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第5节　超重与失重
选择题1～10题，每小题8分，共80分。
基础对点练
题组一　超重和失重的理解与判断
1.下列关于超重和失重的说法中正确的是(　　)
物体处于超重状态时，其重力增加了
物体处于完全失重状态时，其重力为零
物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化
2.一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(　　)
受到的重力先增大后减小
一直处于超重状态
先失重后超重
先超重后失重
3.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是(　　)
在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定为零
在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
4.图(a)用力传感器挂重物，图(b)是力传感器向上运动和向下运动时，利用计算机作出的力传感器的拉力随时间变化的曲线。通过观察，下列判断正确的是(　　)
曲线的最低点表示完全失重
MN以上曲线表示超重
物体向上运动时只出现超重现象
物体向下运动时只出现失重现象
题组二　超重和失重的分析与计算
5.如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)
人处于失重状态，人对体重计的压力大小为m(g－a)
人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma
人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma
人处于超重状态，人对体重计的压力大小为m(g＋a)
6.在电梯内放一体重计，电梯静止时，小花站在体重计上示数为50 kg，电梯运动过程中，某段时间内小花发现体重计示数如图所示，已知重力加速度为g，则在这段时间内下列说法正确的是(　　)
电梯一定竖直向上运动
电梯一定竖直向下运动
小花所受的重力变小了
电梯的加速度大小为，方向竖直向下
7.(多选)如图，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(g取
10 m/s2)(　　)
由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态
由图乙可知小明此时一定处于超重状态
由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态
由图乙可知电梯此时的加速度大小约为0.7 m/s2
8.(多选)(2024·贵州铜仁一中高一期末)图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g＝10 m/s2。根据图像分析可知(　　)
b到c的过程中，人先处于失重状态再处于超重状态
人的重力可由b点读出，约为500 N
f点是人在双脚离开地板的过程中上升最高的点
人上升的最大高度约为0.312 5 m
综合提升练
9.(多选)(2024·陕西汉中高一期末)神舟十七号返回舱减速过程中，降落伞可以让返回舱的速度最终降低到3.5 m/s。当返回舱离地面1 m时点燃4台推力发动机，使返回舱以约2.5 m/s的速度软着陆，此阶段可看作匀减速直线运动。则关于该阶段的描述正确的是(　　)
宇航员处于超重状态
宇航员处于失重状态
加速度大小为10 m/s2
此过程持续时间为 s
10.(多选)同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是(　　)
三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用
只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用
在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大
三种方式中的乘客均处于超重状态
11.(10分)太空是一个微重力、高真空、强辐射的环境，人类可以利用这样的天然实验室制造出没有内部缺陷的晶体，生产出能承受强大拉力的细如蚕丝的金属丝。假如未来的某天你乘坐飞船进行“微重力的体验”行动，飞船由6 000 m的高空静止下落，可以获得持续25 s 之久的失重状态，你在这段时间里可以进行关于微重力影响的实验。已知下落的过程中飞船受到的空气阻力为重力的，重力加速度g取10 m/s2，求：
(1)(5分)飞船在失重状态下的加速度大小；
(2)(5分)飞船在微重力状态中下落的距离。
培优加强练
12.(10分)如图为游乐场中的“轰天雷”，它可以急上急下，让游客体验超重和失重的刺激感觉。游客由静止急升到h0＝14.4 m的高度，所用的时间t＝2 s，此上升过程可视为匀加速直线运动，取g＝10 m/s2。
