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(共42张PPT)
第四章 牛顿运动定律
第六节 失重和超重
图解课标要点
1.知道失重、超重、完全失
重现象，能对它们进行分析
和推理，理解失重和超重的
原因.
2.能运用牛顿运动定律分析
求解超重、失重问题.
3.经历科学严谨的探究，知
道失重和超重的本质是物体
的运动状态发生了改变.
当你乘坐游乐场的游乐装置加速下降时，会有种腾云驾雾的感觉，为什么会有
这种感觉呢？本节将带大家来解密.#2.1
必备知识解读
知识点1 失重与超重现象
1 失重现象
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的现象称为失重.
2 超重现象
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力的现象称为超重.
教材延伸 实重与视重
1.实重:物体实际所受的重力,不会因物体运动状态的改变而改变.
2.视重:当物体在竖直方向有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压
力不等于物体的重力，此时弹簧测力计或台秤的示数称为物体的视重.视重实际上是
弹簧测力计或台秤所测物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力的示数.
学思用·典例详解
例1-1 当人站立在体重计上加速下蹲时，体重计的示数会减小，这是因为( )
B
A.人处于超重状态 B.人处于失重状态 C.人的重力增加了 D.人的重力减少了
【解析】人加速下蹲时，加速度向下，则体重计对人的支持力小于人的重力，由牛
顿第三定律可知人一定处于失重状态,体重计的示数（视重）减小，但此时人的重力
（实重）是不变的 正确，A、C、D错误.
知识点2 失重和超重现象产生的条件及解释
1 失重和超重现象产生的条件
当物体加速上升或减速下降时，即有向上的加速度时，物体出现超重现象；当
物体加速下降或减速上升时，即有向下的加速度时，物体出现失重现象.
2 失重和超重现象的解释
图4-6-1
如图4-6-1所示，以重物为研究对象，挂在弹簧测力计上的重物受
到重力和拉力 的作用.
（1）假设整个装置向下做匀加速运动，加速度大小为 ，方向向
下，重物的质量为 .选定竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律，得
,即 .
此时弹簧测力计对重物的拉力小于重物所受的重力.根据牛顿第三
定律可知，重物对弹簧测力计的拉力 小于重物所受的重力，即
，发生失重现象.
（2）假设整个装置向上做匀加速运动，加速度大小为 ，方向向上.选定竖直向
上为正方向，根据牛顿第二定律，得,即
此时弹簧测力计对重物的拉力大于重物所受的重力.根据牛顿第三定律可知，重
物对弹簧测力计的拉力大于重物所受的重力，即 ，发生超重现象.
学思用·典例详解
例2-2 蹦床是一项运动员利用蹦床的反弹在空中表现杂技技巧的竞技运动，属于体
操运动的一种，有“空中芭蕾”之称. 蹦床模型如图4-6-2所示，则运动员( )
A
图4-6-2
A.离网下降过程一直处于失重状态 B.离网上升过程一直处于超重状态
C.触网下降过程一直处于失重状态 D.触网上升过程一直处于超重状态
【解析】离网运动阶段，运动员只受重力作用，具有竖直向下的加速度，不论是上
升还是下降过程均处于失重状态，故A正确，B错误；运动员触网下降到最低点过程
中，先加速后减速，所以加速度先向下再向上，则运动员先处于失重状态后处于超
重状态，故C错误；触网上升的过程中，运动员的加速度先向上再向下，故先处于超
重状态后处于失重状态，D错误.
知识点3 完全失重现象
1 定义
如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这种情况是失重现
象中的极限，称为完全失重现象.
2 产生条件
当物体具有竖直向下的加速度，且 时，根据牛顿第二定律有
，得 ，此时物体处于完全失重状态.
. .
3 微重力状态
接近完全失重的状态称为微重力状态.自由下落过程中的物体处于完全失重状态，
考虑到一般情况下会受到空气的阻力，物体并不是严格意义的自由下落，处于接近
完全失重的状态.
教材延伸 对完全失重的理解
1.完全失重状态不限于自由落体运动，例如不计空气阻力时的各种抛体运动，
以后要学习的卫星环绕地球做的匀速圆周运动等.只要物体具有竖直向下且大小等于
的加速度，物体就处于完全失重状态.
