s2)( )A.2 m/s2竖直向上 B. m/s2竖直向上53C.2 m/s2竖直向下 D. m/s2竖直向下53【答案】D【解析】由题意分析知，此人最大的举力为 Fmg5010 N500 N。他在竖直向上运动的电梯中最多举起了 60 kg 的物体，知物体处于失重状态，则由牛顿第二定律得，mgFma，解得 amgFm m/s2 m/s2，方向竖直向下。60 105006053 3 / 6变式精选变式精选1.关于超重和失重的下列说法中，正确的是( )A.超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B.物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用C.物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化【答案】D2.如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作。下列 Ft 图象能反映体重计示数随时间变化的是( )【答案】C【解析】体重计的示数等于人所受支持力的大小，下蹲过程人的速度从 0 开始最后又回到 0，因此人先加速运动后减速运动，加速度方向先向下后向上，即先失重后超重，所以支持力先小于重力，后大于重力，因此选项 C 正确。3.如图所示，里约奥运会男子跳高决赛中，加拿大运动员德劳因突出重围，以 2 米 38 的成绩夺冠，则( )A.德劳因在最高点处于平衡状态B.德劳因起跳以后在上升过程中处于失重状态C.德劳因起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力D.德劳因在下降过程中处于超重状态【答案】B【解析】起跳以后，无论是在上升过程、下落过程，还是在最高点，德劳因的加速度始终向下，所以他处于失重状态，故 A、D 错误，B 正确；起跳时德劳因的加速度方向向上，地面对他的支持力大于他受到的重力，故 C 错误。4.（2019浙江省普通高中学业水平考试）如图所示，在近地圆轨道环绕地球运行的“天宫二号”的实验舱内，航天员景海鹏和陈冬在向全国人民敬礼时（ ）A不受地球引力B处于平衡状态，加速度为零 4 / 6C处于失重状态，加速度约为 gD底板的支持力与地球引力平衡【答案】C【解析】天宫二号做匀速圆周运动时宇航员处于完全失重状态。此时仍受到地球引力作用，只不过引力恰好充当向心力，向心加速度近似等于 g；此时人对地板没有压力，底板对人也没有支持力，故 C正确，ABD 错误。5.（2019浙江省台州市联谊五校期中）摩天轮是游乐项目之一，乘客可随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列叙述正确的是（ ）A在最高点，乘客处于超重状态B在最低点，乘客重力小于他所受到的支持力C摩天轮转动过程中，乘客的机械能保持不变D从最高点向最低点转动的过程中，座椅对乘客的作用力不做功【答案】B【解析】A 项：在最高点时，加速度向下，故乘客处于失重状态，故 A 错误；B 项：在最低点，乘客合外力向上，故重力小于他所受到的支持力，故 B 正确；C 项：摩天轮转动过程中，乘客的动能不变，重力势能时刻发生改变，故机械能始终变化，故 C 错误；D 项：从最高点向最低点转动的过程中，座椅的作用力向上，故座椅对乘客的作用力做负功，故 D 错误。6.（2021 浙江宁波期末） 如图所示是我国用长征火箭发射“嫦娥一号”卫星时的壮观情景，则下列说法正确的是（）A. 火箭对向下喷射气体的作用力小于喷射气体对火箭的作用力B. 火箭对向下喷射气体的作用力先产生，喷射气体对火箭的作用力后产生C. 喷射气体对火箭向上的作用力大于火箭的重力D. 发射过程火箭处于失重状态【答案】C【解析】火箭对向下喷射气体的作用力与喷射气体对火箭的作用力为作用力和反作用力，根据牛三律作用力与反作用力性质：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，故 A 错误；火箭对向下喷射气体的作用力与喷射气体对火箭的作用力为作用力和反作用力，根据牛三律作用力与反作用力性质：作用力和反作用力同时产生，同时消失，故 B 错误；火箭向上发射，即火箭有向上的加速度，根据牛二律火箭合力与加速度方向相同，故火箭合力向上，所以喷射气体对火箭向上的Fma 5 / 6作用力大于火箭的重力，故 C 正确；火箭上升，加速度向上。失重时加速度向下，超重时加速度向上，故 D 错误；故选 C。7.（2021 浙江杭州期末）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大了，这一现象表明（）A. 电梯一定是在下降B. 电梯一定是在上升C. 电梯的加速度方向一定是向下D. 电梯的加速度方向一定是向上【答案】D【解析】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大了，弹簧的弹力增大了，弹力大于铁球的重力，根据牛顿第二定律得知，小球的加速度方向一定向上，而速度方向可能向上，也可能向下，电梯可能加速上升，也可能减速下降。故选 D。8.（2021 湖南张家界期末）一只小鸟飞来停在一根细树枝上，随树枝上下晃动，小鸟从最低点运动到最高点的过程中（）A. 受到的重力先增大后减小B. 一直处于超重状态C. 先失重后超重D. 先超重后失重【答案】D【解析】小鸟从最低点运动到最高点的过程中，受到的重力不变；加速度先向上后向下，则小鸟先超重后失重。则选项 ABC 错误，D 正确。故选 D。9.（2021 广东湛江期末）如图所示，电梯使用电动机通过钢丝绳把供人乘坐的轿厢在高低楼层之间来回运动，设某次人与轿厢的总重力为 G，钢丝绳的拉力为 T，忽略绳重平衡链重力，则下列说法正确的是 （）A. 电梯在减速上升时，人在电梯中处于失重状态，GTB. 电梯在加速上升时，人在电梯中处于超重状态，GTD. 电梯在匀速上升时，人在电梯中处于平衡状态，GT，选项 A 错误；电梯在加速上升时，加速度向上，人在电梯中处于超重状态，GT，选项 C 错误；电梯在匀速上升时，人在电梯中处于平衡状态，G=T，选项 D 错误。故选 B。10.（2020 江苏扬州期末） 如图所示，小明同学站在电梯中的体重计上，随电梯一起运动下列各种情境中，体重计示数最大的是（）A. 电梯匀速上升B. 电梯加速上升C. 电梯减速上升D. 电梯加速下降【答案】B【解析】体重计的示数即为人对体重计的压力，由牛顿第三定律可知人对体重计的压力大小等于体重计对人的支持力。当电梯匀速上升时，人随电梯一起匀速上升，受力平衡，体重计对人的支持力等于人的重力；当电梯加速上升时，人随电梯一起加速上升，加速度向上，由牛顿第二定律可知，体重计对人的支持力大于人的重力；当电梯减速上升或加速下降时，加速度向下，同理可知体重计对人的支持力小于人的重力；综上所诉电梯加速上升时体重计示数最大.故选 B.