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6.超重和失重
【素养目标】　1.知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。2.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。3.了解超重和失重现象在各个领域的应用，会解释生活中的超重和失重现象。
知识点一　重力的测量　超重和失重
【情境导入】　如图所示，用手掌托着一摞较重的书，让手突然竖直上升或竖直下降，再体会一下，手掌受到的压力跟静止时有什么不同？
提示：突然竖直上升，手掌受到的压力跟静止时相比变大；突然竖直下降，手掌受到的压力跟静止时相比变小。
【基础梳理】
1.重力的测量
　方法一：利用牛顿第二定律。
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，利用牛顿第二定律可得G＝mg。
方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量。
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。
2.超重和失重
(1)视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。
(2)失重
①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，叫作失重现象。
②产生条件：物体具有竖直向下的加速度。
(3)超重
①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，叫作超重现象。
②产生条件：物体具有竖直向上的加速度。
(4)完全失重
①定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象叫作完全失重状态。
②产生条件：加速度a＝g，方向竖直向下。
【师生互动】　如图所示，某人站在体重计上乘电梯向上运动。
任务1.电梯启动瞬间加速度沿什么方向？此时人对体重计的压力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人对体重计的压力比其重力大还是小？
任务2.电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人对体重计的压力比其重力大还是小？
提示：任务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，由牛顿第三定律可知人对体重计的压力大于自身重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，支持力等于重力，则人对体重计的压力等于自身重力。
任务2.减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力，则人对体重计的压力小于自身重力。
【探究归纳】
1.超重、失重的比较
特征 状态 加速度 体重计示数(F)与重力的关系 运动 情况 受力示意图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动
超重 竖直向上或有竖直向上的分量　 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)＞mg 向上加速或向下减速
失重 竖直向下或有竖直向下的分量　 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)＜mg 向下加速或向上减速
完全 失重 a＝g F＝0 自由落 体运动、 竖直上 抛运动
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，当向上的拉力(或支持力)小于重力时，物体处于失重状态，当拉力(或支持力)等于零时，物体处于完全失重状态。
(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，当物体具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，当物体的加速度方向竖直向下、加速度大小为g时处于完全失重状态。
(2025·江苏盐城高一上学期期末)如图是某同学站在压力传感器上做下蹲－起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图像，纵坐标为压力，横坐标为时间。下列说法正确的是(　　)
A.从b到c的过程中，该同学的加速度方向向下
B.下蹲过程中该同学始终处于失重状态
C.下蹲－起立过程中该同学的最大加速度约为6 m/s2
D.6 s内该同学做了2次下蹲－起立的动作
答案：C
解析：由题图可知，从b到c的过程中，该同学对压力传感器的压力大于该同学的重力，该同学处于超重状态，该同学的加速度方向向上，故A错误。下蹲过程中该同学先向下加速，后向下减速，加速度方向先向下后向上，该同学先处于失重状态后处于超重状态；起立过程中该同学先向上加速，后向上减速，加速度方向先向上后向下，该同学先处于超重状态后处于失重状态，则6 s内该同学做了1次下蹲－起立的动作，故B、D错误。由题图可知，下蹲－起立过程中该同学的最大加速度约为am＝＝ m/s2＝6 m/s2，故C正确。故选C。
针对练1.(多选)(2025·贵州毕节高一下学期期末)某兴趣小组利用台秤的可视性设计出图1所示的装置模拟蹦极过程中的超、失重现象，装置静止时台秤的示数如图2所示，图3、图4是装置在运动过程中不同时刻台秤的示数，则该装置在(　　)
A.图3所示时刻可能加速下降
B.图4所示时刻可能减速上升
C.图3所示时刻处于超重状态
D.图4所示时刻处于超重状态
答案：AD
解析：题图3所示时刻台秤的示数小于静止时台秤的示数，则此时处于失重状态，加速度方向向下，可能向下加速，也可能向上减速，故A正确，C错误；题图4所示时刻台秤的示数大于静止时台秤的示数，则此时处于超重状态，加速度方向向上，可能向上加速，也可能向下减速，故B错误，D正确。故选AD。