2.在完全失重状态下，由重力产生的一切物理现象都不存在了.例如物体对水平
支持面没有压力、对竖直悬绳没有拉力、不能用天平测物体的质量、液柱不产生压
强、浸没在液体中的物体不受浮力等,但物体的重力并未发生变化.
. .
学思用·典例详解
例3-3 （多选）如图4-6-3所示，将、 两物体叠放在一起，以相同的初速度向上抛
出（不计空气阻力）.下列说法正确的是( )
AD
图4-6-3
A.在上升和下降过程中物体对 物体的压力一定为零
B.上升过程中物体对物体的压力大于 物体受到的重力
C.下降过程中物体对物体的压力大于 物体受到的重力
D.在上升和下降过程中、 两物体始终不会分开
【解析】以、 整体为研究对象，上升过程中整体只受重力作用，所以整体的加速
度大小为，方向竖直向下，故整体处于完全失重状态，对受力分析可知、 之间
无弹力作用，选项B错误；下降过程中，整体仍处于完全失重状态，、 之间也无
弹力作用，整个过程二者运动情况相同，始终不会分开，选项C错误，A、D正确.
释疑惑 重难拓展
知识点4 平衡、超重、失重和完全失重的比较
特征状态 加速度 视重 与重力的关系 运动情况 受力图
平衡 静止或匀速直线运动
超重 向上 向上加速或向下减速
特征状态 加速度 视重 与重力的关系 运动情况 受力图
失重 向下 向下加速或向上减速
完全失重 向下且 自由落体运动、抛体运动
续表
深度理解 对超重与失重的理解
1.超重和失重状态下，物体在竖直方向上受到的合力不为零.
2.物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在，大小也没有变化，只是
“视重”发生了改变.
3.超重或失重现象与物体速度的大小和方向无关，只决定于加速度的方向.
4.物体具有竖直向上的加速度分量时，处于超重状态；物体具有竖直向下的加
速度分量时，处于失重状态.
5.在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会消失，如天平失效、
浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强、物体对桌面无压力等.#1.6
学思用·典例详解
例4-4 （多选）如图4-6-4所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，测力计下端挂了一
个重物，电梯匀速运动时，弹簧测力计的示数为 ，在某时刻电梯中的人观察到
弹簧测力计的示数变为,关于此时电梯的运动，以下说法正确的是取
( )
BC
图4-6-4
A.电梯可能向上加速运动，加速度大小为
B.电梯可能向下加速运动，加速度大小为
C.电梯可能向上减速运动，加速度大小为
D.电梯可能向下减速运动，加速度大小为
【解析】电梯匀速运动时，弹簧测力计的示数为，可知重物的重力等于 ，
质量为.在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为 ，对重物，根据牛
顿第二定律有，解得，可知电梯的加速度大小为 ，
方向竖直向下，因此电梯可能向下加速运动，也可能向上减速运动，选项B、C正确，
A、D错误.
探考法 教材深挖
深挖点 用 图像分析超重和失重问题
图4-6-5
链接教材第121页“观察与思考”
某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”，在该
过程中，根据力传感器的示数可得人对传感器的压力
随时间的变化情况如图4-6-5所示.取 .
1 对超重、失重状态的判断
由图像可知在、、、 点对应的时刻，人对传感器的压力等于人的重力，大
小为；在、、 点对应的时刻，人对传感器的压力小于人的重力，处于失重
状态；在、 点对应的时刻，人对传感器的压力大于人的重力，处于超重状态.
2 在某一时刻加速度的计算
取竖直向上为正方向，在时刻，人对传感器的压力大小为 ，由牛顿第三
定律可知，传感器对人的支持力大小也为 ,由牛顿第二定律可知
故人在点对应时刻的加速度大小为 ,方向竖直向下.
同理可得，人在点对应时刻的加速度大小为 ,方向竖直向上.
特别提醒 超重、失重现象的判断
1.从物体所受支持力（或拉力）与重力的大小关系判断：若 ，物体超
重；若 ，物体失重.
2.从加速度方向看：当物体具有竖直向上的加速度（或加速度分量）时，物体
超重；当物体具有竖直向下的加速度（或加速度分量）时，物体失重.
3.如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加速，此时可考虑从整体的角
度出发，根据整体重心的加速度方向，来判断系统超重还是失重.
