銜接點27 超重和失重（原卷版）

銜接點27超重和失重課程標準初中初中無該知識點高中1.了解測量重力的兩種方法，知道什么是視重.2.知道什么是超重和失重現(xiàn)象，會利用牛頓運動定律分析超重和失重的問題．初中物理知識儲備1．二力平衡法求重力：豎直懸掛在彈簧測力計下方物體，彈簧拉力和重力平衡。靜止在水平面上的物體重力和支持力平衡。2．生活中乘坐電梯有超重和失重的感覺。高中物理新知識、新模型知識點一重力的測量1．方法一：利用牛頓第二定律先測量物體做自由落體運動的加速度g，再用天平測量物體的質(zhì)量m，利用牛頓第二定律可得G＝mg.2．方法二：利用力的平衡條件將待測物體懸掛或放置在測力計上，使它處于靜止狀態(tài)．這時物體受到的重力的大小等于測力計對物體的拉力或支持力的大小．知識點二超重和失重1．視重：體重計的示數(shù)稱為視重，反映了人對體重計的壓力．2．失重現(xiàn)象(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向下(選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度．3．超重現(xiàn)象(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象．(2)產(chǎn)生條件：物體具有豎直向上(選填“豎直向上”或“豎直向下”)的加速度．4．完全失重狀態(tài)(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的狀態(tài)．(2)產(chǎn)生條件：a＝g，方向豎直向下．知識點三判斷超重、失重狀態(tài)的方法1．從受力的角度判斷：當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)．2．從加速度的角度判斷：當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)．3．注意：超重、失重與物體的運動方向即速度方向無關(guān)．初、高中物理銜接點1．對視重的理解當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上相對靜止時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計所受的拉力或臺秤所受的壓力．當物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力并未變化，只是視重變了．2．超重、失重的比較特征狀態(tài)加速度視重(F)與重力的關(guān)系運動情況受力圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運動超重豎直向上或有豎直向上的分量由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)>mg向上加速或向下減速失重豎直向下或有豎直向下的分量由mg－F＝ma得F＝m(g－a)<mg向下加速或向上減速完全失重a＝gF＝0自由落體運動、豎直上拋運動3.超重和失重的有關(guān)計算解決超重和失重問題的一般思路超重和失重現(xiàn)象的實質(zhì)就是牛頓第二定律的應(yīng)用，解答有關(guān)問題時：(1)分析物體運動的加速度方向；(2)判斷物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)；(3)對物體進行受力分析；(4)利用牛頓第二定律分析和求解．1.如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運動．(1)電梯啟動瞬間加速度沿什么方向？此時人受到的支持力與其重力的大小關(guān)系如何？電梯勻速向上運動時，人受到的支持力與其重力的大小關(guān)系如何？(2)電梯將要到達目的地減速運動時加速度沿什么方向？人受到的支持力與其重力大小關(guān)系如何？(3)以上哪種運動人處于超重狀態(tài)？哪種運動處于失重狀態(tài)？例題1.2021年9月17日，搭載著3名英雄航天員的神舟十二號載人飛船返回艙成功著陸于東風著陸場，標志著神舟十二號返回任務(wù)取得圓滿成功．宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是()A．火箭加速上升時，宇航員處于超重狀態(tài)B．火箭加速上升時，宇航員對座椅的壓力小于自身重力C．在飛船繞地球運行時，宇航員處于完全失重狀態(tài)，則宇航員的重力消失了D．飛船落地前減速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)例題2.某同學(xué)站在電梯底板上，如圖所示的v－t圖像是計算機顯示的電梯在某一段時間內(nèi)速度變化的情況(豎直向上為正方向)．根據(jù)圖像提供的信息，可以判斷下列說法正確的是()A．在0～20s內(nèi)，電梯向上運動，該同學(xué)始終處于超重狀態(tài)B．在0～5s內(nèi)，電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)C．在5～10s內(nèi)，電梯處于靜止狀態(tài)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力D．在10～20s內(nèi)，電梯在減速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)例題3.升降機地板上放一個彈簧式臺秤，秤盤放一個質(zhì)量為20kg的物體(g＝10m/s2)，則：(1)當升降機勻速上升時，物體對臺秤的壓力大小是多少？(2)當升降機以1m/s2的加速度豎直上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大小是多少？(3)當升降機以5m/s2的加速度減速上升時，物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)？物體對臺秤的壓力大小是多少？(4)當升降機自由下落時，物體對臺秤的壓力為多少？一、單選題1．如圖所示，運動員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個過程，在這兩個過程中，下列說法正確的是（）