针对练2.(2024·重庆市长寿区期末)蹦极过程可简化为如图所示。某游客身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c点是游客所到达的最低点，b点是游客静止悬吊着时的平衡位置，游客在从P点落下到最低点c的过程中(不计空气阻力)(　　)
A.游客在ab段做减速运动，处于超重状态
B.在b点，游客的速度最大，其加速度为零
C.在bc段绳的拉力大于游客的重力，游客处于失重状态
D.在c点，游客的速度为零，其加速度为零
答案：B
解析：设游客的质量为m，弹性绳在b点时的拉力为FT，根据题意，b点是游客静止悬吊着时的平衡位置，则在b点有mg＝FT，从a点到b点，弹性绳的拉力始终小于游客的重力，游客处于失重状态，从a点到b点，设弹性绳在该过程中任意位置的拉力大小为FT1，由牛顿第二定律有mg－FT1＝ma，即游客从a点到b点的过程中做加速度逐渐减小的加速运动，且在b点速度达到最大值，故A错误，B正确；在bc段绳的拉力大于游客的重力，合力向上，加速度向上，游客处于超重状态，故C错误；在c点，游客的速度为零，但此时弹性绳的拉力大于重力，合力大于零，加速度不为零，故D错误。故选B。
知识点二　超重、失重的定量计算
【师生互动】　在升降电梯的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50 kg。重力加速度g＝10 m/s2。
任务1.若电梯以2 m/s2的加速度向上加速运动，体重计对人的支持力是多少？
任务2.若电梯以2 m/s2的加速度向下加速运动，体重计对人的支持力是多少？
提示：任务1.600 N。任务2.400 N。
【探究归纳】
解决超重和失重问题的一般思路
超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：
(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和求解。
超重、失重的定量计算
升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体(g＝10 m/s2)，求：
(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小；
(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力。
答案：(1)200 N　(2)超重　220 N　(3)失重
100 N　(4)0
解析：(1)当升降机匀速上升时，由平衡条件可知
FN＝mg＝200 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为200 N。
(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律有FN'－mg＝ma1
解得FN'＝220 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为220 N。
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律有mg－FN″＝ma2
解得FN″＝100 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为100 N。
(4)当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，对台秤的压力为0。
针对练.(2025·广西桂林高一上学期期末)在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小王同学站在体重计上，体重计示数为“60 kg”。电梯在运动过程中，某一段时间内小王同学发现体重计示数如图所示，重力加速度为g，在这段时间内下列说法正确的是(　　)
A.小王同学所受的重力变小了
B.此时电梯一定正在竖直向下加速运动
C.电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
D.若体重计示数为“80 kg”，则电梯一定正在向上运动
答案：C
解析：小王同学所受重力没变，故A错误；此时小王同学处于失重状态，电梯可能加速下降，也可能减速上升，故B错误；以竖直向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－FN＝ma，FN＝mg＝mg，解得电梯的加速度大小为a＝，方向竖直向下，故C正确；若体重计示数为“80 kg”，处于超重状态，电梯可能减速下降，也可能加速上升，故D错误。故选C。
超重、失重现象中的图像问题
(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为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变化的图像如图所示，g取10 m/s 2。下列说法正确的是(　　)
A.在0～2 s内，小明处于超重状态
B.在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s 2
C.在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 N
D.在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m
答案：BC
解析：由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力为F1＝450 N，由牛顿第二定律得mg－F1＝ma，解得a1＝1 m/s 2，加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态，故A错误，B正确；设在10～11 s内小明的加速度为a3，时间为t3＝1 s，0～2 s的时间为t1＝2 s，则a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s 2，由牛顿第二定律得F3－mg＝ma3，解得F3 ＝600 N，故C正确；0～2 s内的位移x1＝a1＝2 m，2～10 s内的位移x2＝a1t1t2＝16 m，10～11 s内的位移x3＝a3＝1 m，则0～11 s内，电梯通过的距离x＝x1＋x2＋x3＝19 m，故D错误。故选BC。
