高考物理考点13 超重和失重

高考物理考点13 超重和失重

1 考点 13 超重与失重 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。下表列出了 加速度方向与物体所处状态的关系。 加速度 超重、失重 视重 F a=0 不超重、不失重 F=mg a 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(g–a) 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。 6．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。学， （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 ①物体向上加速或向下减速时，超重； ②物体向下加速或向上减速时，失重。 2 超重与失重系 （2018·北京市东城区）“天地双雄”是欢乐谷的一项游乐设施，它的两座高度均为五十多米的高塔竖直 矗立在游乐场上，塔的四周安装有可以上下运动的座椅，乘客坐在座椅上随着座椅运动，若在下降过程中 加速度 a 随时间 t 变化的图线如图 2 所示，以竖直向下为 a 的正方向，则 A．人对座椅的压力在 t1 时刻最大 B．人对座椅的压力在 t4 时刻最大 C．在 t1~t2 时间内，人处于超重状态 D．在 t3~t4 时间内，人处于失重状态 【参考答案】B 1．一个矿泉水瓶底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设水瓶在下述几种运动过程中没有 转动且忽略空气阻力，则 A．水瓶自由下落时，小孔向下漏水 B．将水瓶竖直向上抛出，水瓶向上运动时，小孔向下漏水；水瓶向下运动时，小孔不向下漏水 C．将水瓶水平抛出，水瓶在运动中小孔不向下漏水 D．将水瓶斜向上抛出，水瓶在运动中小孔向下漏水 【答案】C 【解析】无论向哪个方向抛出，抛出之后的物体都只受到重力的作用，加速度为g，处于完全失重状态， 此时水和容器的运动状态相同，它们之间没有相互作用，水不会流出，所以 C 正确。 3 1．小明乘电梯从一楼上升到三楼，在电梯启动和制动时，他所处的状态是 A．超重、超重 B．失重、失重 C．超重、失重 D．失重、超重 2．甲、乙两位同学组成研究性学习小组来研究物体的超重和失重现象。他们在运动着的一升降机内做实验， 站在体重计上的甲同学发现了自已的“体重”增加了 40%，于是乙同学对该过程中升降机的运动情况作出 了如下判断，其中可能正确的是 A．以 0.6g 的加速度加速下降 B．以 0.4g 的加速度加速上升 C．以 0.4g 的加速度减速下降 D．以 0.6g 的加速度减速上升 3．某同学用台秤研究在电梯中的超失重现象。在地面上称得其体重为 500 N，再将台秤移至电梯内称其体 重。电梯从 t=0 时由静止开始运动，到 t=11 s 时停止，得到台秤的示数 F 随时间 t 变化的情况如图所示 （g=10 m/s2）。则 A．电梯为下降过程 B．在 10~11 s 内电梯的加速度大小为 2 m/s2 C．F3 的示数为 550 Ｎ D．电梯运行的总位移为 19 m 4．（2018·北京市中国人民大学附属中学）如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作，下列反映体重计示 数随时间变化的 F–t 图象可能正确的是 4 A． B． C． D． 5．（2018·浙江省温岭中学）在里约奥运会男子跳高决赛的比赛中，中国选手薛长锐获得第六名，这一成 绩创造了中国奥运该项目的历史。则 A．薛长锐在最高点处于平衡状态 B．薛长锐起跳以后在上升过程处于失重状态 C．薛长锐起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力 D．薛长锐下降过程处于超重状态 学， 6．（2018·北京市西城区普通高中合格性考试模拟）小明家住 10 层。他放学后，乘坐电梯从 1 层直达 10 层。假设电梯刚起动时做匀加速直线运动，中间一段时间内做匀速直线运动，最后一段时间内做匀减速 直线运动。在电梯从 1 层直达 10 层的过程中，下列说法正确的是 A．电梯刚起动时，小明处于失重状态 B．电梯刚起动时，小明处于超重状态 C．在超重或失重过程中，小明的体重发生了变化 D．电梯运动的加速度方向发生了变化 7．（2018·广东省广州市华南师大附中）现在城市的滑板运动非常流行，在水平地面上一名滑板运动员双 脚站在滑板上以一定速度向前滑行，在横杆前起跳并越过杆，从而使人与滑板分别从杆的上方、下方通 过，如图所示，假设人和滑板运动过程中受到的各种阻力忽略不计，若运动员顺利地完成了该动作，最 终仍落在滑板原来的位置上，则 5 A．运动员起跳时，双脚对滑板作用力的合力竖直向下 B．起跳时双脚对滑板作用力的合力向下偏后 C．运动员在空中最高点时处于失重状态 D．运动员在空中运动时，单位时间内速度的变化相同 8．（2014·北京卷）应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入，例如平伸 手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确的是 A．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态 B．受托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态 C．在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度 D．在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度 3．ABD【解析】 电梯支持力小于重力，合力向下，加速度向下，初始为静止，所以 电梯为匀 加速下降， 支持力等于重力，平衡状态，保持 2 s 末的速度匀速直线运动，10~11 s 支持力大于重 力，合力向上，由于之前的速度向下，所以此阶段向下匀减速，选项 A 对。匀加速阶段加速度 ，2 s 末的速度 ，此阶段位移 。 匀速阶段位移 ，匀减速阶段时间 ，初速度为 2 s 末的速度，末速度等于 0，所以可 得此阶段加速度 ，根据牛顿第二定律 带入计算得此时的支持力 0~2 s 0~2 s 2~10 s 2N 500 N 450 N 1m/s500 N / (10 N/kg) G Fa G g     2 2 m/sv at  2 1 1 2 m2x at  2 16 mx vt  1st  22 2 m/sva t    N GF G ma ag      6 ，即 ，此阶段位移 ，总位移 ，对照选项 BD 对 C 错。 6．BD【解析】电梯刚起动时，小明有向上的加速度，则小明处于超重状态，故A 错误，B 正确；电梯启 动和向上加速时，加速度向上，而减速运动时，加速度向下，故加速度方向发生了变化，故 C 错误， D 正确。，网 7．ACD【解析】运动员竖直起跳，由于本身就有水平初速度，所以运动员既参与了水平方向上的匀速直 线运动，又参与了竖直上抛运动。各分运动具有等时性，水平方向的分运动与滑板的运动情况一样， 最终落在滑板的原位置。所以竖直起跳时，对滑板的作用力应该是竖直向下。故 A 正确，B 错误； 运动员在空中最高点时具有向下的加速度 g，处于失重状态，选项 C 正确；运动员在空中运动时，则 加速度恒定，所以单位时间内的速度的变化量相等，故 D 正确。 8．D【解析】受托物体向上运动，开始阶段一定先向上加速，加速度向上，物体处于超重状态，但后面 的运动是不确定的，可以是加速的，减速的，也可以是匀速的，不一定处于超重状态，AB 均错误； 物体离开手的瞬间或之后，物体的加速度等于重力加速度，C 错误；在物体离开手的瞬间，手的速度 变化一定比物体快，所以其加速度一定大于物体的加速度，即大于重力加速度，D 正确。 N 600 NF   3 600 NF  2 3 1m2 vx t  1 2 3 19 mx x x  