A．加速下降過程處于超重狀態(tài)B．加速下降過程處于失重狀態(tài)C．減速下降過程處于失重狀態(tài)D．減速下降過程處于平衡狀態(tài)2．如圖所示為某工地上的自動卸貨車作業(yè)過程，卸貨車始終靜止在水平地面上，車廂在液壓機的作用下，傾角先緩慢增大，當貨物開始加速下滑時傾角保持不變。在卸貨的全過程中（）

A．貨物受到車廂的摩擦力一直增大B．貨物受到車廂的支持力一直減小C．地面對貨車的支持力一直大于總重力D．地面對貨車的支持力大小先等于總重力后小于總重力3．如圖所示，人站在地板水平的電梯內(nèi)的臺秤上，人與電梯相對靜止一起運動，如果人對臺秤的壓力大小為F1，臺秤對人的支持力大小為F2，人受到的重力大小為G，則下列說法正確的是（）

A．當電梯加速上升時，F(xiàn)1小于GB．當電梯減速上升時，F(xiàn)1小于F2C．F1和F2是一對平衡力D．F1和F2不能求合力4．我國的神舟十四號宇宙飛船于2022年12月4日成功返回。為保證飛船安全著陸，在即將落地時要通過制動使飛船減速到某一安全速度值，在這段減速降落的時間內(nèi)（）A．宇航員處于超重狀態(tài)B．宇航員處于失重狀態(tài)C．宇航員處于平衡狀態(tài)D．宇航員受到的重力將變小5．如圖所示，吊車用巨大的電磁鐵吸起成噸的鋼板，吊車和鋼板保持靜止狀態(tài)，電磁鐵與鋼板的接觸面保持水平。下列說法正確的是（）

A．增大電磁鐵中的電流后，電磁鐵吸引力變大，地面對吊車的支持力變大B．減小電磁鐵中的電流后，鋼板下落瞬間，地面對吊車的支持力保持不變C．吊車臂緩慢抬升過程中，鋼板受到的吊車作用力變大D．若吊車突然啟動向前，則啟動瞬間鋼板受到向前的摩擦力6．年糕是我國很多地方傳統(tǒng)的新年應(yīng)時食品，打年糕時一般需要用木制榔頭反復(fù)捶打石槽中煮熟的糯米如圖所示。用木制榔頭捶打年糕的過程中，放在水平地面上的石槽始終未動，下列說法正確的是（）A．整個下降過程中榔頭始終處于失重狀態(tài)B．榔頭對年糕的彈力是年糕發(fā)生形變引起的C．年糕凹陷，說明榔頭對年糕的打擊力大于年糕對榔頭的支持力D．榔頭向下打擊年糕時，地面對石槽的支持力大于石槽和年糕的總重力7．2月24日12時01分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丙運載火箭，成功將1號遙感衛(wèi)星發(fā)射升空，并讓它順利進入預(yù)定軌道。下列說法正確的是（）

A．12時01分指時間間隔B．研究火箭轉(zhuǎn)向時可以把火箭看成質(zhì)點C．燃氣對火箭的推力大于火箭對燃氣的推力D．衛(wèi)星進入預(yù)定軌道后處于失重狀態(tài)8．在升降機里，一個小球系于彈簧下端，如圖所示，升降機靜止時，彈簧伸長4cm，升降機運動時，彈簧伸長2cm，則升降機運動情況是（）