明考向·出题考法
图4-6-6
例5 如图4-6-6所示，某同学站在力传感器上，做下蹲和起立的动
作时，记录压力随时间 变化的图线.由图线可知该同学( )
C
A.体重约为
B. 内做了两次下蹲和起立动作
C. 内做了一次下蹲，一次起立动作
D.下蹲过程中，先处于超重状态后处于失重状态
【解析】当该同学站在力传感器上静止不动时，传感器示数稳定，由牛顿第三定律
可知该同学体重约为 ，故A错误；一次下蹲过程速度先增大后减小，所以一次
下蹲包含加速向下与减速向下两个过程，该同学先失重后超重，而起立过程先超重
后失重，由题图可知内有二次失重和二次超重过程，即该同学下蹲后约
起立，所以B、D错误，C正确.
【学会了吗丨变式题】
1.一质量为的小孩站在电梯内的体重计上，电梯从 时刻由静止开始上升，
在内体重计示数 的变化如图4-6-7所示.在这段时间内电梯上升的高度是多少
取
图4-6-7
【答案】
【解析】由题图可知，在内，体重计的示数大于小孩的重力 ，故电梯向上
做加速运动，设在这段时间内体重计对小孩的支持力为 ，电梯及小孩的加速度大
小为，根据牛顿第二定律得
在这段时间内电梯上升的高度
在内，体重计的示数等于,故电梯向上做匀速运动，速度等于 时电梯的
速度，即
在这段时间内电梯上升的高度
在内，体重计的示数小于 ，故电梯向上做减速运动，设这段时间内体重计
对小孩的支持力为，电梯及小孩的加速度大小为 ，由牛顿第二定律得
在这段时间内电梯上升的高度
电梯上升的总高度
代入数据
，，，，，
解得 .
关键能力构建
题型 超重和失重问题的分析
图4-6-8
例6 新娱乐设施 （多选）如图4 所示，广州塔“极速云霄”速降
体验是目前世界上最高的垂直速降游乐项目，位于广州塔
天线桅杆的超高空位置，塔上有两组速降座椅，不仅有传统的“坐跳”，
更有模拟自由落体的“站跳”.假设某次速降时，座舱中质量为 的
游客坐在座椅上从离水平平台高处自由落下，下落到离平台
的位置时座舱开始制动做匀减速直线运动，恰好落回平台处时速度为
0.取重力加速度大小 ，下列说法正确的是( )
AD
A.该游客下落过程中的最大速度为
B.该游客下落过程中的加速度大小最大为
C.该游客在离水平平台 的位置时处于超重状态
D.该游客在离水平平台的位置时受到座椅的作用力大小为
建构导图明思路
【解析】
分析要点 具体内容 确定运动过程 先做自由落体运动. 再做匀减速直线运动.
获取运动过程 中的已知量
利用匀变速直 线运动规律求 运动量 根据 ，可得 下落到 时速度 ， 此速度为最大速度. 根据 ，可得加速度
，负号表示加速度方
向竖直向上,此加速度大小大于 .
分析要点 具体内容 应用牛顿第二 定律分析受力 ，座椅对游 客的作用力 . ，解得游客受到座椅
的作用力 .
确定超重或失 重状态 因为 （或 ），则游 客处于完全失重状态. 因为 方向为竖直向上，则游客处于超重状
态.
结论 选项A、D正确，B、C错误. 续表
分析求解超重与失重问题的注意点
1.超重、失重现象的判断
（1）从压力（或拉力）与重力的关系上判断：若，是超重； ，是失重.
（2）从加速度方向看：当物体具有竖直向上的加速度（或加速度分量）时，物体超
重；当物体具有竖直向下的加速度（或加速度分量）时，物体失重.
（3）如果系统内有的物体向上加速，有的物体向下加速，此时可根据系统重心的加
速度方向，来判断系统是超重还是失重.
. .
. .
2.结合图像分析求解超重与失重问题特别要善于从图像中获取有用信息（斜率、截
距、交点、面积等），能将图像与物体实际运动的情境结合起来，并应用相关物理
规律求解.
3.分析求解与超重和失重相关的临界问题时，往往涉及“最大”“最小”或“恰好”等临界
条件.分析求解问题的关键是确定临界状态，并对其受力情况和运动情况进行分析,然
后列出方程求解.
【学会了吗丨变式题】
2.弹簧测力计上挂一质量为 的物体，在下列各种情况下，弹簧测力计的示数为多
少 取
（1）以 的速度匀速上升或下降.