针对练.一质量为60 kg的人站在观光电梯地板上，如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.在5～10 s内，该人对电梯地板的压力等于500 N
B.在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该人所受的支持力为624 N，处于超重状态
C.在10～20 s内，该人所受的支持力为490 N，处于失重状态
D.在20～25 s内，该人所受的支持力为490 N，处于超重状态
答案：B
解析：在5～10 s内，由题图可知电梯匀速运动，该人对电梯地板的压力等于他所受的重力，为600 N，A错误；在0～5 s内，由题图可知，加速度大小为a＝＝ m/s2＝0.4 m/s2 ，根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，解得F＝624 N，电梯的加速度方向向上，人处于超重状态，B正确；在10～20 s内，该人匀减速上升，加速度方向向下，该人处于失重状态，由题图可知，此时加速度大小为0.2 m/s2，据牛顿第二定律得mg－F'＝ma'，解得F'＝588 N，C错误；在20～25 s内，观光电梯在加速下降，电梯的加速度方向向下，此时人处于失重状态，D错误。故选B。
课时测评26　超重和失重
(时间：30分钟　满分：50分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
(选择题1－5题，每题4分，6－11题，每题5分，共50分)
1.(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是(　　)
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变
答案：BD
解析：体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时单杠对他的拉力大小等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度方向都竖直向下，即都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内地面对他和杠铃的支持力大小等于他和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D正确。故选BD。
2.某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为：运动员离开悬崖后先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞匀减速下降，达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是(　　)
A.在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用
B.在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态
C.在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态
D.在匀速下降阶段，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力
答案：D
解析：在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，但仍受重力作用，故A、B错误；在减速下降阶段，运动员和降落伞的加速度方向向上，处于超重状态，故C错误；在匀速下降阶段，运动员和降落伞处于平衡状态，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力，故D正确。故选D。
3.(多选)一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到达原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图所示(规定竖直向下为正方向，不计空气阻力)，图中时刻t1、t2 、t3、t4 、t5 、t6 为已知，Oa 段和de段为直线，则根据此图像可知(　　)
A.0～t2 时间内，小孩始终处于失重状态
B.t2时刻，小孩运动到最低点
C.t2～t4 时间内，小孩始终处于超重状态
D.t5～t6时间内，小孩始终处于完全失重状态
答案：ACD
解析：v-t图像的斜率表示加速度，可知0～t2时间内小孩向下做加速运动，加速度方向向下，始终处于失重状态，故A正确；t2时刻，小孩的速度仍然向下，并没有运动到最低点，故B错误；在t2～t4时间内，加速度为负值，说明加速度方向向上，小孩处于超重状态，故C正确；t5～t6时间内图像的斜率为正值，而且不变，说明加速度向下并保持不变，说明小孩离开了蹦床，只受重力，加速度向下且为重力加速度，处于完全失重状态，故D正确。故选ACD。
4.(2025·云南昭通期末)如图是航天飞船返回舱返回地面的示意图，其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，距地面一定高度时，点燃返回舱的缓冲火箭，返回舱开始减速下降，落地速度恰好为零，返回舱安全着陆，则(　　)
A.返回舱打开降落伞前处于超重状态
B.返回舱匀速运动过程中处于失重状态
C.火箭开始喷气后，返回舱获得向上的加速度
D.火箭开始喷气瞬间(忽略质量变化)返回舱所受重力发生变化
答案：C
解析：返回舱打开降落伞前加速下降，加速度方向向下，处于失重状态，故A错误；返回舱匀速运动过程中处于平衡状态，故B错误；返回舱在火箭喷气过程中，减速下降，加速度方向竖直向上，故C正确；根据G＝mg可知火箭开始喷气瞬间返回舱所受重力不变，故D错误。故选C。
5.在升降机底部安装一个显示压力的传感器，其上放置了一个质量为m的小物块，如图甲所示。升降机从t＝0时刻开始竖直向上运动，传感器显示压力F随时间t变化的情况如图乙所示。取竖直向上为正方向，重力加速度为g，以下判断正确的是(　　)