A．以的加速度加速下降B．以的加速度減速上升C．以的加速度加速上升D．以的加速度減速下降二、多選題9．某人乘電梯從樓到樓的圖像如圖，下列說法正確的是（）

A．內(nèi)物體做勻加速直線運動，加速度為B．內(nèi)物體做勻速直線運動，速度保持不變C．內(nèi)，物體做勻減速直線運動，處于失重狀態(tài)D．內(nèi)，此人經(jīng)過的位移為10．如圖所示，斜面體放在水平面上，一個光滑物塊從斜面底端以一定的初速度沿斜面向上滑動，速度減為零后又向下滑動，斜面體始終保持靜止，則物塊在斜面上運動過程中（

）

A．物塊先超重后失重B．水平面對斜面體的支持力不變C．水平面對斜面體的摩擦力始終向左D．物塊運動到最高點時，水平面對斜面體的摩擦力為零11．“天宮二號”繞地球運動時，里面所有物體都處于完全失重狀態(tài)，則在其中可以完成下列哪個實驗（）A．水銀溫度計測量溫度B．做托里拆利實驗C．驗證阿基米德原理D．用兩個彈簧測力計驗證牛頓第三定律12．利用傳感器和計算機可以研究力的大小變化情況，實驗時讓某同學(xué)從桌子上跳下，自由下落H后雙腳觸地，他順勢彎曲雙腿，他的重心又下降了h。計算機顯示該同學(xué)受到地面支持力FN隨時間變化的圖像如圖所示。根據(jù)圖像提供的信息，以下判斷正確的是（）A．在0至t2時間內(nèi)該同學(xué)處于失重狀態(tài)B．在t2至t3時間內(nèi)該同學(xué)處于超重狀態(tài)C．t3時刻該同學(xué)的加速度為零D．在t3至t4時間內(nèi)該同學(xué)的重心繼續(xù)下降13．神舟飛船返回時，3噸重的返回艙下降到距地面10km時，下降速度為200m/s。再減速就靠降落傘了，先是拉出減速傘，16s后返回艙的速度減至80m/s，此時減速傘與返回艙分離。然后拉出主傘，主傘張開后使返回艙的下降速度減至10m/s，此時飛船距地面高度為1m，接著艙內(nèi)4臺緩沖發(fā)動機同時點火，給飛船一個向上的反沖力，使飛船的落地速度減為零。將上述各過程視為勻變速直線運動，g=10m/s2.根據(jù)以上材料可得（）A．減速傘工作期間返回艙處于失重狀態(tài)B．主傘工作期間返回艙處于失重狀態(tài)C．減速傘工作期間返回艙的平均加速度大小為7.5m/s2D．每臺緩沖發(fā)動機的反沖推力約為返回艙重力的1.5倍14．我國選手朱雪瑩在2020年蹦床世界杯系列賽巴庫站女子網(wǎng)上個人決賽中英勇奪冠。若將彈簧床等效為豎直輕彈簧，一運動員在一次蹦床過程中從最低點由靜止豎直向上運動的過程中（彈簧始終在彈性限度內(nèi)），其速度–時間圖像如圖所示，其中段為曲線，直線與曲線相切于c點，部分關(guān)于對稱。已知該運動員的質(zhì)量為45kg，等效彈簧的勁度系數(shù)為，取，不計空氣阻力，則（）

A．時彈簧處于原長狀態(tài)B．時運動員到達最高處C．時彈簧的壓縮長度為75cmD．0~0.3s內(nèi)運動員處于失重狀態(tài)三、解答題15．一名質(zhì)量為60kg的工人，站在豎直向上運動著的升降機底板上。他看到升降機上掛著一個重物的彈簧測力計的示數(shù)為40N，已知該重物的質(zhì)量為5kg。彈簧測力計的質(zhì)量忽略不計。（g?。?）先根據(jù)受力情況判斷重物的加速度的方向，并指出重物是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)。，再求出重物的加速度的大小。（2）這時該工人對升降機底板的壓力是多大？（3）如果懸掛測力計的懸線突然從A點斷開，則此時重物的加速度有何變化？

16