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第7节　超重与失重
核心素养导学
物理观念 知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。
科学思维 (1)会应用牛顿第二定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质。(2)了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象。
科学探究 (1)通过体验或者实验，认识超重和失重现象。(2)通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件。
科学态度与责任 (1)培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。(2)培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣。
一、对电梯实验的模拟与分析
如图，在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使重物在竖直方向上做多种方式的运动。
(1)突然向上加速，弹簧测力计示数______。
(2)突然向下加速，弹簧测力计示数______。
二、超重与失重现象
超重 定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象
产生条件：物体具有向上的加速度
失重 定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象
产生条件：物体具有向下的加速度
完全失重 定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力
产生条件：物体加速下降的过程中加速度a＝g
在乘用竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的感觉：在电梯上升时，开始时觉得自己有“向下坠”的感觉，好像自己变重了，快到目的楼层时又觉得自己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，在电梯下降时，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到目的楼层时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。
(1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？
(2)电梯向上将要到达目的楼层减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？
(3)电梯下降启动的瞬间和到达目的楼层前减速运动时，人处于超重还是失重状态？
新知学习(一)|对超重和失重的理解
[重点释解]
1．视重
当物体用弹簧测力计竖直悬挂或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，其大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
注意：视重与重力不同。
2．平衡、超重、失重和完全失重的比较
特征状态 　　 加速度 视重(F)与重力关系 运动情况 受力图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 方向向上 F＝m(g＋a) >mg 向上加速向下减速，
失重 方向向下 F＝m(g－a)完全失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星
[特别提醒]　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0；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。
3．判断超重、失重的方法
(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0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)超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。
[针对训练]
1.一人站在体重计上。当他静止时体重计指针指在45 kg刻度处。则在他快速蹲下不动的整个过程中，体重计指针(　 )
A．一直指在大于45 kg刻度处
B．一直指在小于45 kg刻度处
C．先指在大于45 kg刻度处，后指在小于45 kg 刻度处，最后指在等于45 kg刻度处
D．先指在小于45 kg刻度处，后指在大于45 kg 刻度处，最后指在等于45 kg刻度处
2．在一个封闭装置中，用弹簧测力计测一物体的重力，根据读数与物体实际重力之间的关系，判断以下说法中正确的是(　 )
A．读数偏大，表明装置一定加速上升
B．读数偏小，表明装置一定加速下降
C．读数为0，表明装置运动的加速度等于重力加速度，但无法判断是向上运动还是向下运动
D．读数准确，表明装置一定匀速上升或下降
3．神舟十七号乘组航天员在空间站中处于失重状态，如果要在空间站中进行实验，下列实验操作不能正常进行的是(　 )
A．用水银做托里拆利实验
B．用体温计测体温
C．探究杠杆的平衡条件实验
D．用弹簧测力计测量拉力
新知学习(二)|超重和失重的应用
[典例体验]
[典例]　(2024·绵阳阶段练习)物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到停止的过程中，他经历了先加速再匀速最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层(他住18层)的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯减速时的加速度大小为0.5 m/s2，已知该同学的质量为60 kg，g＝10 m/s2。求：
(1)电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态；
(2)减速过程中，该同学对电梯底面的压力大小；
(3)电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零。
尝试解答：
[系统归纳]
解决超重、失重现象问题的基本方法
(1)明确研究对象，进行受力分析。
(2)判断加速度的方向，并建立合理的坐标轴。
(3)应用牛顿第二定律列出方程。