A.在0～2t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态
B.在t0～3t0时间内，物块先处于失重状态，后处于超重状态
C.t＝t0时刻，物块所受的支持力大小为mg
D.t＝3t0时刻，物块所受的支持力大小为2mg
答案：C
解析：由题图乙可知，在0～2t0时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，故A错误；在t0～3t0时间内，物块处于失重状态，故B错误；t＝t0时刻，物块所受的支持力大小等于传感器所受的压力大小mg，故C正确；同理，t＝3t0时刻，物块所受的支持力大小为mg，故D错误。故选C。
6.(2025·天津一中高一上学期期末)在升降电梯的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为65 kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数为52 kg，已知重力加速度为g，则在这段时间内，以下说法正确的是(　　)
A.该同学所受的重力变小了，所以处于失重状态
B.该同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力
C.电梯的加速度大小为，方向一定是竖直向下
D.这段时间内，该电梯一定做竖直向下的加速运动
答案：C
解析：该同学处于不平衡状态，有竖直方向的加速度，所受重力没变，是支持力变小了，故A错误；该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误；以竖直向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－FN＝ma，FN＝mg＝mg，解得a＝g，故C正确；电梯加速度方向是竖直向下的，但速度方向可能向上，也可能向下，故D错误。故选C。
7.(2025·湖南衡阳高一上学期期末)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度g＝10 m/s2，由此可判断(　　)
A.乘客处于超重状态
B.电梯可能加速下降，加速度大小为2.5 m/s2
C.电梯可能减速上升，加速度大小为5 m/s2
D.乘客对电梯地板的压力为325 N
答案：B
解析：因为电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，则弹簧弹力小于小球的重力，加速度向下，则乘客处于失重状态，A错误；对小球根据牛顿第二定律有mg－mg＝ma，解得a＝2.5 m/s2，方向向下，电梯可能减速上升或者加速下降，B正确，C错误；对乘客根据牛顿第二定律有Mg－FN＝Ma，解得FN＝375 N，根据牛顿第三定律可知，乘客对电梯地板的压力为375 N，D错误。故选B。
8.(2024·重庆期末)用细线拉一质量为m的小球竖直向上做加速度大小为g的匀减速运动时，g为重力加速度，则下列分析正确的是(　　)
A.细线的拉力大小为mg
B.小球的重力变为mg
C.小球的重力减小了mg
D.小球处于超重状态
答案：A
解析：小球竖直向上做匀减速运动，加速度方向向下，小球处于失重状态，但是所受重力不变，故B、C、D错误；根据牛顿第二定律可得mg－F＝ma，解得细线的拉力大小为F＝mg，故A正确。故选A。
9.(多选)一质量为60 kg的人站在观光电梯地板上，如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(取竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.在0～5 s内，人所受的支持力大小为576 N，处于失重状态
B.在5～10 s内，人对电梯地板的压力大小等于500 N
C.在10～20 s内，人所受的支持力大小为588 N，处于失重状态
D.电梯在20～25 s内的加速度与在15～20 s内的加速度方向相同
答案：CD
解析：由题图可知，在0～5 s内，加速度大小为a＝ m/s2＝0.4 m/s2，方向向上，根据牛顿第二定律可得FN－mg＝ma，解得人所受的支持力大小为FN＝624 N，处于超重状态，故A错误；在5～10 s内，人做匀速直线运动，人对电梯地板的压力等于人的重力，大小为600 N，故B错误；由题图可知，在10～20 s内，加速度大小为a'＝ m/s2＝0.2 m/s2，方向向下，根据牛顿第二定律可得mg－FN'＝ma'，解得人所受的支持力大小为FN'＝588 N，处于失重状态，故C正确；根据v-t图像的斜率表示加速度，可知电梯在20～25 s内的加速度与在15～20 s内的加速度方向相同，故D正确。故选CD。
10.哈利法塔原名迪拜塔，塔高828 m， 也被称为世界第一高楼，游客乘坐电梯大约1 min可到达观景台。若电梯在运动过程中只受本身的重力与绳索的拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示，已知7～53 s时间内a＝0，则下列相关说法正确的是(　　)
A.t＝6 s时，电梯处于失重状态
B.7～53 s时间内，绳索的拉力最小
C.t＝59 s时，电梯处于超重状态
D.t＝60 s时，电梯速度恰好为0
答案： D
解析：根据a-t图像可知，t＝6 s时电梯的加速度方向向上，电梯处于超重状态，故A错误。53～60 s时间内，电梯的加速度方向向下，电梯处于失重状态，绳索的拉力小于电梯的重力；而7～53 s时间内，a＝0，电梯处于平衡状态，绳索的拉力等于电梯的重力，大于电梯失重时绳索的拉力，所以这段时间内绳索的拉力不是最小，故B、C错误。根据a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，并结合几何知识可知，0～60 s内电梯速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t＝60 s时，电梯速度恰好为0，故D正确。故选D。
11.如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150 kg的建筑材料被塔吊从地面竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10 m/s2，下列判断正确的是(　　)
