第4章第6節(jié) 超重和失重- 2025高一物理同步自學(xué)講練資料

試卷第=page44頁，共=sectionpages55頁高一物理同步自學(xué)講練資料——新教材第四章《超重和失重》【學(xué)習(xí)任務(wù)】一、必備知識1.知道超重和失重現(xiàn)象．2.理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件及其實質(zhì)．3.能夠運用牛頓運動定律分析超重和失重現(xiàn)象.二、關(guān)鍵能力在思考、探討活動中，體會、感悟用基本物理知識解決科學(xué)研究中問題的方法。三、核心素養(yǎng)由此懂得通過分析物理現(xiàn)象尋找規(guī)律和根絕理論分析論證是得出物理規(guī)律的重要方法【知識梳理】1、超重與失重超重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。失重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦ψ陨碇亓Φ默F(xiàn)象。完全失重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诘默F(xiàn)象。理解：（1）物體發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，只是物體所受的支持力（或拉力）發(fā)生了變化。（2）如果物體有的加速度（或分加速度）時，物體處于超重狀態(tài)；如果物體有的加速度（或分加速度）時，物體處于失重狀態(tài)。2、簡單連接體（1）連接體：通常是指兩個或兩個以上有相互作用的物體所構(gòu)成的。①隔離法：若連接體內(nèi)（即系統(tǒng)內(nèi)）各物體的加速度大小或方向不同時，應(yīng)隔離分析。②整體法：若連接體內(nèi)的（系統(tǒng)內(nèi)）各物體的相同，又不需求系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用力時，可取系統(tǒng)作為一個來研究。在對整體研究時，無需考慮它們之間的相互作用力。③整體法與隔離法的交叉使用：若連接體內(nèi)（即系統(tǒng)內(nèi)）各個物體具有相同的加速度時，通常先采用整體法。如果要求連接體內(nèi)相互作用的力，則再采用隔離法來進行研究。（2）臨界問題①彈力對應(yīng)的臨界狀態(tài)：當(dāng)物體所受的彈力為零或達到最大值，即達到相應(yīng)的臨界狀態(tài)。②摩擦力對應(yīng)的臨界狀態(tài)：靜摩擦力為零，是其方向變化的臨界狀態(tài)；靜摩擦力為最大是物體恰好保持相對靜止的臨界條件?！痉答伨毩?xí)】判斷題1．判斷下列說法的正誤．（1）超重就是物體受到的重力增加了。()（2）物體處于完全失重狀態(tài)時，物體的重力就消失了。()（3）物體處于超重狀態(tài)時，物體一定在上升。()（4）物體處于失重狀態(tài)時，物體可能在上升。()2．思考判斷（1）物體向上運動時超重。()（2）支持力小于重力稱為完全失重現(xiàn)象。()（3）傳送帶上的滑塊所受摩擦力方向與傳送帶運動方向相同。()（4）重力屬于內(nèi)力。()（5）應(yīng)用牛頓第二定律進行整體分析時，不需要分析內(nèi)力。()（6）完全失重時，物體受到的重力變?yōu)榱恪?)【反饋答案】1．錯誤錯誤錯誤正確【詳解】略2．錯誤錯誤錯誤錯誤正確錯誤【詳解】（1）物體向上運動時如果加速度也向上則超重，向上運動時如果加速度向下則失重，（1）錯誤；（2）當(dāng)物體有向下的加速度時對支持面的壓力或懸掛物的拉力小于重力的現(xiàn)象，稱為失重；當(dāng)向下的加速度等于重力加速度時是完全失重現(xiàn)象。（2）錯誤；（3）傳送帶上的滑塊所受摩擦力方向可能與傳送帶運動方向相同，也可能相反，（3）錯誤；（4）重力屬于物體受的外力，（4）錯誤；（5）應(yīng)用牛頓第二定律進行整體分析時，不需要分析內(nèi)力，只需要分析整體所受的外力即可，（5）正確；（6）完全失重時，物體受到的重力不變，（6）錯誤?！菊J知提升】重點知識點1：超重和失重的概念(1)實重:物體實際所受的重力.物體所受的重力不會因為物體運動狀態(tài)的變化而變化.(2)視重:當(dāng)物體豎直懸掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時,彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為視重.視重大小等于彈測力計所受物體的拉力大小或臺秤所受物體的壓力大小.[注意]因為當(dāng)物體豎直方向有加速度時視重不再等于實重,所以我們用彈簧測力計測物體的重力時,應(yīng)在物體靜止或勻速運動時進行.(3)超重: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)象即此時視重大于實重.(4)失重: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)象即此時視重小于實重.(5)完全失重:物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象,即此時視重為零。(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時,物體的重力沒有變化,只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?變大或變小了(即視重變大或變小了).(2)在完全失重的狀態(tài)下,一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失,如:天平不能使用、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強等。視重與實重的區(qū)別電梯勻速運動時，體重秤上小朋友的視重等于實重;電梯向上加速運動時,視重大于實重;電梯向下加速運動時,視重小于實重以電梯加速下降為例,沿加速度的方向建立坐標(biāo)軸x,由牛頓第二定律知mg-N=ma,N=mg-ma;由牛頓第三定律可知，人對臺秤的壓力N'與臺秤對人的支持力相等，即N'=mg-ma.重點知識點2：超重和失重時物體的運動狀態(tài)(1)超重:在豎直方向上有F-mg=ma則F=mg+ma>mg,即物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài),物體可能是向上加速運動或向下減速運動(2)失重:在豎直方向上有mg-F=ma,則F=mg-ma<mg,即物體具有向下的加速度時處于失重狀態(tài),物體可能是向下加速運動或向上減速運動.(3)完全失重:F=0,加速度a=g,方向豎直向下。(1)只要物體有向上或向下的加速度,物體就處于超重或失重狀態(tài),與物體的速度方向無關(guān)。(2)即使物體的加速度不沿豎直方向,只要加速度具有豎直向上的分量物體就處于超重狀態(tài);同理,只要加速度具有豎直向下的分量,物體就處于失重狀態(tài)?！揪珳示毩?xí)】一、單選題1．我國綜合性太陽探測衛(wèi)星“夸父一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心搭載“長征二號丁”運載火箭升空，正式開啟對太陽的探測之旅。該衛(wèi)星設(shè)計壽命4年，繞地球運行在約720公里的太陽同步晨昏軌道上。它的科學(xué)目標(biāo)是同時觀測太陽磁場和太陽上兩類最劇烈的爆發(fā)現(xiàn)象——耀斑和日冕物質(zhì)拋射，研究它們的形成、演化、相互作用和彼此關(guān)聯(lián)。下列說法正確的是（