【答案】
【解析】由牛顿第二定律有，得 ．由牛顿第
三定律得弹簧测力计的示数等于 ．
（2）以 的加速度竖直加速上升.
【答案】
【解析】以 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
，得 ．由牛顿第三定律得弹簧
测力计的示数为 （超重现象）．
（3）以 的加速度竖直加速下降.
【答案】
【解析】以 匀加速下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有
，得 .由牛顿第三定律得弹簧
测力计的示数为 （失重现象）．
（4）以重力加速度 竖直下降.
【答案】0
【解析】以重力加速度 竖直下降时，若取向下为正方向，由牛顿第二定律有
，得 .由牛顿第三定律得弹簧测力计的示
数为零（完全失重现象）．
【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.
核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考查点 受力分析、超重和失重现象 分析、牛顿运动定律的应用. 1.认识超重和失重现象，理解超重和失
重的含义.
2.运用牛顿运动定律，分析和求解超重
和失重问题.
3.识别图像内涵，获取图像信息，求解
联系实际的相关超重和失重问题.
热点及难点 运用牛顿运动定律分析超重 和失重、临界与极值问题. 题型及难度 多为选择题或与其他知识联 系的计算题，中等难度. 高考中地位 牛顿运动定律的重要应用， 属动力学的重要内容. 考向1 利用实验探究超重与失重现象
例7 (2024·全国甲卷)学生小组为了探究超重和失重现象，将弹簧测力计挂在电梯内，
测力计下端挂一物体.已知当地重力加速度大小为 .
（1）电梯静止时测力计示数如图4-6-9所示，读数为____ （结果保留一位小数）；
5.0
图4-6-9
【解析】由图可知弹簧测力计的分度值为，则读数为 .
（2）电梯上行时，一段时间内测力计的示数为 ，则此段时间内物体处于_____
（填“超重”或“失重”）状态，电梯加速度大小为____ （结果保留一位小数）.
失重
1.0
【解析】电梯上行时，一段时间内测力计的示数为 ，小于物体的重力，可知此
段时间内物体处于失重状态；物体的重力 ，由牛顿第二定律有
，代入数据联立解得电梯加速度大小 .
命题探源 本题以物理概念建构过程中的探究演示为素材，设置电梯中的超重和 失重问题情境，考查考生基本仪器的使用，鼓励考生参与各种探究活 动，通过实验观察和总结，形成对物理概念的正确认识，试题源于教 材，要求考生重视教材内容. 素养探源 核心素养 考查途径
物理观念 理解超重、失重概念，要求考生理解所学物理概念和规律
及各物理量之间的关系.
科学思维 本题以演示实验为素材，设置电梯中的超重和失重问题情
境，考查了牛顿第二定律的应用.试题回归基础和教材，强
调认知的体系化、概念规律的迁移、实验设计和操作等，
对考生有着很强的导向作用.
考向2 利用图像分析超重和失重问题
图4-6-10
例8 (2025·北京卷)模拟失重环境的实验舱，通过电磁
弹射从地面由静止开始加速后竖直向上射出，上升到
最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面.实验
舱运动过程中，受到的空气阻力 的大小随速率增大
而增大，随时间 的变化如图4-6-10所示
（向上为正）.下列说法正确的是( )
B
A.从到，实验舱处于电磁弹射过程 B.从到 ，实验舱加速度大小减小
C.从到，实验舱内物体处于失重状态 D. 时刻，实验舱达到最高点
本题通过 图像考查超重和失重、牛顿运动定律等基本概念和规律，考查的物理
核心素养为物理观念和科学思维.
【解析】时间内， 向下，先增大后减小，可知此时实验舱的速度方向向上，
先增大后减小，故实验舱先处于电磁弹射过程后做竖直向上的减速运动,A错误；
时间内，实验舱做竖直向上的减速运动，由牛顿第二定律有 ，
由图像可知的绝对值不断减小，则 时间内实验舱的加速度大小在减小,B正
确；时间内， 向上，先增大后减小，可知此时实验舱的速度方向向下，先增
大后减小，即实验舱先向下加速后向下减速，则加速度先向下后向上，实验舱内物
体先失重后超重,C错误；实验舱所受空气阻力 的方向始终与速度方向相反，结合图
像可知时刻速度方向改变，从向上运动变成向下运动，故 时刻实验舱到达最高
点,D错误.

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