A.前10 s内悬线的拉力恒为1 500 N
B.46 s末材料离地面的距离为22 m
C.0～10 s内材料处于失重状态
D.在30～36 s内钢索最容易发生断裂
答案：B
解析：由题图乙可知前10 s内材料的加速度a＝0.1 m/s2，由F－mg＝ma可得悬线的拉力为1 515 N，A错误；由v-t图像与横轴围成的面积可得上升过程材料上升的高度为28 m，下降过程下降的高度为6 m，因此46 s末材料离地面的距离为22 m，B正确；0～10 s材料加速度方向向上，处于超重状态，F＞mg，钢索最容易发生断裂，C、D错误。故选B。(共56张PPT)
6.超重和失重
　　　　
第四章　运动和力的关系
1.知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。
2.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。
3.了解超重和失重现象在各个领域的应用，会解释生活中的超重和失重现象。
素养目标
知识点一　重力的测量　超重和失重
1
知识点二　超重、失重的定量计算
2
课时测评
3
内容索引
知识点一　重力的测量　超重和失重
情境导入　如图所示，用手掌托着一摞较重的书，让手突
然竖直上升或竖直下降，再体会一下，手掌受到的压力跟
静止时有什么不同？
提示：突然竖直上升，手掌受到的压力跟静止时相比变大；突然竖直下降，手掌受到的压力跟静止时相比变小。
自主学习
基础梳理
1.重力的测量
　方法一：利用牛顿第二定律。
先测量物体做自由落体运动的_________，再用______测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg。
方法二：利用力的______条件对重力进行测量。
将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于______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。
加速度g
天平
平衡
静止
2.超重和失重
(1)视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的______。
(2)失重
①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，叫作失重现象。
②产生条件：物体具有__________的加速度。
(3)超重
①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，叫作超重现象。
②产生条件：物体具有__________的加速度。
压力
竖直向下
竖直向上
(4)完全失重
①定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象叫作完全失重状态。
②产生条件：加速度a＝___，方向__________。
g
竖直向下
师生互动　如图所示，某人站在体重计上乘电梯向上运动。
任务1.电梯启动瞬间加速度沿什么方向？此时人对体重计的
压力比其重力大还是小？电梯匀速向上运动时，人对体重计
的压力比其重力大还是小？
提示：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，由牛顿第三定律可知人对体重计的压力大于自身重力；电梯匀速向上运动时，人受到的合力为零，支持力等于重力，则人对体重计的压力等于自身重力。
课堂探究
任务2.电梯将要到达目的地减速运动时加速度沿什么方向？人对体重计的压力比其重力大还是小？
提示：减速运动时，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支持力小于重力，则人对体重计的压力小于自身重力。
1.超重、失重的比较
探究归纳
特征 状态 加速度 体重计示数(F)与重力的关系 运动 情况 受力示意图
平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动

超重 竖直向上或有竖直向上的分量　 由F－mg＝ma得F＝m(g＋a)＞mg 向上加速或向下减速

探究归纳
特征 状态 加速度 体重计示数(F)与重力的关系 运动 情况 受力示意图
失重 竖直向下或有竖直向下的分量　 由mg－F＝ma得F＝m(g－a)＜mg 向下加速或向上减速

完全 失重 a＝g F＝0 自由落体运动、竖直上抛运动
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，当向上的拉力(或支持力)小于重力时，物体处于失重状态，当拉力(或支持力)等于零时，物体处于完全失重状态。
(2)从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，当物体具有向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，当物体的加速度方向竖直向下、加速度大小为g时处于完全失重状态。
探究归纳
(2025·江苏盐城高一上学期期末)如图是某同学站在压力传感器上做下蹲－起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图像，纵坐标为压力，横坐标为时间。下列说法正确的是
A.从b到c的过程中，该同学的加速度方向向下
B.下蹲过程中该同学始终处于失重状态
C.下蹲－起立过程中该同学的最大加速度约为6 m/s2
D.6 s内该同学做了2次下蹲－起立的动作
例1
√
由题图可知，从b到c的过程中，该同学对
压力传感器的压力大于该同学的重力，该
同学处于超重状态，该同学的加速度方向
向上，故A错误。下蹲过程中该同学先向
下加速，后向下减速，加速度方向先向下后向上，该同学先处于失重状态后处于超重状态；起立过程中该同学先向上加速，后向上减速，加速度方向先向上后向下，该同学先处于超重状态后处于失重状态，则6 s内该同学做了1次下蹲－起立的动作，故B、D错误。由题图可知，下蹲－起立过程中该同学的最大加速度约为am＝＝ m/s2＝6 m/s2，故C正确。故选C。
针对练1.(多选)(2025·贵州毕节高一下学期期末)某兴趣小组利用台秤的可视性设计出图1所示的装置模拟蹦极过程中的超、失重现象，装置静止时台秤的示数如图2所示，图3、图4是装置在运动过程中不同时刻台秤的示数，则该装置在