(4)代入数据求解，需讨论的进行讨论。
[针对训练]
1．小红乘电梯从顶楼下降至一楼，此过程中的v－t图像如图所示，关于小红的运动状态，下列说法正确的是(　 )
A．0～3 s内的加速度大小为3 m/s2
B．8～11 s内的加速度大小为1 m/s2
C．在0～3 s内处于超重状态
D．在8～11 s内处于失重状态
2．(多选)用火箭竖直上升发射飞船，发射瞬间，火箭的加速度a＝4.5g，重力加速度g取10 m/s2，对飞船座椅上质量为60 kg的航天员来说，下列说法正确的是(　 )
A．航天员处于失重状态
B．航天员处于超重状态
C．航天员对座椅的压力为3 300 N
D．航天员不受重力
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?科学探究——感受超重和失重现象
1．(选自粤教版教材)如图(a)所示，用力传感器挂重物，利用计算机作出F?t图像，记录传感器的力随时间变化的曲线。观察下列情况下F?t 的曲线变化：①快速向上运动；②快速向下运动。
如图(b)所示是力传感器向上运动和向下运动时，重物对力传感器的拉力随时间变化的曲线。
通过上述观察，我们对超重和失重现象有什么新的发现？
?科学态度与责任——航天器中的超重和失重
2．(选自鲁科版教材“科学书屋”)航天器加速升空和减速返回地面时，其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着，在超重情况下，会出现足部血压升高、头部供血不足等现象，轻则引起视觉障碍，重则发生晕厥。因此，航天员应平躺于座椅上(如图甲)，这样可减轻超重对人体的影响。
航天器进入轨道后，所有物体都近似处于完全失重状态。观看我国航天员王亚平进行太空授课的视频，你会发现若干失重现象：悬浮于空中的圆形水球(如图乙)、不断转圈的单摆、飘来飘去的航天员等。这些都是我们在地面上无法体验到的完全失重现象。
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1．一只小鸟飞来停在细树枝上，随树枝上下晃动(可视为竖直方向的运动)，以竖直向上为正方向，其运动的速度—时间图像(v－t图)如图所示。设树枝对小鸟的作用力为F，小鸟的重力为G，则在t1～t3时间内(　 )
A．先FG B．先F>G，后FC．一直F>G D．一直F2.如图所示，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”，它们通过钢丝绳连接，驱动装置带动钢丝绳使“轿厢”和“对重”在竖直方向上做上下运动。当“轿厢”向上做匀加速直线运动时(　 )
A．电梯的“对重”处于超重状态
B．电梯的“对重”向下做匀减速直线运动
C．钢丝绳的拉力等于“对重”的重力
D．钢丝绳的拉力小于“对重”的重力
3．(2024·昆山高一模拟)2023年10月2日，杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺，中国选手夺得冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示，忽略空气阻力，g取10 m/s2，则以下说法正确的是(　 )
A．1.0 s到1.2 s之间运动员处于失重状态
B．1.0 s到1.2 s之间运动员处于超重状态
C．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8 m
D．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2 m
第7节　超重与失重
[预读教材]
一、　
(1)变大　(2)变小
二、　
大于　向上　小于　向下
[情境创设]
提示：(1)竖直向上，超重。
(2)竖直向下，失重。
(3)向下启动瞬间，加速度向下，失重；向下减速运动时加速度向上，超重。
新知学习(一)　
[针对训练]
1．选D　人先是加速下降，有向下的加速度，此时人对体重计的压力小于重力，后是减速下降，有向上的加速度，此时人对体重计的压力大于重力，蹲下不动时人对体重计的压力等于重力，故显示视重先变小后变大最后不变，则读出的重量先小于45 kg，后大于45 kg，最后等于45 kg；A、B、C错误，D正确。
2．选C　读数偏大，表明装置处于超重状态，其加速度方向向上，可能的运动情况是加速上升或减速下降，A错误，同理知B错误。弹簧测力计读数为0 ，即完全失重，这表明整个装置运动的加速度等于重力加速度g，但是a＝g时，速度方向有可能向上，也有可能向下，还有可能沿其他方向，C正确。读数准确，装置可能静止，也可能正在向任意一个方向做匀速直线运动，D错误。
3．选A　航天员在空间站中处于失重状态，必须依靠重力才能进行的实验都不能正常进行。用水银做托里拆利实验无法进行，因为水银不受重力约束，无法测定气压，A符合题意；用体温计测体温与重力无关，可以正常进行，B不符合题意；探究杠杆的平衡条件实验，可以不依靠重力进行探究，可以正常进行，C不符合题意；用弹簧测力计测量拉力时，可以不依靠重力进行测量，可以正常进行，D不符合题意。
新知学习(二)　
[典例]　解析：(1)电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态。
(2)减速过程中，对该同学，根据牛顿第二定律有mg－FN＝ma
代入数据解得FN＝m(g－a)＝60×(10－0.5)N＝570 N，根据牛顿第三定律得该同学对电梯底面的压力大小为FN′＝FN＝570 N。
(3)电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有mg＝ma′，解得a′＝10 m/s2。
答案：(1)失重状态　(2)570 N　(3)10 m/s2
[针对训练]
1．选B　v－t图像的斜率表示加速度，由题图可得：0～3 s内a＝＝ m/s2＝1 m/s2，8～11 s内a′＝＝ m/s2＝－1 m/s2，负号表示方向，A错误，B正确；小红乘电梯下楼，速度方向向下，v－t图像是以向下为正方向，0～3 s内加速度为正值，说明物体有向下的加速度，处于失重状态；8～11 s加速度为负值，说明物体有向上的加速度，处于超重状态，C、D错误。
2．选BC　航天员随火箭加速向上运动，则航天员处于超重状态，仍然受重力作用，A、D错误，B正确；由牛顿第二定律，对航天员N－mg＝ma，解得N＝5.5mg＝3 300 N，根据牛顿第三定律可知航天员对座椅的压力为3 300 N，C正确。
一、　
1．提示：物体向上或向下运动时并不一定会出现失重或超重现象，只有竖直方向速度发生变化时，即有竖直方向的加速度时，才会出现超重和失重现象。
二、　
