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第19讲　超重和失重
【知识点】
一、重力的测量
方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量m，由牛顿第二定律F=ma可知，G=mg。
方法二：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
二、视重和实重
1、视重：测力计的示数反映了物体所受重力的大小，称为视重。
2、实重：物体实际所受重力的大小，称为实重。
结论：静止状态下，视重=实重。
三、超重和失重
说一说：人下蹲过程中经历了哪些运动的阶段？
问题：人站在体重计上向下蹲的过程中，为什么体重计的示数会变化呢？
运动分析：加速下降、减速下降、静止。
受力分析：人受的重力G和支持力FN。
加速下降阶段：
由牛顿第二定律，得：
得：
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力：，即视重<实重。
1、失重
（1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。
（2）特征：物体加速度向下，视重变小，实重不变。
（3）当物体具有向下的加速度，且a=g时，，即视重为0，物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）等于0，这种情况称为完全失重，如物体做自由落体运动时就处于完全失重状态。
减速下降阶段：
由牛顿第二定律，得：
得：
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力：，即视重>实重。
2、超重
（1）定义：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。
（2）特征：物体加速度向上，视重变大，实重不变。
问题：人蹲在体重计上向上起立的过程中，体重计的示数会怎样变化呢？为什么？
四、对超重和失重的理解
1、物体处于超重或失重状态时，物体的重力（实重）并未变化，只是视重改变了。
2、发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度大小及方向均无关。如物体加速上升或减速下降时，加速度方向都向上，物体处于超重状态，而速度可能向上也可能向下。
3、在完全失重的状态下，平时一切由于重力产生的物理现象将完全消失，如物体对支持物无压力，钟摆停止摆动，浸在水中的物体不再受浮力作用等；靠重力才能使用的仪器将失效，如天平、液体气压计等。
4、物体不在竖直方向运动，只要其加速度在竖直方向有分量（即），则当竖直向上时，物体处于超重状态，则当竖直向下时，物体处于失重状态。
【针对训练】
一、单选题
1．姚明成为了一流中锋，给中国人争得了荣誉和尊敬，让很多的中国人热爱上篮球这项运动。如图所示姚明正在扣篮，其跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法中正确的是（设蹬地的力为恒力）（　　）
A．两过程中姚明都处在超重状态
B．两过程中姚明都处在失重状态
C．前过程为超重，后过程不超重也不失重
D．前过程为超重，后过程为完全失重
2．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．杯子做自由落体运动，小孔中有水漏出
B．杯子做平抛运动，小孔中没有水漏出
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．将杯子竖直向上抛出，向上运动时有水漏出，向下运动时无水漏出
3．将一台悬挂式测力计放在电梯中，并在测力计上挂上一重物，当电梯平稳运行时，测力计的示数为1N；从某时刻起，发现测力计的示数稳定在1.2N，取g＝10m/s2，则（ ）
A．物体的质量变为0.12g
B．电梯可能正在以2m/s2的加速度加速上升
C．电梯可能正在以2m/s2的加速度加速下降
D．电梯已经停在顶楼
4．一质量为m的乘客乘坐竖直电梯上楼，其位移x与时间t的关系图像如图所示（其中图线为直线）。乘客所受支持力的大小用表示，速度大小用v表示，重力加速度大小为g。以下判断正确的是（　　）
A．时间内，v增大，
B．时间内，v不变，
C．时间内，v减小，
D．时间内，v增大，
5．某人站在力传感器上完成下蹲动作，力传感器的示数随时间变化的情况如图所示。图中A、B、C、D四点，反映人处于超重状态的是（　　）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
6．随着生活水平的提高，肥胖问题日渐突出，控制体重逐渐引起人们的重视。如图所示，一个小朋友正站在体重计上测量体重，下列说法中正确的是（　　）
A．小朋友下蹲过程，体重计示数将变小
B．小朋友下蹲过程，体重计示数先变小后变大
C．静止时，小朋友对体重计的压力和体重计对小朋友的支持力是一对平衡力
D．静止时，小朋友所受的重力和小朋友对体重计的压力是一对相互作用力