A.图3所示时刻可能加速下降
B.图4所示时刻可能减速上升
C.图3所示时刻处于超重状态
D.图4所示时刻处于超重状态
√
√
题图3所示时刻台秤的示数小于静止时台秤的示数，则此时处于失重状态，加速度方向向下，可能向下加速，也可能向上减速，故A正确，C错误；题图4所示时刻台秤的示数大于静止时台秤的示数，则此时处于超重状态，加速度方向向上，可能向上加速，也可能向下减速，故B错误，D正确。故选AD。
针对练2.(2024·重庆市长寿区期末)蹦极过程可简化为如图所示。某游客身系弹性绳自高空P点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，c点是游客所到达的最低点，b点是游客静止悬吊着时的平衡位置，游客在从P点落下到最低点c的过程中(不计空气阻力)
A.游客在ab段做减速运动，处于超重状态
B.在b点，游客的速度最大，其加速度为零
C.在bc段绳的拉力大于游客的重力，游客处于失重状态
D.在c点，游客的速度为零，其加速度为零
√
设游客的质量为m，弹性绳在b点时的拉力为FT，根据题意，b
点是游客静止悬吊着时的平衡位置，则在b点有mg＝FT，从a点
到b点，弹性绳的拉力始终小于游客的重力，游客处于失重状态，
从a点到b点，设弹性绳在该过程中任意位置的拉力大小为FT1，
由牛顿第二定律有mg－FT1＝ma，即游客从a点到b点的过程中
做加速度逐渐减小的加速运动，且在b点速度达到最大值，故A错误，B正确；在bc段绳的拉力大于游客的重力，合力向上，加速度向上，游客处于超重状态，故C错误；在c点，游客的速度为零，但此时弹性绳的拉力大于重力，合力大于零，加速度不为零，故D错误。故选B。
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知识点二　超重、失重的定量计算
师生互动　在升降电梯的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为50 kg。重力加速度g＝10 m/s2。
任务1.若电梯以2 m/s2的加速度向上加速运动，体重计对人的支持力是
多少？
提示：600 N。
任务2.若电梯以2 m/s2的加速度向下加速运动，体重计对人的支持力是
多少？
提示：400 N。
解决超重和失重问题的一般思路
超重和失重现象的实质就是牛顿第二定律的应用，解答有关问题时：
(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和求解。
探究归纳
角度1 超重、失重的定量计算
升降机地板上放一个弹簧式台秤，秤盘放一个质量为20 kg的物体
(g＝10 m/s2)，求：
(1)当升降机匀速上升时，物体对台秤的压力大小；
答案：200 N
例2
当升降机匀速上升时，由平衡条件可知
FN＝mg＝200 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为200 N。
(2)当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
答案：超重　220 N
当升降机以1 m/s2的加速度竖直上升时，加速度方向向上，物体处于超重状态，根据牛顿第二定律有FN'－mg＝ma1
解得FN'＝220 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为220 N。
(3)当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，物体处于超重状态还是失重状态？物体对台秤的压力大小；
答案：失重　100 N
当升降机以5 m/s2的加速度减速上升时，加速度方向向下，物体处于失重状态，根据牛顿第二定律有mg－FN″＝ma2
解得FN″＝100 N
根据牛顿第三定律可知，物体对台秤的压力大小为100 N。
(4)当升降机自由下落时，物体对台秤的压力。
答案：0
当升降机自由下落时，加速度等于重力加速度，则物体处于完全失重状态，对台秤的压力为0。
针对练.(2025·广西桂林高一上学期期末)在升降电梯内的地板上放一体重计，电梯静止时，小王同学站在体重计上，体重计示数为“60 kg”。电梯在运动过程中，某一段时间内小王同学发现体重计示数如图所示，重力加速度为g，在这段时间内下列说法正确的是
A.小王同学所受的重力变小了
B.此时电梯一定正在竖直向下加速运动
C.电梯的加速度大小为，方向一定竖直向下
D.若体重计示数为“80 kg”，则电梯一定正在向上运动
√
小王同学所受重力没变，故A错误；此时小王同学
处于失重状态，电梯可能加速下降，也可能减速上
升，故B错误；以竖直向下为正方向，由牛顿第二
定律有mg－FN＝ma，FN＝mg＝mg，解得电梯的加速度大小为a＝，方向竖直向下，故C正确；若体重计示数为“80 kg”，处于超重状态，电梯可能减速下降，也可能加速上升，故D错误。故选C。
角度2 超重、失重现象中的图像问题
(多选)小明同学用台秤研究人在竖直升降电梯中的超重与失重现象。他在地面上用台秤称得自己的体重为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变化的图像如图所示，g取10 m/s 2。下列说法正确的是
A.在0～2 s内，小明处于超重状态
B.在0～2 s内，小明加速度大小为1 m/s 2
C.在10～11 s内，台秤示数为F3＝600 N
D.在0～11 s内，电梯通过的距离为18 m
√
例3
√
由题图可知，在0～2 s内，台秤对小明的支持力为F1
＝450 N，由牛顿第二定律得mg－F1＝ma，解得a1＝
1 m/s 2，加速度方向竖直向下，故小明处于失重状态，
故A错误，B正确；设在10～11 s内小明的加速度为a3，
时间为t3＝1 s，0～2 s的时间为t1＝2 s，则a1t1＝a3t3，解得a3＝2 m/s 2，由牛顿第二定律得F3－mg＝ma3，解得F3 ＝600 N，故C正确；0～2 s内的位移x1＝a1＝2 m，2～10 s内的位移x2＝a1t1t2＝16 m，10～11 s内的位移x3＝a3＝1 m，则0～11 s内，电梯通过的距离x＝x1＋x2＋x3＝19 m，故D错误。故选BC。