）A．“2022年10月9日7時43分”指的是時刻B．“夸父一號”繞地球運動一周通過的路程為0C．“夸父一號”在觀測太陽時，可以把太陽當(dāng)作質(zhì)點D．“長征二號丁”運載火箭升空的全過程都處于失重狀態(tài)2．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3．在盛水的塑料瓶側(cè)壁上扎一個小孔，水會從小孔噴出。若將塑料瓶在空中由靜止釋放，不計空氣阻力，在塑料瓶落地前，下列判斷正確的是（）A．水依然會從小孔噴出B．瓶中的水處于超重狀態(tài)C．因為釋放瞬間塑料瓶的速度為0，所以塑料瓶處于平衡狀態(tài)D．若將塑料瓶豎直向上拋出，在上升的過程中，水不會從小孔中噴出4．2022年11月29日，我國發(fā)射中心使用長征二號F遙十五運載火箭，在神舟十五號載人飛船與空間站交會對接后，神十五與神舟十四號航天員“換班”，這是我國首次實現(xiàn)航天員乘組在軌輪換，在中國空間站完成歷史性“握手”。下列說法中正確的是（）A．太空中的航天員失去了重力B．太空中的航天員處于失重狀態(tài)C．火箭加速升空時，座椅對航天員的支持力大于航天員對座椅的壓力D．火箭加速升空時，航天員所受重力與座椅的支持力是一對平衡力5．神舟十五號載人飛船于北京時間11月29日23時08分發(fā)射，神舟十五號飛行任務(wù)是中國載人航天工程2022年的第六次飛行任務(wù)，也是中國載人航天工程空間站建造階段最后一次飛行任務(wù)。下列說法正確的是（）A．航天員在開展空間站艙內(nèi)設(shè)備調(diào)試時，可以將飛船看成質(zhì)點B．11月29日23是08分是時刻C．在太空作業(yè)的航天員處于失重狀態(tài)，不受重力D．在飛船升空過程中，宇航員的慣性逐漸減小6．科技和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅僅使得人們的生活更加方便，還使得人們認識事物的方式有了巨大的改變，使原本無法看到的規(guī)律以數(shù)據(jù)化的形式形象地呈現(xiàn)出來。如圖所示，某同學(xué)通過力學(xué)傳感器改造了體重秤，使得體重時時可視化。他記錄了自己快速下蹲然后起立過程中力傳感器示數(shù)隨時間的變化規(guī)律，下列說法正確的是（）A．該同學(xué)體重在下蹲和起立過程中不斷變化B．該同學(xué)在下蹲過程中處于失重狀態(tài)，起立過程中處于超重狀態(tài)C．圖像中兩個最低點表示該同學(xué)處于完全失重狀態(tài)D．圖像中兩個最高點表示該同學(xué)處于超重狀態(tài)7．在日常我們所見的燭焰，如圖所示。隨著我國科技的發(fā)展，太空家園不再是夢想。若王亞萍在完全失重充滿空氣的太空船里點燃這支蠟燭，你認為燭焰的形狀是（