(1)(3分)加速上升时游客处于什么状态，加速下落时游客处于什么状态(选填“超重”或“失重”)；
(2)(3分)求游客在此上升过程中加速度a的大小；
(3)(4分)若上升到h1＝10 m高度时，某一游客的鞋子不慎脱落，设该鞋子所受空气阻力恒为其重力的0.2倍，即F阻＝0.2 mg，求鞋子落地时的速度v。
第5节　超重与失重
1.D　[超重和失重只是一种物理现象，物体的质量和重力均不变；由于质量不变，惯性不变，所以选项A、B、C错误，D正确。]
2.D　[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，选项A、B、C错误，D正确。]
3.A　[降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D错误。]
4.B　[曲线的最低点表示拉力最小，但不为零，此时受重力和拉力的作用，不表示完全失重，故A错误；MN以上曲线表示拉力大于重力，加速度方向向上，出现超重现象，故B正确；物体向上做减速运动时，加速度方向向下，出现失重现象，故C错误；物体向下做减速运动时，加速度方向向上，出现超重现象，故D错误。]
5.D　[由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态，对人进行受力分析，设人受到的支持力为N，由牛顿第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力大小为N′＝N＝m(g＋a)，故A、B、C错误，D正确。]
6.D　[由题意可知，小花这段时间是处于失重状态，故小花的加速度方向竖直向下，可能是加速向下运动，也有可能是减速向上运动，故A、B错误；小花所受的重力只与小花的质量和当地的重力加速度有关，而这两个物理量没有发生变化，故C错误；由牛顿第二定律可得mg－N＝ma，解得a＝，方向竖直向下，故D正确。]
7.ABD　[由题图甲可知小明处于平衡状态，电梯此时处于静止或匀速运动状态，A正确；由题图乙可知小明处于超重状态，有向上的加速度，则电梯向上加速或向下减速，B正确，C错误；由题图乙知，此时小明受到的支持力大小为N＝
590 N，则加速度大小为a＝＝0.7 m/s2，D正确。]
8.AD　[由图乙知人的重力可由a读出，约为1 000 N，故B错误；b到c的过程中，压力从400 N增加到2 000 N，压力先小于重力后大于重力，所以人先处于失重状态再处于超重状态，故A正确；从d点到e点压力等于零，表明从d点到e点人在空中运动，d点是人双脚离开地板的一瞬间，e点是人落回地板的一瞬间，故C错误；人在空中运动的时间t＝2.5 s－2 s＝0.5 s，人上升的最大高度约为h＝g＝×10× m＝0.312 5 m，故D正确。]
9.AD　[宇航员向下做匀减速直线运动，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，故A正确，B错误；设该阶段的加速度大小为a，则有v－v＝－2as，解得a＝＝ m/s2＝3 m/s2，此过程持续时间为t＝＝ s＝ s，故C错误，D正确。]
10.CD　[电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，不受摩擦力作用，故A、B错误；在甲种方式中，乘客受到电梯地板的支持力为N1＝mgcos θ，在乙种方式中，根据牛顿第二定律有N2－mg＝masin θ，乘客受到电梯地板的支持力为N2＝mg＋masin θ，在丙种方式中，根据牛顿第二定律有N3－mg＝ma，乘客受到电梯地板的支持力为N3＝mg＋ma，可得N111.(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)设飞船在失重状态下的加速度大小为a，由牛顿第二定律得
mg－f＝ma
又f＝mg
解得a＝9.6 m/s2。
(2)由s＝at2得
s＝×9.6×252 m＝3 000 m。
12.(1)超重　失重　(2)7.2 m/s2 　(3)16 m/s
解析　(1)加速上升时因加速度向上，则游客处于超重状态；加速下落时，因加速度向下，则游客处于失重状态。
(2)根据h0＝at2
可得a＝＝ m/s2＝7.2 m/s2 。
(3)上升到h1＝10 m高度时的速度
v1＝＝ m/s＝12 m/s
鞋子上升阶段根据牛顿第二定律有
mg＋F阻＝ma1
解得a1＝12 m/s2
鞋子继续上升的高度h2＝＝ m＝6 m
鞋子下降阶段根据牛顿第二定律有
mg－F阻＝ma2
解得a2＝8 m/s2
则鞋子落地的速度
v＝＝ m/s＝16 m/s。第5节　超重与失重
学习目标　1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象。2.理解产生超重、失重现象的条件和实质.3.能辨别实际生活中的超重和失重现象。4.通过实例掌握利用牛顿运动定律分析超重和失重问题的方法。
知识点一　超重和失重的理解与判断