针对练.一质量为60 kg的人站在观光电梯地板上，如图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向)。根据图像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(g取10 m/s2)
A.在5～10 s内，该人对电梯地板的压力等于500 N
B.在0～5 s内，观光电梯在加速上升，该人所受的
支持力为624 N，处于超重状态
C.在10～20 s内，该人所受的支持力为490 N，处于
失重状态
D.在20～25 s内，该人所受的支持力为490 N，处于超重状态
√
在5～10 s内，由题图可知电梯匀速运动，该人对
电梯地板的压力等于他所受的重力，为600 N，A
错误；在0～5 s内，由题图可知，加速度大小为
a＝＝ m/s2＝0.4 m/s2 ，根据牛顿第二定律得F－mg＝ma，解得F＝624 N，电梯的加速度方向向上，人处于超重状态，B正确；在10～20 s内，该人匀减速上升，加速度方向向下，该人处于失重状态，由题图可知，此时加速度大小为0.2 m/s2，据牛顿第二定律得mg－F'＝ma'，解得F'＝588 N，C错误；在20～25 s内，观光电梯在加速下降，电梯的加速度方向向下，此时人处于失重状态，D错误。故选B。
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课堂回眸
课时测评
1.(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是
A.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态
B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态
C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态
D.不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变
√
√
体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时单杠对他的拉力大小等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度方向都竖直向下，即都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内地面对他和杠铃的支持力大小等于他和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D正确。故选BD。
2.某次跳伞大赛中运动员在一座悬崖边跳伞的运动过程可简化为：运动员离开悬崖后先做自由落体运动，一段时间后，展开降落伞匀减速下降，达到安全落地速度后匀速下降。下列说法正确的是
A.在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，故而不受重力作用
B.在自由落体运动阶段，运动员处于超重状态
C.在减速下降阶段，运动员和降落伞处于失重状态
D.在匀速下降阶段，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力
√
在自由落体运动阶段，运动员处于完全失重状态，但仍受重力作用，故A、B错误；在减速下降阶段，运动员和降落伞的加速度方向向上，处于超重状态，故C错误；在匀速下降阶段，运动员和降落伞处于平衡状态，降落伞和运动员受到空气阻力的大小等于运动员和降落伞的总重力，故D正确。故选D。
3.(多选)一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到达原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他的运动速度随时间的变化图像如图所示(规定竖直向下为正方向，不计空气阻力)，图中时刻t1、t2 、t3、t4 、t5 、t6 为已知，Oa 段和de段为直线，则根据此图像可知
A.0～t2 时间内，小孩始终处于失重状态
B.t2时刻，小孩运动到最低点
C.t2～t4 时间内，小孩始终处于超重状态
D.t5～t6时间内，小孩始终处于完全失重状态
√
√
√
v-t图像的斜率表示加速度，可知0～t2时间内小孩向下
做加速运动，加速度方向向下，始终处于失重状态，
故A正确；t2时刻，小孩的速度仍然向下，并没有运动
到最低点，故B错误；在t2～t4时间内，加速度为负值，
说明加速度方向向上，小孩处于超重状态，故C正确；t5～t6时间内图像的斜率为正值，而且不变，说明加速度向下并保持不变，说明小孩离开了蹦床，只受重力，加速度向下且为重力加速度，处于完全失重状态，故D正确。故选ACD。
4.(2025·云南昭通期末)如图是航天飞船返回舱返回地面的示意图，其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，距地面一定高度时，点燃返回舱的缓冲火箭，返回舱开始减速下降，落地速度恰好为零，返回舱安全着陆，则
A.返回舱打开降落伞前处于超重状态
B.返回舱匀速运动过程中处于失重状态
C.火箭开始喷气后，返回舱获得向上的加速度
D.火箭开始喷气瞬间(忽略质量变化)返回舱所受
重力发生变化
√
返回舱打开降落伞前加速下降，加速度方向向下，处于失
重状态，故A错误；返回舱匀速运动过程中处于平衡状态，
故B错误；返回舱在火箭喷气过程中，减速下降，加速度
方向竖直向上，故C正确；根据G＝mg可知火箭开始喷气
瞬间返回舱所受重力不变，故D错误。故选C。
5.在升降机底部安装一个显示压力的传感器，其上放置了一个质量为m的小物块，如图甲所示。升降机从t＝0时刻开始竖直向上运动，传感器显示压力F随时间t变化的情况如图乙所示。取竖直向上为正方向，重力加速度为g，以下判断正确的是
A.在0～2t0时间内，物块先处于失重状态，
后处于超重状态
B.在t0～3t0时间内，物块先处于失重状态，
后处于超重状态
C.t＝t0时刻，物块所受的支持力大小为mg
D.t＝3t0时刻，物块所受的支持力大小为2mg
√