1．选D　在t1～t3时间内，由v－t图可知小鸟先向上减速运动，后向下加速运动，两过程加速度都是向下的，所以小鸟在t1～t3时间内一直处于失重状态，合力向下，所以一直有F2．选D　当“轿厢”向上做匀加速直线运动时，“轿厢”加速度向上，此时，“对重”向下做匀加速直线运动，加速度向下，则“对重”处于失重状态，钢丝绳的拉力小于“对重”的重力，选项D正确。
3．选D　蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等，可知1.0 s到1.2 s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大，过程为运动员开始接触蹦床至到达最低点，根据牛顿第二定律，该段过程运动员先向下加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故A、B错误；根据题图可知，运动员从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为t＝1.6 s，该段时间运动员做竖直上抛运动，故离开蹦床后上升的最大高度为h＝g·2＝3.2 m，故C错误，D正确。
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超重与失重
第 7 节
核心素养导学
物理观念 知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。
科学思维 (1)会应用牛顿第二定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质。
(2)了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象。
科学探究 (1)通过体验或者实验，认识超重和失重现象。
(2)通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件。
科学态度与责任 (1)培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。
(2)培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣。
续表
1
四层学习内容1落实必备知识
2
四层学习内容2强化关键能力
3
四层学习内容3·4浸润学科素养和核心价值
CONTENTS
目录
4
课时跟踪检测
四层学习内容1落实必备知识
一、对电梯实验的模拟与分析
如图，在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，
使重物在竖直方向上做多种方式的运动。
(1)突然向上加速，弹簧测力计示数_____。
(2)突然向下加速，弹簧测力计示数_____。
变大
变小
二、超重与失重现象
超重 定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____物体所受重力的现象
产生条件：物体具有_____的加速度
失重 定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)_____物体所受重力的现象
产生条件：物体具有______的加速度
完全失重 定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力
产生条件：物体加速下降的过程中加速度a＝g
大于
向上
小于
向下
在乘用竖直升降电梯上下楼时，你是否有这样的
感觉：在电梯上升时，开始时觉得自己有“向下坠”
的感觉，好像自己变重了，快到目的楼层时又觉得自
己有“向上飘”的感觉，好像自己变轻了。下楼时，
在电梯下降时，开始觉得有种“向上飘”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了，快到目的楼层时，觉得自己有种“向下坠”的感觉，背的书包也似乎变“重”了。
(1)电梯向上启动瞬间加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？
提示：竖直向上，超重。
(2)电梯向上将要到达目的楼层减速运动时加速度方向如何？人处于超重还是失重状态？
提示：竖直向下，失重。
(3)电梯下降启动的瞬间和到达目的楼层前减速运动时，人处于超重还是失重状态？
提示：向下启动瞬间，加速度向下，失重；向下减速运动时加速度向上，超重。
四层学习内容2强化关键能力
1．视重
当物体用弹簧测力计竖直悬挂或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，其大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
注意：视重与重力不同。
新知学习(一)|对超重和失重的理解
重点释解
2．平衡、超重、失重和完全失重的比较
特征 状态 　　 加速度 视重(F) 与重力关系 运动情况 受力图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 方向向上 F＝m(g＋a) >mg 向上加速向下减速，
失重 方向向下 F＝m(g－a) 完全 失重 a＝g F＝0 自由落体运动、抛体运动、沿圆轨道运行的卫星
续表
[特别提醒]　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0；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。
3．判断超重、失重的方法
(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0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)超重、失重与物体的运动方向即速度方向无关。
[针对训练]
1.一人站在体重计上。当他静止时体重计指针指在45 kg刻度处。则在他快速蹲下不动的整个过程中，体重计指针(　 )
A．一直指在大于45 kg刻度处
B．一直指在小于45 kg刻度处
C．先指在大于45 kg刻度处，后指在小于45 kg刻度处，
最后指在等于45 kg刻度处
D．先指在小于45 kg刻度处，后指在大于45 kg刻度处，最后指在等于45 kg刻度处
√
解析：人先是加速下降，有向下的加速度，此时人对体重计的压力小于重力，后是减速下降，有向上的加速度，此时人对体重计的压力大于重力，蹲下不动时人对体重计的压力等于重力，故显示视重先变小后变大最后不变，则读出的重量先小于45 kg，后大于45 kg，最后等于45 kg；A、B、C错误，D正确。
2．在一个封闭装置中，用弹簧测力计测一物体的重力，根据读数与物体实际重力之间的关系，判断以下说法中正确的是(　 )
A．读数偏大，表明装置一定加速上升
B．读数偏小，表明装置一定加速下降
