《【堂堂清】2022-2023学年高一物理同步易混易错（人教版2019必修第一册）》4.6超重和失重（解析版）

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第四章 运动和力的关系
第六节 超重与失重
[核心素养·明目标]
核心素养 学习目标
物理观念 通过实验认识超重和失重现象。
科学思维 观察并感受失重和超重现象。
科学探究
经历探究产生超重和失重现象的过程，理解物理规律在生活实际中的应
用。
科学态度与责任
培养学生科学探究能力，激发成就感；养成学科学、爱科学、用科学的习
惯；从探究中体验科学之美，体会合作的重要性。
知识点一 重力的测量
重力测量的两种常用方法
(1)方法一：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，G＝mg。
(2)方法二：将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态，根据力的平衡条件可得重力等
于测力计的示数，即 G＝F。
知识点二 重力与视重
(1)重力：物体所受重力不会因物体运动状态的改变而改变。
(2)视重：当物体竖直悬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”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
知识点三 超重与失重
1.超重现象
(1)定义：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)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。
2.失重现象
(1)定义：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象。
(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度。
3.完全失重现象
(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力的现象。
说明：物体的重力始终存在，大小没有变化。
(2)产生条件：a＝g，方向竖直向下。
易混易错点 1.超重失重的理解与判断
易错易混点辨析：(1)超重和失重的理解(a)超重与失重现象，仅仅是一种表象，只是拉力(或压力)的
增大或减小，是视重发生了改变。(b)无论是超重还是失重，物体本身的重力并不随其运动状态的
变化而改变。(c)在完全失重状态下，平常由重力产生的一切物理现象都会消失。(d)超重和失重现
象，仅与加速度有关，而与速度无关。(2)超重和失重的判断(a)从受力的角度判断：在竖直方向上，
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，小于重力时处于失重状态，等
于零时处于完全失重状态。(b)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。(c)从速度变
化的角度判断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。
例 1. 2020 年 2 月 8 日，瑞典 20 岁小将杜普兰蒂斯在男子撑竿跳高中以 6 米 17 的成绩打破世界纪
录，若他下落到厚为 1.17 m 的垫子中，不计空气阻力，下列对其跳高过程的分析正确的是(　　)
A.撑竿上升过程中他一直处于超重状态
B.其运动到最高点时处于平衡状态
C.其在空中下落过程约用时 1 s
D.其下落与垫子接触后一直处于失重状态
解析:选 C。撑竿上升过程中他是先向上加速运动，后减速上升的，所以他是先处于超重状态，后处
于失重状态，A错误；其运动到最高点时仅受重力作用，其加速度等于重力加速度，B错误；其在
空中下落的高度为 h＝6.17 m－1.17 m＝5 m，且做的是自由落体运动，根据 h＝gt2，解得他下落
的时间 t＝≈1 s，C正确；其下落到与垫子接触，垫子发生形变，产生向上的弹力，开始弹力小于
重力，向下做加速度减小的加速速度，处于失重状态，之后弹力大于重力，向下做加速度增大的减
速运动，处于超重状态，D错误。
例 2.(多选)如图所示，某同学站在体重计上观察超重与失重现象。由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿
称为“下蹲”过程；由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程。他稳定站立时，体重计的
示数为 500 N，关于实验现象，下列说法正确的是(　　)
A.“起立”过程是超重现象，“下蹲”过程是失重现象
B.“起立”和“下蹲”过程都有超重和失重现象出现
C.图像记录的是他先“下蹲”稳定后又“起立”的过程
D.“下蹲”过程先出现失重现象，“起立”过程先出现超重现象
解析：选 BCD。从下蹲状态站起来的过程中，人先向上做加速运动，后向上做减速运动，最后回到
静止状态，即人先处于超重状态后处于失重状态，从站立状态蹲下去的过程中，人先向下做加速运
动，后向下做减速运动，最后回到静止状态，即人先处于失重状态，后处于超重状态，故 A 错误，
B、D正确；物体对支持物的压力大于物体所受重力的情况称为超重现象，即视重大于实重；物体对
支持物的压力小于物体所受重力的情况称为失重现象，即视重小于实重，图像中第一次变化，视重
先小于实重再大于实重，即先失重后超重，因此为“下蹲”，第二次变化，视重先大于实重再小于
实重，即先超重后失重，因此为“起立”，故 C 正确。
易混易错点 2.用牛顿第二定律分析超重、失重现象
易错易混点辨析：超重和失重问题实质上就是牛顿第二定律的应用，解题的一般思路(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)利用牛顿第二定律分析和求解。
例3.质量为 60 kg 的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多
少？处于什么状态？(g取10 m/s2)
(1)升降机匀速上升；
(2)升降机以3 m/s2的加速度加速上升；
(3)升降机以4 m/s2的加速度加速下降。
解析：人站在升降机中的体重计上，受力情况如图所示。
(1)当升降机匀速上升时，由牛顿第二定律得
F
N－
G
＝0，所以人受到的支持力
F
N＝600 N。
根据牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小等于体重计的示数，即 600 N，处于平衡状态。
(2)当升降机以3 m/s2的加速度加速上升时，由牛顿第二定律得
F
N－
G
＝
ma
，计算得
F
N＝780 N。
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为 780 N，故此时体重计的示数为 780 N，大于人的重
力，人处于超重状态。
(3)当升降机以4 m/s2的加速度加速下降时，由牛顿第二定律得
G
－
F
N＝
ma
，计算得出
F
N＝360 N。
由牛顿第三定律得，人对体重计的压力大小为 360 N，故此时体重计的示数为 360 N，小于人的重
力 600 N，人处于失重状态。
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