第6讲 超重与失重问题（原卷版）

第6讲 超重与失重问题

1．（2018·浙江）如图所示，小芳在体重计上完成下蹲动作。下列F﹣t图象能反映体重计示数随时间变化的是（　　）

A． B． 

C． D．

2．（2016·浙江）一很深的圆筒形容器，开口端是漏斗，筒和漏斗总质量为M，漏斗中盛有质量为m的细砂，漏斗口关闭；整个装置在弹簧秤上，如图。当打开漏斗口后，细砂将落向容器底部并最终全部堆积在底部。从细砂开始下落到全部堆积在容器底部的过程中弹簧秤的示数（　　）

A．始终为（M+m）g 

B．不会大于（M+m）g 

C．不会小于（M+m）g 

D．有时小于（M+m）g，有时大于（M+m）g，有时等于（M+m）g

一.知识总结

1．实重与视重

(1)实重：物体实际所受的重力，与物体的运动状态无关。

(2)视重

①当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为视重。

②视重大小等于弹簧测力计所受物体的拉力或台秤所受物体的压力。

2．超重、失重和完全失重的比较

　3.超重和失重的理解

(1)不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变。

(2)物体超重或失重多少由物体的质量m和竖直加速度a共同决定，其大小等于ma。

(3)在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失。

(4)尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。

(5)尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要整体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重现象。

4．判断超重和失重的方法

(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，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。

(3)从运动状态的角度判断

①物体向上加速或向下减速时，超重；

②物体向下加速或向上减速时，失重。

5.易错点与注意事项

(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化。

(2)在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等。

6.常见模型

二.例题精讲

题型一：物体加速度方向是竖直方向

例1．东京奥运会上，14岁少女全红婵一鸣惊人，作为中国奥运代表团最年轻的运动员，以创纪录的成绩夺得10米跳台冠军，让五星红旗高高飘扬在东京水上运动中心上空。不计空气阻力，全红婵从离开跳台平面到触及水面的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．上升过程处于超重状态，下落过程处于失重状态 

B．上升过程处于失重状态，下落过程处于超重状态 

C．全过程中一直处于超重状态 

D．全过程中一直处于失重状态

例2．我国空降部队在抗震救灾过程中多次建立功勋，这与伞兵们平时严格的训练是分不开的。一伞兵从高空悬停的直升机上无初速度下落，5s后打开降落伞。规定竖直向下为正方向，其沿竖直方向运动的速度一时间图像如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．0～5s内伞兵处于完全失重状态 

B．打开降落伞瞬间，伞兵处于超重状态 

C．伞兵下落50m时速度小于90km/h 

D．5～9s内伞兵所受的合力越来越大

例3．北京冬奥会于2022年2月4日开幕，在2月8日进行的自由式滑雪女子大跳台比赛中，中国选手谷爱凌获得了该项目历史上第一块金牌。下图为“大跳台”赛道的示意图，由助滑道、起跳区、着陆坡、终点线、停止区组成。下列说法正确的是（　　）

A．助滑道上运动员下蹲，双臂向后紧贴身体，以减小起跳时的速度 

B．运动员在助滑道上加速下滑时，运动员处于超重状态 

C．所有运动员在着陆坡落地时，他们的速度方向一定相同 

D．着陆时运动员控制身体屈膝下蹲，是为了减小平均冲击力

题型二：物体加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量

例4．如图，一小物块从斜面上的A点静止下滑，在AB段和BC段分别做匀加速和匀减速运动，至C点恰好静止，全程斜面体保持静止状态。若小物块在AB段和BC段与斜面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2，且AB＝2BC，则（　　）

A．在物块滑行的全过程中，地面对斜面的支持力始终小于物块和斜面的总重力 

B．在物块滑行的全过程中，地面对斜面始终没有摩擦力作用 

C．由题意知：2μ1+μ2＝3•tanθ 

D．小物块在下滑过程中先超重再失重

例5．如图所示，表面光滑的斜面体固定在匀速上升的升降机上，质量相等的A、B两物体用一轻质弹簧连接着，B的上端用一平行斜面的细线拴接在斜面上的固定装置上，斜面的倾角为30°，当升降机突然处于完全失重状态，则A、B两物体的瞬时加速度大小和方向说法正确的是（　　）

A．，方向沿斜面向下；aB＝g，方向沿斜面向下 

B．aA＝0，aB＝0 

C．aA＝0；aB＝g，方向沿斜面向下 

D．，方向垂直斜面向右下方；aB＝g方向竖直向下

三.举一反三，巩固练习

1. 两倾斜的平行杆上分别套着a、b两相同圆环，两环上均用细线悬吊着相同的小球，如图所示。当它们都沿杆向下滑动，各自的环与小球保持相对静止时，a的悬线与杆垂直，b的悬线沿竖直方向，下列说法正确的是（　　）