C．读数为0，表明装置运动的加速度等于重力加速度，但无法判断是向上运动还是向下运动
D．读数准确，表明装置一定匀速上升或下降
√
解析：读数偏大，表明装置处于超重状态，其加速度方向向上，可能的运动情况是加速上升或减速下降，A错误，同理知B错误。弹簧测力计读数为0 ，即完全失重，这表明整个装置运动的加速度等于重力加速度g，但是a＝g时，速度方向有可能向上，也有可能向下，还有可能沿其他方向，C正确。读数准确，装置可能静止，也可能正在向任意一个方向做匀速直线运动，D错误。
3．神舟十七号乘组航天员在空间站中处于失重状态，如果要在空间站中进行实验，下列实验操作不能正常进行的是(　 )
A．用水银做托里拆利实验
B．用体温计测体温
C．探究杠杆的平衡条件实验
D．用弹簧测力计测量拉力
√
解析：航天员在空间站中处于失重状态，必须依靠重力才能进行的实验都不能正常进行。用水银做托里拆利实验无法进行，因为水银不受重力约束，无法测定气压，A符合题意；用体温计测体温与重力无关，可以正常进行，B不符合题意；探究杠杆的平衡条件实验，可以不依靠重力进行探究，可以正常进行，C不符合题意；用弹簧测力计测量拉力时，可以不依靠重力进行测量，可以正常进行，D不符合题意。
[典例]　(2024·绵阳阶段练习)物理课学习超重与失重现象后，某同学回家乘坐电梯时用心体会了一下，发现从电梯上升到停止的过程中，他经历了先加速再匀速最后减速的运动过程。每次都是在17层到18层(他住18层)的过程中，有明显减速的感觉。有一天，该同学用手机测出电梯减速时的加速度大小为0.5 m/s2，已知该同学的质量为60 kg，g＝10 m/s2。求：
典例体验
新知学习(二)|超重和失重的应用
(1)电梯从17层到18层减速过程中，该同学处于超重状态还是失重状态；
[答案]　失重状态
[解析]　电梯从17层到18层减速过程中，加速度向下，所以该同学处于失重状态。
(2)减速过程中，该同学对电梯底面的压力大小；
[答案]　570 N　
[解析]　减速过程中，对该同学，根据牛顿第二定律有mg－FN＝ma
代入数据解得FN＝m(g－a)＝60×(10－0.5)N＝570 N，根据牛顿第三定律得该同学对电梯底面的压力大小为FN′＝FN＝570 N。
(3)电梯以多大的加速度减速时，电梯底面对他的支持力为零。
[答案]　10 m/s2
[解析]　电梯底面对人的支持力为零时，根据牛顿第二定律有mg＝ma′，解得a′＝10 m/s2。
[系统归纳]
解决超重、失重现象问题的基本方法
(1)明确研究对象，进行受力分析。
(2)判断加速度的方向，并建立合理的坐标轴。
(3)应用牛顿第二定律列出方程。
(4)代入数据求解，需讨论的进行讨论。
[针对训练]
1. 小红乘电梯从顶楼下降至一楼，此过程中的v－t图像如图所示，关于小红的运动状态，下列说法正确的是(　 )
A．0～3 s内的加速度大小为3 m/s2
B．8～11 s内的加速度大小为1 m/s2
C．在0～3 s内处于超重状态
D．在8～11 s内处于失重状态
√
2．(多选)用火箭竖直上升发射飞船，发射瞬间，火箭的加速度a＝4.5g，重力加速度g取10 m/s2，对飞船座椅上质量为60 kg的航天员来说，下列说法正确的是(　 )
A．航天员处于失重状态
B．航天员处于超重状态
C．航天员对座椅的压力为3 300 N
D．航天员不受重力
√
√
解析：航天员随火箭加速向上运动，则航天员处于超重状态，仍然受重力作用，A、D错误，B正确；由牛顿第二定律，对航天员N－mg＝ma，解得N＝5.5mg＝3 300 N，根据牛顿第三定律可知航天员对座椅的压力为3 300 N，C正确。
四层学习内容3·4浸润学科素养和核心价值
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?科学探究——感受超重和失重现象
1．(选自粤教版教材)如图(a)所示，用力传感器挂重物，利用计算机作出F-t图像，记录传感器的力随时间变化的曲线。观察下列情况下F-t的曲线变化：①快速向上运动；②快速向下运动。
如图(b)所示是力传感器向上运动和向下运动时，重物对力传感器的拉力随时间变化的曲线。
通过上述观察，我们对超重和失重现象有什么新的发现？
提示：物体向上或向下运动时并不一定会出现失重或超重现象，只有竖直方向速度发生变化时，即有竖直方向的加速度时，才会出现超重和失重现象。
?科学态度与责任——航天器中的超重和失重
2．(选自鲁科版教材“科学书屋”)航天器加速升空和减速返回地面时，其上的一切物体都会处于超重状态。如果航天员站立或坐着，在超重情况下，会出现足部血压升高、头部供血不足等现象，轻则引起视觉障碍，重则发生晕厥。因此，航天员应平躺于座椅上(如图甲)，这样可减轻超重对人体的影响。
航天器进入轨道后，所有物体都近似处于完全失重状态。观看我国航天员王亚平进行太空授课的视频，你会发现若干失重现象：悬浮于空中的圆形水球(如图乙)、不断转圈的单摆、飘来飘去的航天员等。这些都是我们在地面上无法体验到的完全失重现象。
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1．一只小鸟飞来停在细树枝上，随树枝上下晃动(可视为竖直方向的运动)，以竖直向上为正方向，其运动的速度—时间图像(v－t图)如图所示。设树枝对小鸟的作用力为F，小鸟的重力为G，则在t1～t3时间内(　 )
A．先FG 　 B．先F>G，后FC．一直F>G 　 D．一直F√
解析：在t1～t3时间内，由v－t图可知小鸟先向上减速运动，后向下加速运动，两过程加速度都是向下的，所以小鸟在t1～t3时间内一直处于失重状态，合力向下，所以一直有F2. 如图所示，垂直电梯有一个“轿厢”和一个“对重”，它们通过钢丝绳连接，驱动装置带动钢丝绳使“轿厢”和“对重”在竖直方向上做上下运动。当“轿厢”向上做匀加速直线运动时(　 )
A．电梯的“对重”处于超重状态
B．电梯的“对重”向下做匀减速直线运动
C．钢丝绳的拉力等于“对重”的重力
D．钢丝绳的拉力小于“对重”的重力
√
解析：当“轿厢”向上做匀加速直线运动时，“轿厢”加速度向上，此时，“对重”向下做匀加速直线运动，加速度向下，则“对重”处于失重状态，钢丝绳的拉力小于“对重”的重力，选项D正确。
3．(2024·昆山高一模拟)2023年10月2日，杭州亚运会蹦床项目结束女子个人比赛的争夺，中国选手夺得冠亚军。假设在比赛的时候某一个时间段内蹦床所受的压力如图所示，忽略空气阻力，g取10 m/s2，则以下说法正确的是(　 )
A．1.0 s到1.2 s之间运动员处于失重状态
B．1.0 s到1.2 s之间运动员处于超重状态
C．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为9.8 m
D．在图示的运动过程中，运动员离开蹦床后上升的最大高度为3.2 m
√