由题图乙可知，在0～2t0时间内，物块先处于超重状态，后处于失重状态，故A错误；在t0～3t0时间内，物块处于失重状态，故B错误；t＝t0时刻，物块所受的支持力大小等于传感器所受的压力大小mg，故C正确；同理，t＝3t0时刻，物块所受的支持力大小为mg，故D错误。故
选C。
6.(2025·天津一中高一上学期期末)在升降电梯的地板上放一体重计，电梯静止时，某同学站在体重计上，体重计示数为65 kg，电梯运动过程中，某一段时间内该同学发现体重计示数为52 kg，已知重力加速度为g，则在这段时间内，以下说法正确的是
A.该同学所受的重力变小了，所以处于失重状态
B.该同学对体重计的压力大于体重计对他的支持力
C.电梯的加速度大小为，方向一定是竖直向下
D.这段时间内，该电梯一定做竖直向下的加速运动
√
该同学处于不平衡状态，有竖直方向的加速度，所受重力没变，是支持力变小了，故A错误；该同学对体重计的压力与体重计对该同学的支持力是一对作用力与反作用力，大小相等，故B错误；以竖直向下为正方向，由牛顿第二定律有mg－FN＝ma，FN＝mg＝mg，解得a＝g，故C正确；电梯加速度方向是竖直向下的，但速度方向可能向上，也可能向下，故D错误。故选C。
7.(2025·湖南衡阳高一上学期期末)如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小球，电梯中有质量为50 kg的乘客，在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三，已知重力加速度g＝10 m/s2，由此可判断
A.乘客处于超重状态
B.电梯可能加速下降，加速度大小为2.5 m/s2
C.电梯可能减速上升，加速度大小为5 m/s2
D.乘客对电梯地板的压力为325 N
√
因为电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静
止时的四分之三，则弹簧弹力小于小球的重力，加速度向
下，则乘客处于失重状态，A错误；对小球根据牛顿第二
定律有mg－mg＝ma，解得a＝2.5 m/s2，方向向下，电梯
可能减速上升或者加速下降，B正确，C错误；对乘客根据牛顿第二定律有Mg－FN＝Ma，解得FN＝375 N，根据牛顿第三定律可知，乘客对电梯地板的压力为375 N，D错误。故选B。
8.(2024·重庆期末)用细线拉一质量为m的小球竖直向上做加速度大小为g的匀减速运动时，g为重力加速度，则下列分析正确的是
A.细线的拉力大小为mg B.小球的重力变为mg
C.小球的重力减小了mg D.小球处于超重状态
√
小球竖直向上做匀减速运动，加速度方向向下，小球处于失重状态，但是所受重力不变，故B、C、D错误；根据牛顿第二定律可得mg－F＝ma，解得细线的拉力大小为F＝mg，故A正确。故选A。
9.(多选)一质量为60 kg的人站在观光电梯地板上，如
图所示的v-t图像是计算机显示的观光电梯在某一段时
间内速度变化的情况(取竖直向上为正方向)。根据图
像提供的信息，可以判断下列说法中正确的是(g取
10 m/s2)
A.在0～5 s内，人所受的支持力大小为576 N，处于失重状态
B.在5～10 s内，人对电梯地板的压力大小等于500 N
C.在10～20 s内，人所受的支持力大小为588 N，处于失重状态
D.电梯在20～25 s内的加速度与在15～20 s内的加速度方向相同
√
√
由题图可知，在0～5 s内，加速度大小为a＝ m/s2＝
0.4 m/s2，方向向上，根据牛顿第二定律可得FN－mg
＝ma，解得人所受的支持力大小为FN＝624 N，处于
超重状态，故A错误；在5～10 s内，人做匀速直线运
动，人对电梯地板的压力等于人的重力，大小为600 N，故B错误；由题图可知，在10～20 s内，加速度大小为a'＝ m/s2＝0.2 m/s2，方向向下，根据牛顿第二定律可得mg－FN'＝ma'，解得人所受的支持力大小为FN'＝588 N，处于失重状态，故C正确；根据v-t图像的斜率表示加速度，可知电梯在20～
25 s内的加速度与在15～20 s内的加速度方向相同，故D正确。故选CD。
10.哈利法塔原名迪拜塔，塔高828 m， 也被称为世界第一高楼，游客乘坐电梯大约1 min可到达观景台。若电梯在运动过程中只受本身的重力与绳索的拉力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，其加速度a与时间t的关系如图所示，已知7～53 s时间内a＝0，则下列相关说法正确的是
A.t＝6 s时，电梯处于失重状态
B.7～53 s时间内，绳索的拉力最小
C.t＝59 s时，电梯处于超重状态
D.t＝60 s时，电梯速度恰好为0
√
根据a-t图像可知，t＝6 s时电梯的加速度方
向向上，电梯处于超重状态，故A错误。53
～60 s时间内，电梯的加速度方向向下，电
梯处于失重状态，绳索的拉力小于电梯的重
力；而7～53 s时间内，a＝0，电梯处于平衡
状态，绳索的拉力等于电梯的重力，大于电梯失重时绳索的拉力，所以这段时间内绳索的拉力不是最小，故B、C错误。根据a-t图像与坐标轴所围的面积表示速度的变化量，并结合几何知识可知，0～60 s内电梯速度的变化量为0，而电梯的初速度为0，所以t＝60 s时，电梯速度恰好为0，故D正确。故选D。
11.如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备，图乙为150 kg的建筑材料被塔吊从地面竖直向上提升过程的简化运动图像，g取10 m/s2，下列判断正确的是
A.前10 s内悬线的拉力恒为1 500 N
B.46 s末材料离地面的距离为22 m
C.0～10 s内材料处于失重状态
D.在30～36 s内钢索最容易发生断裂
√
由题图乙可知前10 s内材料的加速度a＝0.1 m/s2，由F－mg＝ma可得悬线的拉力为1 515 N，A错误；由v-t图像与横轴围成的面积可得上升过程材料上升的高度为28 m，下降过程下降的高度为6 m，因此46 s末材料离地面的距离为22 m，B正确；0～10 s材料加速度方向向上，处于超重状态，F＞mg，钢索最容易发生断裂，C、D错误。故选B。
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6. 超重和失重

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