如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？
(2)电梯匀速向上运动时，人受到的支持力与其重力大小关系是怎样的？
(3)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？
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1.超重现象
(1)定义：把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)________物体所受重力的现象称为超重。
(2)产生条件：物体具有竖直________的加速度。
2.失重现象
(1)定义：把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)________物体所受重力的现象称为失重。
(2)产生条件：物体具有竖直________的加速度。
3.完全失重现象
(1)定义：把物体对悬挂物(或支持物)完全没有作用力的现象。
说明：物体的重力始终存在，大小没有变化。
(2)产生条件：a＝____，方向____________。
【思考判断】
(1)超重就是物体受到的重力增加了。(　　)
(2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了。(　　)
(3)物体处于超重状态时，物体一定在上升。(　　)
(4)物体处于失重状态时，物体可能在上升。(　　)
(5)举重运动员高举杠铃静止时处于超重状态。(　 )
(6)跳高运动员上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态。(　　)
(7)不计空气阻力，抛向空中的矿泉水瓶中的水，对侧壁和底部的压力都为零。(　　)
例1 (鲁科版教材P146“科学书屋”改编)2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，三名航天员顺利进入太空，与神舟十四号飞船胜利“太空会师”，发射任务圆满完成。则下列说法错误的是(　　)
A.火箭点火加速上升时航天员处于超重状态
B.火箭点火加速上升时，加速度越大，航天员越容易受伤
C.在空间站航天员可以用天平测物体的质量
D.航天员返回时，在打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态
例2 (鲁科版教材P147节练习5改编)如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则(　　)
A.容器自由下落时，小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C.将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都向下漏水
D.将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都不向下漏水
1.对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。
(2)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。
(3)在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。
2.判断超重、失重状态的方法
(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。
(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g时处于完全失重状态。
(3)注意：超重、失重与物体的运动方向(即速度方向)无关；发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。　　
训练1 某同学站在体重计上，通过做下蹲、起立的动作来探究超重和失重现象。下列说法正确的是(　　)
A.下蹲过程中人始终处于超重状态
B.起立过程中人始终处于超重状态
C.下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态
D.起立过程中人先处于失重状态后处于超重状态
训练2 某志愿者站在力传感器上分别完成下蹲和站起动作，计算机同时采集相应的数据，如图所示，这是做其中一个动作时，力传感器的示数随时间变化的情况，下面判断正确的是(　　)
A.这是站起过程，先失重后超重
B.这是站起过程，先超重后失重
C.这是下蹲过程，先失重后超重
D.这是下蹲过程，先超重后失重
知识点二　超重和失重的分析与计算