）

A．

B．

C．

D．不能點燃8．體育健康節(jié)上，同學(xué)們在進行氣排球墊球比賽。某同學(xué)將球以某一初速度豎直向上擊出，球上升的最大高度為0.8m，忽略空氣阻力，g取，則氣排球（

）A．初速度為16m/s B．上升過程處于超重狀態(tài)C．下降過程處于失重狀態(tài) D．到達最高點時的加速度為零9．某實驗小組的同學(xué)為了模擬衛(wèi)星的發(fā)射，自制了一個小火箭，小火箭升空后的圖像如圖所示。假設(shè)空氣的阻力以及小火箭的推力大小恒定不變，末推力消失，重力加速度取。下列說法正確的是（）A．第末小火箭到達最高點B．與的平均速度之比為2：3C．小火箭上升的最大高度為D．小火箭在內(nèi)處于超重狀態(tài)10．2022年8月20日，重慶山火肆虐，面對自然災(zāi)害，人們并沒有選擇躺平。由摩托大軍、志愿者團隊、專業(yè)的消防人員與消防直升機組成的滅火軍團，并肩作戰(zhàn)，最終及時將山火撲滅。下圖是消防直升機攜帶盛滿水的吊桶，懸停在空中將水潑灑在火源上進行滅火的瞬間。下列有關(guān)說法正確的是（

