备考2024届高考物理一轮复习讲义第三章运动和力的关系第2讲牛顿第二定律的基本应用考点2超重和失重问题

这是一份备考2024届高考物理一轮复习讲义第三章运动和力的关系第2讲牛顿第二定律的基本应用考点2超重和失重问题，共6页。试卷主要包含了超重与失重，实重与视重，5s时处于失重状态等内容，欢迎下载使用。

1.超重与失重
2.实重与视重
如图，一中学生站在体重计上向下蹲.
（1）中学生在下蹲过程中是处于超重状态还是处于失重状态？
（2）中学生在下蹲过程中体重计的示数如何变化？
（3）中学生在下蹲过程中体重计对中学生的支持力如何变化？
答案 （1）中学生先处于失重状态后处于超重状态（突破点：下蹲过程中先加速后减速）.
（2）体重计的示数先减小后增大.
（3）体重计对中学生的支持力先减小后增大.
研透高考 明确方向
命题点1 超失重现象的判断
3.[v－t图像/2024广东惠州第一次调研]近年来惠州市试点为老旧小区加装垂直电梯，如图（a）所示，取竖直向上方向为正方向，某人某次乘电梯时的速度随时间变化的图像如图（b）所示，以下说法正确的是（ C ）
A.4s时电梯停止在某一层楼
B.1～3s，此人处于超重状态，重力变大
C.5～7s，此人处于失重状态，支持力小于重力
D.电梯先做匀加速直线运动，再做匀减速直线运动
解析
4.[F－t图像]图甲是某人站在接有力传感器的平板上做下蹲、起跳和回落动作的示意图，图甲中的小黑点表示人的重心.图乙是平板所受压力随时间变化的图像，取重力加速度g＝10m/s2.根据图像分析可知（ C ）
A.人的重力可由b点读出，约为300N
B.在由b到c的过程中，人先处于超重状态再处于失重状态
C.人在双脚离开平板的过程中，处于完全失重状态
D.人在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度
解析 由图乙可知，开始时人处于平衡状态，人对平板的压力约为900N，则人的重力也约为900N，A错误；在由b到c的过程中，人对平板的压力先小于重力后大于重力，故人先处于失重状态后处于超重状态，B错误；人双脚离开平板的过程中只受重力的作用，处于完全失重状态，C正确；人在b点对应时刻对平板的压力与重力的差值要小于在c点对应时刻对平板的压力与重力的差值，则人在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度，D错误.
方法点拨
判断超重和失重的方法
命题点2 超失重现象的分析和计算
5.[超失重与现代科技/2024湖北黄冈统考]某同学用橡皮筋悬挂智能手机做如下实验：如图甲所示，将橡皮筋上端固定在铁架台上的O点，打开手机加速度传感器，同时从O点由静止释放手机，获得一段时间内手机在竖直方向的加速度随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ D ）
A.手机在0.5s时处于失重状态
B.手机在1.0s时处于超重状态
时橡皮筋恢复到原长
D.手机的速度最大值约为3m/s
解析 根据题意，手机从O点由静止释放时，加速度为－10m/s2，对比以后的加速度，可知图像是以竖直向上为正方向，且释放手机时橡皮筋处于松弛状态.手机在0.5s时加速度方向向上，处于超重状态.手机在1.0s时加速度为负，方向向下，处于失重状态，故选项A、B错误；0.9s时，手机加速度为0，橡皮筋弹力与重力平衡，不为零，橡皮筋没有恢复到原长，故选项C错误；由图乙可知，手机先向下做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，速度达到最大，根据a－t图像与横轴围成的面积表示速度变化量可知，最大速度约为vmax＝12×（0.25＋0.35）×10m/s＝3m/s，选项D正确.
6.[超失重与体育/2024福建莆田二中阶段测试]女排运动员进行原地起跳拦网训练，某质量为60kg的运动员原地静止站立（不起跳）双手拦网高度为2.10m，在训练中，该运动员先下蹲使重心下降0.5m，然后起跳（从开始上升到脚刚离地的过程），最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为2.90m.若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取g＝10m/s2.则（ B ）
A.运动员在起跳过程中处于失重状态
B.运动员起跳过程中的加速度大小为16m/s2
C.运动员从开始起跳到离地上升到最高点需要0.4s
D.起跳过程中运动员对地面的压力为960N
解析 运动员起跳过程中，向上做加速运动，具有向上的加速度，处于超重状态，选项A错误；运动员脚离地之后做竖直上抛运动，逆向思维，由v2＝2gh可得，脚离地时，运动员的速度为v＝2×10×（2.9－2.1）m/s＝4m/s，由v2＝2ax可得，运动员起跳过程中的加速度大小为a＝v22x＝422×0.5m/s2＝16m/s2，选项B正确；根据题意，运动员起跳过程经过的时间为t1＝va＝0.25s，运动员从离地到上升到最高点经过的时间为t2＝vg＝0.4s，则运动员从开始起跳到离地上升到最高点经过的时间为t＝t1＋t2＝0.65s，选项C错误；根据题意，由牛顿第二定律有FN－mg＝ma，解得FN＝1560N，由牛顿第三定律可知，起跳过程中运动员对地面的压力为F'N＝FN＝1560N，选项D错误.
方法点拨
1.不论超重还是失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变.
2.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.
3.即使物体的加速度方向不是竖直方向，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.
4.即使系统整体没有竖直方向的加速度，但只要系统的一部分具有竖直方向的分加速度，系统也会处于超重或失重状态.
超重
失重
完全失重
现象
视重大于实重
视重小于实重
视重等于0
产生条件
有竖直向上的加速度或分加速度
有竖直向下的加速度或分加速度，且0＜ay＜g
加速度a＝g，方向竖直向下
运动状态
加速上升或减速下降
加速下降或减速上升
以加速度g加速下降或减速上升
相关方程
F－mg＝ma
F＝mg＋ma
mg－F＝ma
F＝mg－ma
mg－F＝mg
F＝0
从受力的角度判断
当物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）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
从加速度的角度判断
一般情况下，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
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