7．某综艺节目中，某明星从跳板处由静止往下跳的过程中（运动过程中该明星可视为质点），其v－t图像如图所示，则下列说法不正确的是（　　）
A．1s末该明星的速度方向发生改变
B．该明星入水前处于失重状态，入水后处于超重状态
C．跳板距离水面的高度为5m
D．该明星在整个下跳过程中的平均速度是5m/s
8．如图所示为商场安装的智能化台阶式自动扶梯，为节约能源，在没有乘客乘行时，自动扶梯以较小的速度斜向上匀速运行，当有乘客乘行时，自动扶梯先以加速度a加速运行，再匀速运行。若人的质量为m，扶梯与水平面的夹角为θ，全过程中乘客与扶梯始终相对静止，下列说法正确的是（　　）
A．加速运行时，乘客处于超重状态
B．加速运行时，乘客对扶梯的作用力竖直向下
C．加速运行时，乘客所受摩擦力大小为masinθ
D．匀速运行时，乘客所受摩擦力与速度方向相同
9．图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为的建筑材料被吊车从地面拉起运动过程的简化图像，g取，下列判断正确的是（　　）
A．前悬线的拉力恒为
B．末材料离地面的距离为
C．在钢索最容易发生断裂
D．材料处于减速状态
10．如图所示，倾斜索道与水平面夹角为37°，当载人车厢沿钢索运动时，车厢里质量为的人对厢底的压力为其重量的1.25倍，已知重力加速度为，车厢底始终保持水平，下列说法正确的是（　　）
A．载人车厢一定沿斜索道向上运动
B．人对车厢底的摩擦力方向向左
C．车厢运动的加速度大小为
D．车厢底对人的摩擦力大小为
二、多选题
11．如图所示，在电梯内，体重计上的人看到体重计的示数比自己的体重小了，电梯的运动情况可能是（　　）
A．减速上升 B．加速上升 C．加速下降 D．减速下降
12．如图所示，无人机带着应急救援物资竖直升空，先从静止开始向上做匀加速，再继续匀速，最后匀减速运动并悬停。若货物受到的空气阻力不能忽略，则（　　）
A．加速过程，货物处于失重状态 B．减速过程，货物处于超重状态
C．匀速过程，拉力大小等于货物重力大小 D．在加速和减速过程货物的平均速度相同
13．如图所示，升降机的水平底面上放有重为的物体，升降机底面对它的支持力大小为，它对升降机底面压力大小为，下列说法正确的是（　　）
A．当升降机加速上升时，处于超重状态
B．当升降机自由下落时，，
C．当时，物体超重，升降机的速度方向一定向上
D．当时，物体失重，升降机的加速度方向一定向上
14．14岁的奥运冠军全红婵，在刚刚结束的14届全运会上再次上演“水花消失术”夺冠。在女子10m跳台的决赛中，全红婵竖直向上跳离跳台的速度为5m/s，竖直入水后到速度减为零的运动时间与空中运动时间相等，假设所受水的阻力恒定，不计空气阻力，全红婵的体重为35kg，，则（　　）
A．全红婵在空中运动的时间为1.5s
B．入水后全红婵受到水的阻力为612.5N
C．入水后全红婵处于失重状态
D．跳离跳台后上升阶段全红婵处于失重状态
15．某同学站在力的传感器上连续完成多次下蹲起立。某时刻作为计时起点，传感器与计算机连接，经计算机处理后得到力的传感器示数F随时间t变化的情况，如图所示。已知该同学质量，重力加速度。下列说法正确的是（　　）
A．0～4s完成了一次下蹲过程
B．0～8s该同学向下的最大加速度约为
C．0～8s该同学向上的最大加速度约为
D．1.8s该同学向下速度达到最大
16．“蹦极”是一项非常刺激的体育运动，某人身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长度位置，c是人所到达的最低点，b是人静止悬吊着时的平衡位置，人在从P点下落到最低点c点的过程中（　　）
A．在c点，人的速度为零，处于平衡状态 B．在b点时人的速度最大
C．在Pb段人处于失重状态 D．在ac段人处于失重状态
17．如图所示，经过专业训练的杂技运动员进行爬杆表演，运动员爬上10m高的固定竖直金属杆，然后双腿夹紧金属杆倒立，运动员通过双腿对金属杆施加不同的压力来控制身体的运动情况。假设运动员保持如图所示的姿势，从静止开始先以加速度匀加速下滑3m，然后开始匀减速下滑2s，当运动员头顶刚要接触地面时，速度恰好减为零。设运动员的质量为50kg，空气阻力不计，取重力加速度大小。下列说法正确的是（　　）
A．运动员先失重后超重 B．运动过程中最大速度为3m/s
C．减速阶段合力大小为90N D．运动员下降的距离共为7m
18．如图所示，两个质量均为m的吊篮A和B，由轻绳和轻弹簧连接绕过不计摩擦力的定滑轮，系统静止，将另一质量也为m的物体C轻放在吊篮B中，在刚把C放到B上的瞬间，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A．A物体处于超重状态 B．A的加速度为是
C．C对B的压力为 D．绳的拉力为mg
参考答案
1．D 2．B 3．B 4．C 5．B 6．B 7．A 8．A 9．B 10．B
11．AC 12．CD 13．AB 14．BD 15．AC 16．BC 17．AD 18．CD

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