解析：蹦床所受的压力大小与蹦床对运动员的支持力大小相等，可知1.0 s到1.2 s之间蹦床对运动员的支持力逐渐增大，过程为运动员开始接触蹦床至到达最低点，根据牛顿第二定律，该段过程运动员先向下加速后减速，加速度先向下后向上，先失重后超重，故A、B错误；根据题图可知，运动员从离开蹦床到再次接触蹦床的时间为t＝1.6 s，该段时间运动员做竖直上抛运动，故离开蹦床后上升的最大高度为h＝ ＝3.2 m，故C错误，D正确。
课时跟踪检测
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11
12
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(选择题1～9小题，每小题4分；10～12小题，每小题6分。本检测卷满分70分)
A级—学考达标
1．某校把跳长绳作为一项常规运动项目，其
中一种运动方式为，一支队伍抽12人一起进长绳，
计同步一起跳的个数，在某次比赛中该校高一(三)班一次性跳了59次，根据跳绳的过程中情境，下列说法正确的是(　 )
6
7
8
9
10
11
12
13
A．学生起跳离开地面前的瞬间，学生受到的重力与地面对学生的支持力大小相等
B．学生起跳离开地面前的瞬间，学生处于失重状态
C．学生起跳离开地面前的瞬间，学生对地面的压力就是学生受到重力
D．学生从最高点开始下落的过程中，先处于完全失重，再处于失重，最后再处于超重状态
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解析：学生起跳离开地面前的瞬间，学生有向上的加速度，处于超重状态，根据牛顿第二定律知学生受到的重力小于地面对学生的支持力，A、B错误；学生起跳离开地面前的瞬间，学生对地面的压力施力物体是人，受力物体是接触的地面，而学生受到的重力的施力物体是地球，不是同一个力，C错误；学生从最高点开始下落的过程中，先向下加速，然后加速度减小加速，再加速度改变方向，向下减速到速度为0，加速度先向下减小，然后向上增大，所以先处于完全失重，接着处于失重，最后再处于超重状态，D正确。
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2. 取一个旧饮料瓶，在其底部开一个小孔，用手指按住小孔并装满水，放开按住的手指后，立即释放瓶子让其自由下落，不计空气阻力。关于瓶子在空中运动的过程，下列说法正确的是(　 )
A．水处于完全失重状态，不会喷出来
B．瓶子下落的加速度和速度都变大
C．水对瓶底的压力变大
D．水仍会从小孔喷出来，但喷射的速度比释放前的小些
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解析：瓶子和水在空中做自由落体运动，具有同样的加速度g，都处于完全失重状态，此时瓶子和水之间没有作用力，故水不会喷出来。故选A。
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3. 我国建设的落塔及塔内的落仓如图所示。某次实验时，t＝0时刻落仓由静止开始自由下落，t＝2 s时开始减速，t＝4 s时落仓速度变为0。已知2～4 s内落仓做匀变速直线运动，忽略空气阻力，下列说法正确的是(　 )
A．0～2 s内落仓内的物体不受重力的作用
B．0～2 s内落仓内的物体处于完全失重状态
C．与0～2 s内相比，2～4 s内落仓下落的位移更小
D．t＝1.5 s和t＝2.5 s两时刻落仓的加速度相同
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解析：0～2 s内落仓做自由落体运动，落仓内的物体只受重力的作用，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故A错误，B正确；
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4. 随着超级高楼越来越多，高速电梯对于人们的日常
生活越来越重要。某人乘坐高速电梯从大厦1楼到110楼，
设此过程中人随电梯一起先做加速直线运动，再做匀速运
动，最后做减速直线运动到停止。则(　 )
A．人在电梯中一直处于超重状态
B．人在电梯中一直处于失重状态
C．人在减速上升过程中，人对电梯底板的压力小于人自身的重力
D．人在加速上升过程中，若加速度逐渐减小，则人对电梯的压力小于其重力
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解析：当人随电梯先竖直向上做匀加速运动时，加速度的方向向上，人处于超重状态，当人随电梯向上做匀速直线运动的过程中，没有加速度，处于平衡状态，当人随电梯向上做减速运动的过程中，加速度的方向向下，所以人处于失重状态，A、B错误；人在减速上升过程中，加速度向下，合力向下，电梯对人支持力小于人重力，根据牛顿第三定律可知，人对电梯底板的压力小于人自身的重力，C正确；人在加速上升过程中，若加速度逐渐减小，加速度始终向上，处于超重状态，则人对电梯的压力大于其重力，D错误。
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5．如图所示，一重锤用细绳悬挂在力传感器下，从某时刻起，某同学手持力传感器让重锤由静止开始沿竖直方向运动，并记录力传感器所受细绳拉力F随时间t的变化，F－t图像如图所示，则在t1～t2时间内下列说法中不正确的是(　 )
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A．重锤的运动方向先向上再向下
B．重锤先超重再失重
C．重锤先加速再减速
D．t0时刻重锤处于完全失重状态
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解析：重锤原来受力平衡，在t1～t2时间内F先增大后减小，所以重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，重锤应该先向上做加速后向上做减速，A错误，C正确；由于重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，所以重锤先超重后失重，B正确；t0时刻重锤受到的拉力大小等于0，所以重锤处于完全失重状态，D正确。
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6．如图所示，是某同学站在压力传
感器上，做下蹲、起立的动作时记录的压
力随时间变化的图线。由图线可知，该同学在2～8 s时间内(　 )
A．该同学做了一次下蹲、起立的动作
B．该同学做了两次下蹲、起立的动作
C．下蹲过程中人一直处于失重状态