A．a环与杆有摩擦力 

B．d球处于失重状态 

C．杆对a、b环的弹力大小相等 

D．细线对c、d球的弹力大小可能相等

2. （多选）某次火箭发射过程中，火箭的质量为m，发射塔的高度为h，火箭自塔底以恒定的加速度a竖直向上起飞，火箭可视为质点，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A．火箭从点火至离开发射塔的过程中，处于失重状态 

B．火箭自开始发射至离开发射塔共用时为 

C．火箭离开发射塔时的速度大小为 

D．火箭离开发射塔时克服重力做功的瞬时功率为mg

（多选）10．如图a，用力传感器研究橡皮绳中拉力随时间的变化。向下拉小球然后释放，小球沿竖直方向运动，某段时间内采集到的信息如图b所示，则（　　）

A．t2～t3时间内小球向下运动，处于超重状态 

B．t3～t4时间内小球向上运动，处于失重状态 

C．t4～t5时间内小球向下运动，处于失重状态 

D．t5～t6时间内小球向上运动，处于超重状态

3. （多选）建筑工地通过吊车将物体运送到高处。简化后模型如图所示，直导轨ABC与圆弧形导轨CDE相连接，D为圆弧最高点，整个装置在竖直平面内，吊车先加速从A点运动到C点，再匀速率通过CDE．吊车经过B、D处时，关于物体M受力情况的描述正确的是（　　）

A．过B点时，处于超重状态，摩擦力水平向左 

B．过B点时，处于超重状态，摩擦力水平向右 

C．过D点时，处于失重状态，一定不受摩擦力作用 

D．过D点时，处于失重状态，底板支持力一定为零

4. （多选）在2016年2月举行的跳水世界杯比赛中，我国运动员取得了很好的成就．在跳板比赛中，若某运动员（可看作质点），其速度与时间关系图象如图所示，t＝0是其向上起跳瞬间，则下列说法正确的是（　　）

A．t1时刻开始进入水面 

B．t2时刻开始进入水面 

C．t3时刻已浮出水面 

D．0～t2时间内，运动员处于失重状态

5. （多选）如图所示，A、B两个异种电荷的等质量小球，分别被两根绝缘细绳系在木盒内的同一竖直线上．静止时，木盒对地面的压力为FN，细绳对A的拉力为F1，细绳对B的拉力为F2，若将系B的细绳和系A的细绳同时断开，则两细绳刚断开时（　　）

A．木盒对地面的压力增大 

B．木盒对地面的压力减小 

C．木盒对地面的压力为FN+F2﹣F1 

D．木盒对地面的压力为FN+F1﹣F2

6. （多选）实验小组利用DIS系统（数字化信息实验系统），观察超重和失重现象．他们在学校电梯房内做实验，在电梯天花板上固定一个压力传感器，测量挂钩向下，并在钩上悬挂一个重为10N的钩码，在电梯运动过程中，计算机显示屏上出现如图所示图线，根据图线分析可知下列说法正确的是（　　）

A．从时刻t1到t2，钩码处于失重状态，从时刻t3到t4，钩码处于超重状态 

B．t1到t2时间内，电梯一定在向下运动，t3到t4时间内，电梯可能正在向上运动 

C．t1到t4时间内，电梯可能先加速向下，接着匀速向下，再减速向下 

D．t1到t4时间内，电梯可能先加速向上，接着匀速向上，再减速向上

7. （多选）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示．设投放初速度为零，箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比，且运动过程中箱子始终保持图示姿态．则在箱子下落过程中，下列说法正确的是（　　）

A．箱内物体对箱子底部始终没有压力 

B．箱子刚从飞机上投下时，箱内物体受到的支持力最大 

C．箱子接近地面时，箱内物体受到的支持力比刚投下时大 

D．若下落距离足够长，箱内物体有可能所受支持力等于它的重力

8. （多选）一个内壁光滑的正方体木箱内装一个球状物，球的直径略小于正方体的内侧边长，设球对正方体上侧压力为N1，对下侧压力为N2，对左侧压力为N3，对右侧压力为N4，如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．如不计空气阻力，将物体竖直上抛，上升过程中有：N1＝0，N2≠0 

B．如不计空气阻力，将物体水平向右平抛，运动过程中有：N3≠0，N4＝0 

C．如空气阻力不能忽略，将物体竖直上抛，上升过程中有：N1≠0，N2＝0 

D．如空气阻力不能忽略，将物体自由落下，下落过程中有：N1＝0，N2≠0