例3 弹簧测力计上挂一质量为1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧测力计的示数为多少？(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度匀速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度竖直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度竖直加速下降；
(4)以重力加速度g竖直下降。
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超重和失重的计算
超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题的步骤：
(1)分析物体运动的加速度方向。
(2)判断物体处于超重状态还是失重状态。
(3)对物体进行受力分析。
(4)利用牛顿第二定律分析、求解。　　
训练3 如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，重力加速度为g，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有(　　)
A.地面对斜面体的支持力大于(M＋m)g
B.地面对斜面体的支持力等于(M＋m)g
C.地面对斜面体的支持力小于(M＋m)g
D.由于不知道a的具体数值，无法判断地面对斜面体的支持力的大小与(M＋m)g的关系
随堂对点自测
1.(超重与失重的判断)如图所示为小张同学在秋季运动会上跳高的情景。若忽略空气阻力，则关于小张同学在跳高比赛过程中，说法正确的是(　　)
A.小张在下降过程中重力消失了
B.小张离地上升过程中处于失重状态
C.小张离地上升过程中加速度方向向上
D.小张离地上升到最高点时加速度等于0
2.(超重与失重的分析) (多选)(2024·福州市高一期末)如图所示，某高中生在自家小区住宅楼的一客梯内研究超重和失重现象，将质量为1 kg的物体悬挂在弹簧测力计上，观察到测力计示数稳定为12 N，则该客梯当前状态及运行情况是(　　)
A.该客梯处于失重状态
B.该客梯处于超重状态
C.该客梯可能向下做匀减速直线运动
D.该客梯可能向下做匀加速直线运动
3.(超重与失重的计算)如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长10 cm，运动时弹簧伸长9 cm，则升降机的运动状态可能是(g取
10 m/s2)(　　)
A.以a＝1 m/s2的加速度加速下降
B.以a＝1 m/s2的加速度加速上升
C.以a＝9 m/s2的加速度减速上升
D.以a＝9 m/s2的加速度减速下降
第5节　超重与失重
知识点一
导学　提示　(1)电梯启动瞬间加速度方向向上；人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。
(2)电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力大小等于重力大小。
(3)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，支持力小于重力。
知识梳理
1.(1)大于　(2)向上　2.(1)小于　(2)向下　3.(2)竖直向下
[思考判断] (1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√
例1 C　[火箭点火加速上升时，航天员也加速上升，处于超重状态，航天员受到的支持力大于重力，如果加速度越大，座椅对航天员的支持力也越大，航天员也越容易受伤，故A、B正确；天平是等臂杠杆，由于重力的原因而产生的对托盘的压力，使得天平处于平衡状态，在空间站里时，处于完全失重，重力全部用来提供向心力，因此用天平测物体质量不再适用，故C错误；返回舱返回时，减速向下运动，其加速度向上，因此处于减速仓中的航天员处于超重状态，故D正确。]
例2 D　[无论是让容器自由下落，还是竖直上抛，水和容器都是处于完全失重状态，运动情况相同。所以不管怎样，水都不会漏下来，所以A、B、C错误，D正确。]
训练1 C　[下蹲过程中，人的重心是先加速下降后减速下降，故人的加速度先向下，后向上，根据牛顿第二定律可知，人先处于失重后处于超重状态，A错误，C正确；起立过程中，人的重心是先加速上升，后减速上升，故人的加速度先向上，后向下，故该过程中，人先处于超重状态后处于失重状态，B、D错误。]
训练2 B　[根据题图可知，F先增大，后减小，再增大，最后不变，则先超重再失重，最后平衡，加速度先向上再向下，最后为零，则该过程中先向上加速再向上减速，最后静止，应为站起过程，故B正确。]
知识点二
例3 (1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
解析　以物体为研究对象，在运动过程中物体仅受到两个力的作用，如图所示。
(1)由牛顿第二定律有T1－mg＝0，得
T1＝mg＝1×10 N＝10 N
由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数等于10 N。