D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
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解析：人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，起立时对应先超重再失重，对应题图像可知，该同学做了一次下蹲、起立的动作，A正确，B错误；由题图可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故C、D错误。
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7．(多选)随着人民的生活水平不断得到提高，城市中的高楼越来越多。小明某次从地面1层乘电梯回家的速度随时间变化如图所示，(取竖直向上方向为正方向)根据图像可推断(　 )
A．小明在1～4 s内处于超重状态
B．在1～4 s内电梯的加速度一直增大
C．图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度
D．在7～10 s内小明对地板的压力大于地板对小明的支持力
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解析：由题图像可知，1～4 s内电梯向上加速，故小明处于超重状态，A正确；由题图像可知，1～4 s内电梯加速度先增大后减小，B错误；v－t图像与横坐标围成的面积表示位移，故图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度，C正确；由牛顿第三定律可知，小明对地板的压力等于地板对小明的支持力，D错误。
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8．(多选)为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯处于静止状态。有人站上扶梯的水平平台上时，它会先慢慢加速，再匀速运动。如图所示，一顾客站在扶梯上随扶梯上楼，恰好经历了这两个过程。则下列说法中正确的是(　 )
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A．在加速运动过程中，该顾客处于超重状态
B．在匀速运动过程中，该顾客受到两个力的作用
C．在加速运动过程中，扶梯对该顾客的支持力大小大于该顾客对扶梯的压力大小
D．在匀速运动过程中，扶梯对该顾客的摩擦力方向向右
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解析：依题意，在加速运动过程中，人的加速度斜向上，加速度有竖直向上的分量，可知人处于超重状态，A正确；在匀速运动过程中，由平衡条件可知该顾客受到自身重力，扶梯对它竖直向上的支持力，共计两个力的作用，B正确，D错误；根据牛顿第三定律可知：扶梯对该顾客的支持力大小等于该顾客对扶梯的压力大小，C错误。
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9. 高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓
住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高
跷跳跃，如图乙所示。则下列说法正确的是(　 )
A．人向上弹起过程中，一直处于超重状态
B．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
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解析：人向上弹起的过程中，先做加速度逐渐减小的加速直线运动(超重状态)，而后做加速度逐渐增大的减速直线运动(失重状态)，最后做匀减速直线运动(完全失重)到最高点，A错误；人向上弹起过程中，踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是一对作用力和反作用力，二者等大反向，B错误；当弹簧压缩到最低点时，人有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律可知，高跷对人的作用力大于人的重力，C正确；把人和高跷看成整体，有竖直向上的加速度，则地对高跷的支持力大于人和高跷的重力，由牛顿第三定律可知高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，D错误。
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B级—选考进阶
10. 在升降机的地板上放有一质量为m的物体，升降
机竖直向上运动过程中，上升的高度h与时间t的关系图
像如图所示。t1和t2时刻升降机地板对物体的支持力大小
分别为N1和N2，重力加速度为g，下面说法正确的是(　 )
A．N2一定大于N1 B．N2一定小于N1
C．N2一定大于mg D．N2可能等于mg
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解析：由题图仅能判断物体做加速运动，无法判断t1、t2时刻加速度的大小，根据牛顿第二定律可得N－mg＝ma可得N＝ma＋mg，所以无法比较N1与N2的大小，但N2一定大于mg，C正确，A、B、D错误。
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11．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。航天员在返回舱回收的过程中要经受超重与失重的考验，已知返回舱返回过程中，大体经历了自由下落、加速下落、匀速下落和减速下落四个过程，假设航天员一直头朝上坐在座椅上，则下列说法正确的是(　 )
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A．返回舱在自由下落阶段，航天员处于平衡状态
B．返回舱在加速下落阶段，航天员处于超重状态
C．返回舱在减速下落阶段，航天员对座椅的压力大于其重力
D．返回舱在加速下落阶段，如果加速度逐渐减小，航天员对座椅的压力会越来越小，而且压力小于航天员的重力
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解析：返回舱自由下落时，运动的加速度等于重力加速度，航天员处于完全失重状态，A错误；返回舱加速下落时，加速度方向向下，航天员处于失重状态，B错误；返回舱减速下落时，加速度方向向上，航天员处于超重状态，航天员对座椅的压力大于其重力，C正确；当返回舱加速下落的加速度逐渐减小时，根据牛顿第二定律mg－FN＝ma，加速度逐渐减小时，支持力FN逐渐增大，由牛顿第三定律可知，航天员对座椅的压力越来越大，D错误。