）A．繩子對吊桶的拉力和吊桶對繩子的拉力是一對作用力和反作用力B．繩子對吊桶的拉力和吊桶的重力是一對平衡力C．灑水過程中直升機處于失重狀態(tài)D．灑出的水在空中做自由落體運動11．北京時間2022年11月30日，“神舟十五號”載人飛船對接于“天和”核心艙前向端口，形成了中國載人航天史上規(guī)模空前的6人6艙（船）百噸級空間站。12月4日20時09分，神舟十四號載人飛船返回艙在東風(fēng)著陸場成功著陸。關(guān)于火箭發(fā)射和返回艙返回過程中的說法正確的是（）A．火箭加速升空過程中氣體對火箭的作用力大于火箭對氣體的作用力B．火箭加速上升過程，航天員處于失重狀態(tài)C．返回艙打開降落傘做減速直線運動時，所受合力方向與運動方向相反D．返回艙距離地面越近，返回艙的慣性越大二、多選題12．“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13．高一年級郝實踐同學(xué)在學(xué)習(xí)了超重和失重知識后，在26層電梯中放一個電子秤，他站在電子秤上，電梯靜止時電子秤的示數(shù)為60，現(xiàn)在電梯開始下樓，直到1樓停下。下列說法正確的是（

）A．電梯靜止時電子秤的示數(shù)60的單位可能是牛頓B．電梯靜止時電子秤的示數(shù)60的單位應(yīng)該是千克C．電梯在整個運動過程中，電子秤的示數(shù)小于60，郝實踐同學(xué)處于失重狀態(tài)D．電梯到達1樓前一小段時間內(nèi)，電子秤的示數(shù)大于60，郝實踐同學(xué)處于超重狀態(tài)14．某同學(xué)氣喘吁吁乘電梯從1樓回32樓的家。電梯先由靜止開始向上加速，加速度為以的加速度向上加速，當(dāng)速度達到10m/s時做勻速運動，最后做勻減速運動到達家所在樓層，減速過程中人對電梯的壓力為450N，全過程共向上運動112m，設(shè)該同學(xué)的體重為50kg，，則下列說法正確的有（

）A．加速過程中，人處于失重狀態(tài)B．電梯向上加速時，地面對人的支持力是600NC．減速過程的位移是25mD．小帥乘電梯從1樓到32樓共用了18.7s三、解答題15．太空探索已成為眾多青年才俊的志向，很多年輕人都立志做一名遨游太空的宇航員。但要成為一名宇航員，需具備一定的耐受力能力。在飛船加速過程中，宇航員處于超重狀態(tài)。人們把這種狀態(tài)下宇航員對座椅的壓力FN與靜止在地球表面時所受重力mg的比值，稱為耐受力值，用k表示。在選拔宇航員時，要求其耐受力值為4≤k≤12。若某次宇宙飛船執(zhí)行任務(wù)過程中，在飛船起飛階段宇航員的耐受力值k1=4.2，而重返大氣層階段飛船以a2=5.2m/s2的加速度豎直向下減速運動。設(shè)宇航員質(zhì)量m=75kg，求：（g取10m/s2）（1）飛船起飛階段加速度a1的大??；（2）返回大氣層時宇航員的耐受力值k2。