(2)以5m/s2的加速度匀加速上升时，若以向上为正方向，由牛顿第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5) N＝15 N。由牛顿第三定律得弹簧测力计的示数为15 N(超重现象)。
(3)以5 m/s2的加速度匀加速下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5) N＝5 N。由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数为5 N(失重现象)。
(4)以重力加速度g竖直下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－T4＝ma2，其中a2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数为零(完全失重现象)。
训练3 C　[对M和m组成的系统，当m具有向下的加速度而M保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的支持力小于系统的重力，故选项C正确。]
随堂对点自测
1.B　[小张无论是上升过程还是下降过程还是在最高点，都只受重力作用，具有竖直向下的重力加速度，处于完全失重状态。故A、C、D错误，B正确。]
2.BC　[由于观察到测力计示数比物体的重力大，故该客梯处于超重状态，A错误，B正确；由牛顿第二定律F－mg＝ma知该客梯有向上的加速度，则该客梯可能向下做匀减速直线运动或向上做匀加速直线运动，C正确，D错误。]
3.A　[当升降机静止时，根据胡克定律和二力平衡条件得kx1－mg＝0，其中k为弹簧的劲度系数，x1＝10 cm。当弹簧伸长量为x2＝9 cm时，kx2第5节　超重与失重
第五章　牛顿运动定律
1.结合生活体验，通过实验认识超重和失重现象。
2.理解产生超重、失重现象的条件和实质。
3.能辨别实际生活中的超重和失重现象。
4.通过实例掌握利用牛顿运动定律分析超重和失重问题的方法。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　超重和失重的分析与计算
知识点一　超重和失重的理解与判断
知识点一　超重和失重的理解与判断
如图所示，某人乘坐电梯正在向上运动。
(1)电梯启动瞬间加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？
(2)电梯匀速向上运动时，人受到的支持力与其重力大小关系是怎样的？
(3)电梯将要到达目的地减速运动时加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大还是小？
提示　(1)电梯启动瞬间加速度方向向上；人受到的合力方向向上，所以支持力大于重力。
(2)电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，所以支持力大小等于重力大小。
(3)减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下；人受到的合力方向向下，支持力小于重力。
1.超重现象
(1)定义：把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______ 物体所受重力的现象称为超重。
(2)产生条件：物体具有竖直______的加速度。
2.失重现象
(1)定义：把物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)______ 物体所受重力的现象称为失重。
(2)产生条件：物体具有竖直______的加速度。
大于
向上
小于
向下
3.完全失重现象
(1)定义：把物体对悬挂物(或支持物)完全没有作用力的现象。
说明：物体的重力始终存在，大小没有变化。
(2)产生条件：a＝g，方向__________。
竖直向下
【思考判断】
(1)超重就是物体受到的重力增加了。( )
(2)物体处于完全失重状态时，物体的重力就消失了。( )
(3)物体处于超重状态时，物体一定在上升。( )
(4)物体处于失重状态时，物体可能在上升。( )
(5)举重运动员高举杠铃静止时处于超重状态。( )
(6)跳高运动员上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态。( )
(7)不计空气阻力，抛向空中的矿泉水瓶中的水，对侧壁和底部的压力都为零。( )
×
×
×
√
×
×
√
C
例1 (鲁科版教材P146“科学书屋”改编)2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，三名航天员顺利进入太空，与神舟十四号飞船胜利“太空会师”，发射任务圆满完成。则下列说法错误的是(　　)
A.火箭点火加速上升时航天员处于超重
状态
B.火箭点火加速上升时，加速度越大，
航天员越容易受伤