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12．如图甲所示，质量为m＝60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知(　 )
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A．t＝0.5 s时，他的加速度约为3 m/s2
B．t＝0.4 s时，他正处于超重状态
C．t＝1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小约为618 N
D．t＝1.5 s时，他正处于超重状态
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13.(16分)电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5 kg 的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2 s内上升了2层楼(每层高3 m，g取10 m/s2)
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(1)这时弹簧测力计的示数应为多大？
答案：6.5 N　
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(2)若某时刻发现测力计的示数为3 N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？
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4课时跟踪检测(二十)　超重与失重
(选择题1～9小题，每小题4分；10～12小题，每小题6分。本检测卷满分70分)
级—学考达标
1．某校把跳长绳作为一项常规运动项目，其中一种运动方式为，一支队伍抽12人一起进长绳，计同步一起跳的个数，在某次比赛中该校高一(三)班一次性跳了59次，根据跳绳的过程中情境，下列说法正确的是(　　)
A．学生起跳离开地面前的瞬间，学生受到的重力与地面对学生的支持力大小相等
B．学生起跳离开地面前的瞬间，学生处于失重状态
C．学生起跳离开地面前的瞬间，学生对地面的压力就是学生受到重力
D．学生从最高点开始下落的过程中，先处于完全失重，再处于失重，最后再处于超重状态
2.取一个旧饮料瓶，在其底部开一个小孔，用手指按住小孔并装满水，放开按住的手指后，立即释放瓶子让其自由下落，不计空气阻力。关于瓶子在空中运动的过程，下列说法正确的是(　　)
A．水处于完全失重状态，不会喷出来
B．瓶子下落的加速度和速度都变大
C．水对瓶底的压力变大
D．水仍会从小孔喷出来，但喷射的速度比释放前的小些
3.我国建设的落塔及塔内的落仓如图所示。某次实验时，t＝0时刻落仓由静止开始自由下落，t＝2 s时开始减速，t＝4 s时落仓速度变为0。已知2～4 s内落仓做匀变速直线运动，忽略空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．0～2 s内落仓内的物体不受重力的作用
B．0～2 s内落仓内的物体处于完全失重状态
C．与0～2 s内相比，2～4 s内落仓下落的位移更小
D．t＝1.5 s和t＝2.5 s两时刻落仓的加速度相同
4.随着超级高楼越来越多，高速电梯对于人们的日常生活越来越重要。某人乘坐高速电梯从大厦1楼到110楼，设此过程中人随电梯一起先做加速直线运动，再做匀速运动，最后做减速直线运动到停止。则(　　)
A．人在电梯中一直处于超重状态
B．人在电梯中一直处于失重状态
C．人在减速上升过程中，人对电梯底板的压力小于人自身的重力
D．人在加速上升过程中，若加速度逐渐减小，则人对电梯的压力小于其重力
5．如图所示，一重锤用细绳悬挂在力传感器下，从某时刻起，某同学手持力传感器让重锤由静止开始沿竖直方向运动，并记录力传感器所受细绳拉力F随时间t的变化，F－t图像如图所示，则在t1～t2时间内下列说法中不正确的是(　　)
A．重锤的运动方向先向上再向下
B．重锤先超重再失重
C．重锤先加速再减速
D．t0时刻重锤处于完全失重状态
6．如图所示，是某同学站在压力传感器上，做下蹲、起立的动作时记录的压力随时间变化的图线。由图线可知，该同学在2～8 s时间内(　　)
A．该同学做了一次下蹲、起立的动作
B．该同学做了两次下蹲、起立的动作
C．下蹲过程中人一直处于失重状态
D．下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态
7．(多选)随着人民的生活水平不断得到提高，城市中的高楼越来越多。小明某次从地面1层乘电梯回家的速度随时间变化如图所示，(取竖直向上方向为正方向)根据图像可推断(　　)
A．小明在1～4 s内处于超重状态
B．在1～4 s内电梯的加速度一直增大
C．图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度
D．在7～10 s内小明对地板的压力大于地板对小明的支持力
8．(多选)为了节省能量，某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时，扶梯处于静止状态。有人站上扶梯的水平平台上时，它会先慢慢加速，再匀速运动。如图所示，一顾客站在扶梯上随扶梯上楼，恰好经历了这两个过程。则下列说法中正确的是(　　)
A．在加速运动过程中，该顾客处于超重状态
B．在匀速运动过程中，该顾客受到两个力的作用
C．在加速运动过程中，扶梯对该顾客的支持力大小大于该顾客对扶梯的压力大小
D．在匀速运动过程中，扶梯对该顾客的摩擦力方向向右
9.高跷运动是一项新型运动，图甲为弹簧高跷。当人抓住扶手用力蹬踏板压缩弹簧后，人就向上弹起，进而带动高跷跳跃，如图乙所示。则下列说法正确的是(　　)
A．人向上弹起过程中，一直处于超重状态
B．人向上弹起过程中，踏板对人的作用力大于人对踏板的作用力
C．弹簧压缩到最低点时，高跷对人的作用力大于人的重力
D．弹簧压缩到最低点时，高跷对地的压力等于人和高跷的总重力
级—选考进阶
10.在升降机的地板上放有一质量为m的物体，升降机竖直向上运动过程中，上升的高度h与时间t的关系图像如图所示。t1和t2时刻升降机地板对物体的支持力大小分别为N1和N2，重力加速度为g，下面说法正确的是(　　)
A．N2一定大于N1　　 B．N2一定小于N1
C．N2一定大于mg D．N2可能等于mg