【精準練習(xí)參考答案】1．A【詳解】A．“2022年10月9日7時43分”指的是時刻，故A正確；B．“夸父一號”繞地球運動一周通過的位移為0，路程不為0，故B錯誤；C．“夸父一號”在觀測太陽時，太陽的形狀，大小不可忽略，不可以把太陽當(dāng)作質(zhì)點，故C錯誤；D．“長征二號丁”運載火箭升空的過程，在加速階段，處于超重狀態(tài)，故D錯誤；故選A。2．D【詳解】A．下降過程中，榔頭先加速后減速，向下加速過程，加速度向下，處于失重狀態(tài)，向下減速過程，加速度向上，處于超重狀態(tài)，A錯誤；B．榔頭對年糕的彈力是榔頭發(fā)生形變引起的，B錯誤；C．由牛頓第三定律，榔頭對年糕的打擊力等于年糕對榔頭的支持力，C錯誤；D．榔頭向下打擊年糕時，設(shè)榔頭對年糕的沖擊力為,地面對石槽的支持力為，石槽和年糕的總重力為。則有D正確。故選D。3．D【詳解】AB．當(dāng)水瓶自由下落時，小孔沒有水噴出，因為水瓶和水都處于完全失重狀態(tài)，水瓶中各處的水（包括小孔處的水）的運動情況都相同，之間無擠壓，所以水不會流出，故AB錯誤；C．塑料瓶做初速度為零的自由落體運動，所以塑料瓶受力不平衡，故C錯誤；D．若將塑料瓶豎直向上拋出，在上升的過程中，整體只受重力作用加速度豎直向下，水瓶和水都仍然處于完全失重狀態(tài)，所以水不會噴出，故D正確。故選D。4．B【詳解】AB．太空中的航天員仍受到重力作用，太空中的航天員的加速度為重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，故A錯誤，B正確；C．火箭加速升空時，座椅對航天員的支持力與航天員對座椅的壓力是一對相互作用力，大小相等，故C錯誤；D．火箭加速升空時，航天員的加速度方向向上，航天員所受重力與座椅的支持力不是一對平衡力，故D錯誤。故選B。5．B【詳解】A．航天員在開展空間站艙內(nèi)設(shè)備調(diào)試時，不能忽略飛船的大小和形狀，所以不能將飛船看成質(zhì)點，故A錯誤；B．11月29日23是08分是一個時間點，是指時刻，故B正確；C．在太空作業(yè)的航天員受到地球的引力，故C錯誤；D．慣性只與質(zhì)量有關(guān)，在飛船升空過程中，宇航員的慣性不變，故D錯誤。故選B。6．D【詳解】A．該同學(xué)體重在下蹲和起立過程中都是不變的，選項A錯誤；BCD．該同學(xué)先下蹲后起立，下蹲過程中先失重后超重，起立過程中先超重后失重，根據(jù)圖像分析，圖像的最低表示傳感器示數(shù)最小，但是并不等于0，所以該同學(xué)沒有完全失重的情況，但是圖像最高點一定表示該同學(xué)處于超重狀態(tài)，故BC錯誤，D正確。故選D。7．B【詳解】A．B．C．由于失去重力，火焰的形狀不再是紡錘形，而變?yōu)閳A形，A錯誤，B正確，C錯誤；D．太空船里充滿空氣，所以有氧氣，因此蠟燭可以點燃，D錯誤。故選B。8．C【詳解】A．由題意及運動公式可得故A錯誤；BC．上升和下降過程只受重力作用，其加速度為重力加速度，故排球處于完全失重狀態(tài)，故B錯誤，C正確；D．到達最高點時排球只受重力作用，其速度為零，加速度為重力加速度，故D錯誤。故選C。9．D【詳解】A．圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，由圖像可知時間內(nèi)位移始終為正值，則小火箭在該時間內(nèi)始終向上運動，且在第末運動到最高點，故A錯誤；B．圖像的斜率表示加速度，由圖像可知內(nèi)小火箭向上做勻加速直線運動，則平均速度為內(nèi)小火箭向上做勻減速直線運動，則平均速度為則與的平均速度之比為，故B錯誤；C．圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移，則小火箭上升的最大高度為故C錯誤；D．內(nèi)，小火箭加速度向上，小火箭處于超重狀態(tài)，故D正確。故選D。10．A【詳解】A．繩子對吊桶的拉力和吊桶對繩子的拉力是一對作用力和反作用力，A正確；BC．將水灑出前，直升機和盛滿水的吊桶看成一個整體，懸停在空中，受力平衡。對直升機和盛滿水的吊桶受力分析，整體受豎直向下的重力，空氣對它的浮力，和螺旋槳旋轉(zhuǎn)使空氣對它產(chǎn)生的豎直向上的升力。將水灑出后，整體受到豎直向上的力不變，重力減小，直升機向上做加速運動。繩子對吊桶的拉力大于吊桶的重力。灑水過程中直升機處于超重狀態(tài)。BC錯誤；D．灑出的水在空中做豎直上拋運動。D錯誤。故選A。11．C