C.在空间站航天员可以用天平测物体的质量
D.航天员返回时，在打开降落伞后，返回舱在减速下降的过程中处于超重状态
解析　火箭点火加速上升时，航天员也加速上升，处于超重状态，航天员受到的支持力大于重力，如果加速度越大，座椅对航天员的支持力也越大，航天员也越容易受伤，故A、B正确；天平是等臂杠杆，由于重力的原因而产生的对托盘的压力，使得天平处于平衡状态，在空间站里时，处于完全失重，重力全部用来提供向心力，因此用天平测物体质量不再适用，故C错误；返回舱返回时，减速向下运动，其加速度向上，因此处于减速仓中的航天员处于超重状态，故D正确。
例2 (鲁科版教材P147节练习5改编)如图所示，一个盛水的容器底部有一小孔。静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则(　　)
A.容器自由下落时，小孔向下漏水
B.将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水
C.将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都向下漏水
D.将容器竖直向上抛出，不管是容器向上运动，还是向下运动，小孔都不向下漏水
D
解析　无论是让容器自由下落，还是竖直上抛，水和容器都是处于完全失重状态，运动情况相同。所以不管怎样，水都不会漏下来，所以A、B、C错误，D正确。
1.对超重、失重的“三点”理解
(1)发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。
(2)物体处于超重还是失重状态，只取决于加速度的方向，与物体的运动方向无关。
(3)在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失。例如：液体的压强、浮力将为零，水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等。
2.判断超重、失重状态的方法
(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。
(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g时处于完全失重状态。
(3)注意：超重、失重与物体的运动方向(即速度方向)无关；发生超重和失重时，物体所受的重力并没有变化。　　
C
训练1 某同学站在体重计上，通过做下蹲、起立的动作来探究超重和失重现象。下列说法正确的是(　　)
A.下蹲过程中人始终处于超重状态
B.起立过程中人始终处于超重状态
C.下蹲过程中人先处于失重状态后处于超重状态
D.起立过程中人先处于失重状态后处于超重状态
解析　下蹲过程中，人的重心是先加速下降后减速下降，故人的加速度先向下，后向上，根据牛顿第二定律可知，人先处于失重后处于超重状态，A错误，C正确；起立过程中，人的重心是先加速上升，后减速上升，故人的加速度先向上，后向下，故该过程中，人先处于超重状态后处于失重状态，B、D错误。
训练2 某志愿者站在力传感器上分别完成下蹲和站起动作，计算机同时采集相应的数据，如图所示，这是做其中一个动作时，力传感器的示数随时间变化的情况，下面判断正确的是(　　)
A.这是站起过程，先失重后超重
B.这是站起过程，先超重后失重
C.这是下蹲过程，先失重后超重
D.这是下蹲过程，先超重后失重
B
解析　根据题图可知，F先增大，后减小，再增大，最后不变，则先超重再失重，最后平衡，加速度先向上再向下，最后为零，则该过程中先向上加速再向上减速，最后静止，应为站起过程，故B正确。
知识点二　超重和失重的分析与计算
例3 弹簧测力计上挂一质量为1 kg的物体，在下列各种情况下，弹簧测力计的示数为多少？(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度匀速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度竖直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度竖直加速下降；
(4)以重力加速度g竖直下降。
解析　以物体为研究对象，在运动过程中物体仅受到两个力的作用，如图所示。
(1)由牛顿第二定律有T1－mg＝0，得
T1＝mg＝1×10 N＝10 N
由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数等于10 N。
(2)以5m/s2的加速度匀加速上升时，若以向上为正方向，由牛顿第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5) N＝15 N。由牛顿第三定律得弹簧测力计的示数为15 N(超重现象)。
(3)以5 m/s2的加速度匀加速下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5) N＝5 N。由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数为5 N(失重现象)。