11．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。航天员在返回舱回收的过程中要经受超重与失重的考验，已知返回舱返回过程中，大体经历了自由下落、加速下落、匀速下落和减速下落四个过程，假设航天员一直头朝上坐在座椅上，则下列说法正确的是(　　)
A．返回舱在自由下落阶段，航天员处于平衡状态
B．返回舱在加速下落阶段，航天员处于超重状态
C．返回舱在减速下落阶段，航天员对座椅的压力大于其重力
D．返回舱在加速下落阶段，如果加速度逐渐减小，航天员对座椅的压力会越来越小，而且压力小于航天员的重力
12．如图甲所示，质量为m＝60 kg的同学，双手抓住单杠做引体向上。他的重心的速率随时间变化的图像如图乙所示，g取10 m/s2，由图像可知(　　)
A．t＝0.5 s时，他的加速度约为3 m/s2
B．t＝0.4 s时，他正处于超重状态
C．t＝1.1 s时，他受到单杠的作用力的大小约为618 N
D．t＝1.5 s时，他正处于超重状态
13.(16分)电梯的厢壁上悬挂一个弹簧测力计，如图所示，弹簧测力计下悬挂0.5 kg 的重物。当电梯由静止起向上做匀加速直线运动时，发现电梯在2 s内上升了2层楼(每层高3 m，g取10 m/s2)
(1)这时弹簧测力计的示数应为多大？
(2)若某时刻发现测力计的示数为3 N，通过计算说明此时电梯以多大的加速度向上做怎样的运动？
课时跟踪检测(二十)
1．选D　学生起跳离开地面前的瞬间，学生有向上的加速度，处于超重状态，根据牛顿第二定律知学生受到的重力小于地面对学生的支持力，A、B错误；学生起跳离开地面前的瞬间，学生对地面的压力施力物体是人，受力物体是接触的地面，而学生受到的重力的施力物体是地球，不是同一个力，C错误；学生从最高点开始下落的过程中，先向下加速，然后加速度减小加速，再加速度改变方向，向下减速到速度为0，加速度先向下减小，然后向上增大，所以先处于完全失重，接着处于失重，最后再处于超重状态，D正确。
2．选A　瓶子和水在空中做自由落体运动，具有同样的加速度g，都处于完全失重状态，此时瓶子和水之间没有作用力，故水不会喷出来。故选A。
3．选B　0～2 s内落仓做自由落体运动，落仓内的物体只受重力的作用，加速度为重力加速度，处于完全失重状态，故A错误，B正确；设2 s时落仓的速度为v，则0～2 s内落仓下落的位移为x1＝t1,2～4 s内落仓下落的位移x2＝t2，由于t1＝t2＝2 s，可知0～2 s内落仓下落的位移等于2～4 s内落仓下落的位移，故C错误；0～2 s内落仓向下做匀加速直线运动，2～4 s内落仓向下做匀减速直线运动，根据对称性可知，t＝1.5 s和t＝2.5 s两时刻落仓的加速度大小相等，方向相反，故D错误。
4．选C　当人随电梯先竖直向上做匀加速运动时，加速度的方向向上，人处于超重状态，当人随电梯向上做匀速直线运动的过程中，没有加速度，处于平衡状态，当人随电梯向上做减速运动的过程中，加速度的方向向下，所以人处于失重状态，A、B错误；人在减速上升过程中，加速度向下，合力向下，电梯对人支持力小于人重力，根据牛顿第三定律可知，人对电梯底板的压力小于人自身的重力，C正确；人在加速上升过程中，若加速度逐渐减小，加速度始终向上，处于超重状态，则人对电梯的压力大于其重力，D错误。
5．选A　重锤原来受力平衡，在t1～t2时间内F先增大后减小，所以重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，重锤应该先向上做加速后向上做减速，A错误，C正确；由于重锤先有向上的加速度后有向下的加速度，所以重锤先超重后失重，B正确；t0时刻重锤受到的拉力大小等于0，所以重锤处于完全失重状态，D正确。
6．选A　人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，起立时对应先超重再失重，对应题图像可知，该同学做了一次下蹲、起立的动作，A正确，B错误；由题图可知，下蹲过程既有失重又有超重，且先失重后超重，故C、D错误。
7．选AC　由题图像可知，1～4 s内电梯向上加速，故小明处于超重状态，A正确；由题图像可知，1～4 s内电梯加速度先增大后减小，B错误；v－t图像与横坐标围成的面积表示位移，故图线与坐标轴围成的面积表示小明家所在高度，C正确；由牛顿第三定律可知，小明对地板的压力等于地板对小明的支持力，D错误。
8．选AB　依题意，在加速运动过程中，人的加速度斜向上，加速度有竖直向上的分量，可知人处于超重状态，A正确；在匀速运动过程中，由平衡条件可知该顾客受到自身重力，扶梯对它竖直向上的支持力，共计两个力的作用，B正确，D错误；根据牛顿第三定律可知：扶梯对该顾客的支持力大小等于该顾客对扶梯的压力大小，C错误。
9．选C　人向上弹起的过程中，先做加速度逐渐减小的加速直线运动(超重状态)，而后做加速度逐渐增大的减速直线运动(失重状态)，最后做匀减速直线运动(完全失重)到最高点，A错误；人向上弹起过程中，踏板对人的作用力和人对踏板的作用力是一对作用力和反作用力，二者等大反向，B错误；当弹簧压缩到最低点时，人有竖直向上的加速度，根据牛顿第二定律可知，高跷对人的作用力大于人的重力，C正确；把人和高跷看成整体，有竖直向上的加速度，则地对高跷的支持力大于人和高跷的重力，由牛顿第三定律可知高跷对地的压力大于人和高跷的总重力，D错误。
10．选C　由题图仅能判断物体做加速运动，无法判断t1、t2时刻加速度的大小，根据牛顿第二定律可得N－mg＝ma可得N＝ma＋mg，所以无法比较N1与N2的大小，但N2一定大于mg，C正确，A、B、D错误。
11．选C　返回舱自由下落时，运动的加速度等于重力加速度，航天员处于完全失重状态，A错误；返回舱加速下落时，加速度方向向下，航天员处于失重状态，B错误；返回舱减速下落时，加速度方向向上，航天员处于超重状态，航天员对座椅的压力大于其重力，C正确；当返回舱加速下落的加速度逐渐减小时，根据牛顿第二定律mg－FN＝ma，加速度逐渐减小时，支持力FN逐渐增大，由牛顿第三定律可知，航天员对座椅的压力越来越大，D错误。
12．选B　根据速度—时间图像斜率表示加速度可知，t＝0.5 s时，由a＝≈ m/s2知他的加速度约为0.3 m/s2，A错误；t＝0.4 s时他向上加速运动，加速度方向向上，他处于超重状态，B正确；t＝1.1 s时他的速度达到最大值，v－t图线斜率为0，表示加速度为0，他受到的单杠的作用力刚好等于重力600 N，C错误；t＝1.5 s时他向上做减速运动，加速度方向向下，他处于失重状态，D错误。
13．解析：(1)根据x＝at2，得a＝3 m/s2
根据牛顿第二定律得F－mg＝ma
得到F＝m(g＋a)＝6.5 N。
(2)由牛顿第二定律mg－F′＝ma′
a′＝＝4 m/s2，做匀减速运动。
答案：(1)6.5 N　(2)见解析
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