5.5 超重与失重-2021-2022学年高一物理精讲精练（2019鲁科版必修第一册）（解析版）

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5.5 超重与失重

考点精讲

考点 1：超重现象

1．实重与视重

（1）实重：物体实际所受重力．物体所受重力不会因为物体运动状态的改变而变化．

（2）视重：用弹簧测力计或台秤来测量物体重力时，弹簧测力计或台秤的示数称为物体的视重．当

物体与弹簧测力计保持静止或者匀速运动时，视重等于实重；当存在竖直方向的加速度时，视重不再等于

实重．

2．超重现象

（1）超重现象：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象．

（2）产生超重的原因：当物体具有竖直向上的加速度 a时，支持物对物体的支持力(或悬绳的拉力)为

F.由牛顿第二定律可得：F－mg＝ma.所以 F＝m(g＋a)>mg.由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力(或对

悬绳的拉力)F′>mg.

（3）超重的动力学特点：

超重加速度方向向上(或有向上的分量)．

【例 1】　一个站在升降机上的人，用弹簧测力计提着一个质量为 1 kg 的鱼，弹簧测力计的读数为 12

N，该人的体重为 750 N，则他对升降机地板的压力为(g取10 m/s2)(　　)

A．750 N　　　　　　　 B．762 N

C．900 N D．912 N

【解析】D　1 kg 的鱼的重力为 10 N，而弹簧测力计的拉力为 12 N，可知鱼所受的合力 F鱼＝(12－10)

N＝2 N，由牛顿第二定律可知此时鱼的加速度为 2 m/s2，方向向上，这也表明升降机及升降机中的人也正

在做加速度向上的运动，将人和鱼看作一个整体，可得 N－(M＋m)g＝(M＋m)a，N为地板对人向上的作用

力，而人对地板的反作用力与 N相等，方向向下，计算可得 N＝912 N，故选 D.

【技巧与方法】

理解超重现象的两点技巧

1. 物体处于超重状态时，实重(即所受重力)并不变，只是视重变了，视重比实重增加了 ma.

2. 决定物体超重的因素是物体具有向上的加速度，与速度无关，即物体可以向上加速运动，也可以向

下减速运动．

【针对训练】

1．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铁球，在电梯运行时，

乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量大，这一现象表明(　　)

A．电梯一定是在上升

B．电梯一定是在下降

C．电梯的加速度方向一定是向下

D．乘客一定处在超重状态

【解析】D　电梯静止时，弹簧的拉力和小铁球的重力相等．现在，弹簧的伸长量变大，则弹簧的拉

力增大，小铁球受到的合力方向向上，加速度方向向上，小铁球处于超重状态．但是电梯的运动方向可能

向上也可能向下，故选 D.

2．质量是 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机以 4 m/s2的加速度匀加速上升时，

体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)

【解析】　以人为研究对象受力分析如图所示：

匀加速上升时，a向上，取向上为正方向，所以

N－mg＝ma

则N＝m(g＋a)＝60×(10＋4) N＝840 N

据牛顿第三定律知：

体重计的读数为 N′＝N＝840 N.

考点 2：失重现象

1．对失重现象的理解

（1）从力的角度看：失重时物体受到的竖直悬绳(或测力计)的拉力或水平支撑面(或台秤)的支持力小

于重力，好像重力变小了，正是由于这样，把这种现象定义为“失重”．

（2）从加速度的角度看：根据牛顿第二定律，处于失重状态的物体的加速度方向向下(a≤g，如图所

示)，这是物体失重的条件，也是判断物体失重与否的依据．

2.对完全失重的理解

物体处于完全失重状态(a＝g)时，重力全部产生加速度，不再产生压力(如图所示)，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．

【例 2】　质量为 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，如图所示，当升降机

做下列各种运动时，体重计的读数分别为多少？(g取10 m/s2)

(1)升降机匀速上升；

(2)升降机以 3 m/s2的加速度匀加速下降．

【分析】①体重计读数对应人对其压力大小．

② 可用转换对象法对人受力分析．

【解析】以人为研究对象进行受力分析，人受重力和支持力作用．

(1)升降机匀速上升时，加速度 a1＝0，所以有 N1－mg＝0

即N1＝mg＝600 N

由牛顿第三定律知，体重计的读数为 600 N.

(2)升降机匀加速下降时，加速度向下，人处于失重状态，取向下为正方向，则有 mg－N2＝ma2

所以 N2＝m(g－a2)＝60×(10－3) N＝420 N

由牛顿第三定律知，体重计的读数为 420 N.

【技巧与方法】

超重、失重问题的处理方法

（1）用牛顿第二定律列方程分析．以加速度的方向为正方向列牛顿第二定律方程，求出结果后，注

意运用牛顿第三定律变换成所求的结论，也要注意区分加速度的方向和速度方向．

（2）处理连接体问题时，如测力计、台秤示数的变化问题，对于其中一个物体(或物体中的一部分)所

处的运动状态的变化，而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断问题，可以根据系统的重心发生的超重、

失重现象进行分析判断．

【针对训练】

3．(多选)在升降机中，一个人站在磅秤上，发现自己的体重减轻了 20%，于是他作出下列判断，其中

正确的是 (　　)

A．升降机以 0.8g的加速度加速上升

B．升降机以 0.2g的加速度加速下降

C．升降机以 0.2g的加速度减速上升

D．升降机以 0.8g的加速度减速下降

【解析】BC　人处于失重状态，其加速度方向竖直向下，可能是加速下降，也可能是减速上升，人从

秤上读出自己的体重即为视重 F，由牛顿第二定律有 mg－F＝ma，故 F＝m(g－a)＝(1－20%)mg，解得 a＝

0.2g，即升降机以 0.2g的加速度加速下降或减速上升．

4．一个质量为 50 kg 的人站在升降机的地板上，升降机的顶部悬挂了一只弹簧测力计，弹簧测力计下

面挂着一个质量为 mA＝5 kg 的物体 A，当升降机向上运动时，人看到弹簧测力计的示数为 40 N，如图所示，

g取10 m/s2，求此时人对地板的压力．

【解析】依题意可知，弹簧测力计读数为 40 N，而物体 A的重力 G＝mAg＝50 N，显然弹簧测力计的

读数小于物体的重力，即视重小于实重，物体 A处于失重状态．由于人和 A以及升降机三者具有相同的加

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