(4)以重力加速度g竖直下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－T4＝ma2，其中a2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛顿第三定律知弹簧测力计的示数为零(完全失重现象)。
答案　(1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
超重和失重的计算
超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题的步骤：
(1)分析物体运动的加速度方向。
(2)判断物体处于超重状态还是失重状态。
(3)对物体进行受力分析。
(4)利用牛顿第二定律分析、求解。　　
训练3 如图所示，质量为M的斜面体始终处于静止状态，重力加速度为g，当质量为m的物体以加速度a沿斜面加速下滑时有(　　)
A.地面对斜面体的支持力大于(M＋m)g
B.地面对斜面体的支持力等于(M＋m)g
C.地面对斜面体的支持力小于(M＋m)g
D.由于不知道a的具体数值，无法判断地面对斜面体的支持力的大小与
(M＋m)g的关系
C
解析　对M和m组成的系统，当m具有向下的加速度而M保持平衡时，可以认为系统的重心向下运动，故系统具有向下的加速度，处于失重状态，所受到的地面的支持力小于系统的重力，故选项C正确。
随堂对点自测
2
B
1.(超重与失重的判断)如图所示为小张同学在秋季运动会上跳高的情景。若忽略空气阻力，则关于小张同学在跳高比赛过程中，说法正确的是(　　)
A.小张在下降过程中重力消失了
B.小张离地上升过程中处于失重状态
C.小张离地上升过程中加速度方向向上
D.小张离地上升到最高点时加速度等于0
解析　小张无论是上升过程还是下降过程还是在最高点，都只受重力作用，具有竖直向下的重力加速度，处于完全失重状态。故A、C、D错误，B正确。
BC
2.(超重与失重的分析) (多选)(2024·福州市高一期末)如图所示，某高中生在自家小区住宅楼的一客梯内研究超重和失重现象，将质量为1 kg的物体悬挂在弹簧测力计上，观察到测力计示数稳定为12 N，则该客梯当前状态及运行情况是(　　)
A.该客梯处于失重状态
B.该客梯处于超重状态
C.该客梯可能向下做匀减速直线运动
D.该客梯可能向下做匀加速直线运动
解析　由于观察到测力计示数比物体的重力大，故该客梯处于超重状态，A错误，B正确；由牛顿第二定律F－mg＝ma知该客梯有向上的加速度，则该客梯可能向下做匀减速直线运动或向上做匀加速直线运动，C正确，D错误。
A
3.(超重与失重的计算)如图所示，升降机天花板上用轻弹簧悬挂一物体，升降机静止时弹簧伸长10 cm，运动时弹簧伸长9 cm，则升降机的运动状态可能是(g取10 m/s2)(　　)
A.以a＝1 m/s2的加速度加速下降
B.以a＝1 m/s2的加速度加速上升
C.以a＝9 m/s2的加速度减速上升
D.以a＝9 m/s2的加速度减速下降
解析　当升降机静止时，根据胡克定律和二力平衡条件得kx1－mg＝0，其中k为弹簧的劲度系数，x1＝10 cm。当弹簧伸长量为x2＝9 cm时，kx2课后巩固训练
3
D
题组一　超重和失重的理解与判断
1.下列关于超重和失重的说法中正确的是(　　)
A.物体处于超重状态时，其重力增加了
B.物体处于完全失重状态时，其重力为零
C.物体处于超重或失重状态时，其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了
D.物体处于超重或失重状态时，其质量及受到的重力都没有变化
解析　超重和失重只是一种物理现象，物体的质量和重力均不变；由于质量不变，惯性不变，所以选项A、B、C错误，D正确。
基础对点练
D
2.一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
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，选项A、B、C错误，D正确。
A
3.如图所示，A、B两人用安全带连接在一起，从飞机上跳下进行双人跳伞运动，不计空气对人的阻力，下列说法正确的是(　　)
A.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力一定
为零
B.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力大于B的重力
C.在降落伞未打开的下降过程中，安全带的作用力等于B的重力
D.在降落伞打开后减速下降过程中，安全带的作用力小于B的重力
解析　降落伞未打开时，A、B两人一起做自由落体运动，处于完全失重状态，则A、B之间安全带的作用力为0，A正确，B、C错误；降落伞打开后，A、B减速下降，加速度向上，则A、B处于超重状态，对B有T－mg＝ma，即T＝mg＋ma>mg，故D错误。
B
4.图(a)用力传感器挂重物，图(b)是力传感器向上运动和向下运动时，利用计算机作出的力传感器的拉力随时间变化的曲线。通过观察，下列判断正确的是(　　)
A.曲线的最低点表示完全失重
B.MN以上曲线表示超重
C.物体向上运动时只出现超重现象
D.物体向下运动时只出现失重现象
解析　曲线的最低点表示拉力最小，但不为零，此时受重力和拉力的作用，不表示完全失重，故A错误；MN以上曲线表示拉力大于重力，加速度方向向上，出现超重现象，故B正确；物体向上做减速运动时，加速度方向向下，出现失重现象，故C错误；物体向下做减速运动时，加速度方向向上，出现超重现象，故D错误。
D
题组二　超重和失重的分析与计算
5.如图所示，质量为m的人站在体重计上，随电梯以大小为a的加速度加速上升，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　)
A.人处于失重状态，人对体重计的压力大小为m(g－a)
B.人处于超重状态，人对体重计的压力大小为ma
C.人处于失重状态，人对体重计的压力大小为ma
D.人处于超重状态，人对体重计的压力大小为m(g＋a)
解析　由于人随电梯以大小为a的加速度加速上升，所以人处于超重状态，对人进行受力分析，设人受到的支持力为N，由牛顿第二定律得N－mg＝ma，解得N＝mg＋ma，根据牛顿第三定律，人对体重计的压力大小为N′＝N＝m(g＋a)，故A、B、C错误，D正确。
D
6.在电梯内放一体重计，电梯静止时，小花站在体重计上示数为50 kg，电梯运动过程中，某段时间内小花发现体重计示数如图所示，已知重力加速度为g，则在这段时间内下列说法正确的是(　　)
ABD
7.(多选)如图，小明为了研究超重和失重现象，站在电梯内水平放置的体重计上，小明质量为55 kg，电梯由启动到停止的过程中，下列说法正确的是(g取
10 m/s2)(　　 )
A.由图甲可知电梯此时处于静止或匀速运动状态
B.由图乙可知小明此时一定处于超重状态
C.由图乙可知电梯此时一定处于加速上升状态
D.由图乙可知电梯此时的加速度大小约为0.7 m/s2
AD
8.(多选)(2024·贵州铜仁一中高一期末)图甲是某人站在接有传感器的地板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图中的小黑点表示人的重心，图乙是地板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g＝10 m/s2。根据图像分析可知(　　)
A.b到c的过程中，人先处于失重
状态再处于超重状态
B.人的重力可由b点读出，约为
500 N
C.f点是人在双脚离开地板的过程中
上升最高的点
D.人上升的最大高度约为0.312 5 m
AD
综合提升练
CD
10.(多选)同一乘客三次分别乘坐不同的电梯上楼，过程中都经历了电梯加速上升阶段，假设三次的加速度大小相同，且乘客相对电梯均静止，如图甲、乙、丙所示。在上述加速阶段中，下列说法正确的是(　　)
A.三种方式乘客均受到了电梯地板的摩擦力作用
B.只有在甲种方式中，乘客才受到了摩擦力作用
C.在丙种方式中，乘客受到电梯地板的支持力最大
D.三种方式中的乘客均处于超重状态
解析　电梯加速上升阶段，在甲种方式中，乘客受到支持力、重力、沿斜面向上的摩擦力作用；在乙种方式中，乘客受到支持力、重力、水平向右的摩擦力作用；在丙种方式中，乘客受到支持力、重力，不受摩擦力作用，故A、B错误；在甲种方式中，乘客受到电梯地板的支持力为N1＝mgcos θ，在乙种方式中，根据牛顿第二定律有N2－mg＝masin θ，乘客受到电梯地板的支持力为N2＝mg＋masin θ，在丙种方式中，根据牛顿第二定律有N3－mg＝ma，乘客受到电梯地板的支持力为N3＝mg＋ma，可得N1答案　(1)9.6 m/s2　(2)3 000 m
解析　(1)设飞船在失重状态下的加速度大小为a，由牛顿第二定律得
mg－f＝ma
解得a＝9.6 m/s2。
培优加强练
12.如图为游乐场中的“轰天雷”，它可以急上急下，让游客体验超重和失重的刺激感觉。游客由静止急升到h0＝14.4 m的高度，所用的时间t＝2 s，此上升过程可视为匀加速直线运动，取g＝10 m/s2。
(1)加速上升时游客处于什么状态，加速下落时游客处于
什么状态(选填“超重”或“失重”)；
(2)求游客在此上升过程中加速度a的大小；
(3)若上升到h1＝10 m高度时，某一游客的鞋子不慎脱落，设该鞋子所受空气阻力恒为其重力的0.2倍，即F阻＝0.2 mg，求鞋子落地时的速度v。
答案　(1)超重　失重　(2)7.2 m/s2 　(3)16 m/s
解析　(1)加速上升时因加速度向上，则游客处于超重状态；加速下落时，因加速度向下，则游客处于失重状态。
鞋子上升阶段根据牛顿第二定律有
mg＋F阻＝ma1
解得a1＝12 m/s2
鞋子下降阶段根据牛顿第二定律有
mg－F阻＝ma2
解得a2＝8 m/s2
则鞋子落地的速度

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