《2022年高考物理二轮复习力学考点深度剖析与训练（全国通用）》专题10 超重和失重 瞬时问题的两类模型（原卷版）

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专题 10 超重和失重 瞬时问题的两类模型
命题点一　超重与失重现象
1．超重、失重的定性理解：
(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)发生了变化(即“视
重”发生变化)。
(2)只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。
(3)尽管物体的加速度不是在竖直方向，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。
2．超重、失重的定量计算：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；当物体具有竖直向下的加速度 a时，同理可得物体对支持物的压力(或对悬绳的
拉力)F′＝m(g－a)<mg；当 a＝g时，物体对支持物的压力(或对悬绳的拉力)F′＝0，物体处于完全失重状态。
3．超重、失重与运动图象：超重、失重与物体的运动状态有关，位移时间图象和速度时间图象以及加速
度时间图象可以反映物体的运动状态，因此超重和失重常和这三类图象结合。
命题点二　瞬时问题的两类模型
1．两种模型
加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模
型：
刚性绳（或刚性接触）
此类物体认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断（或脱离）后，其弹力立即消失，不需要
形变恢复时间。在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。一般题目中所给细绳、轻杆和接触面等在
不加特殊说明时，均可按此模型处理
弹簧或橡皮绳
此类物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间不变的
2．解题思路
⇒⇒
1．在港珠澳大桥建设中，将空心钢筒打入海底围成人工岛，创造了快速筑岛的世界纪录。如图所示，一
根钢筒的重力为 G，起重机用 8根对称分布的钢索将其吊起，处于静止状态，下列说法正确的是（　　）
A．钢筒受到 8个力作用
B．每根钢索对钢筒的拉力大小为 G
C．钢索拉力的合力与钢筒的重力是一对平衡力
D．若钢筒被向上吊起，则其一定处于超重状态
2．塔吊吊着某建筑材料竖直向上运动时的速度-时间图像如图所示，由图像可知，该建筑材料（　　）
A．前 15s 内先上升后下降
B．前 15s 内速度先增加后减小
C．前 5s 内处于失重状态
D．前 10s 内的平均速度等于 0.5m/s
3．如图所示，质量均为 m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于 mg 的恒力 F向上拉
B，运动距离 h时，B与A分离，下列说法正确的是（　　）
A．B和A刚分离时，弹簧长度等于原长
B．B和A刚分离时，它们的加速度为 g
C．弹簧的劲度系数等于
D．在 B和A分离前，它们做匀加速直线运动
4．如图甲所示，在某星球上，一轻质弹簧下端固定在倾角为θ=30°的固定光滑斜面底部且弹簧处于原长。
现将一质量为 1.0kg 的小物块放在弹簧的上端，由静止开始释放，小物块的加速度 a与其位移 x间的关系如
图乙所示。则（　　）
A．小物块运动过程中机械能守恒
B．该星球重力加速度大小为 5m/s2
C．弹簧劲度系数为25N/m
D．小物块的最大动能为 1.0J
5．固定的倾斜光滑杆，杆与水平面夹角为 30°，杆上套有一个质量为 m 的圆环，圆环与竖直放置的轻质
弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的 A 点，此时弹簧处于原长 h。让圆环沿杆静止滑下，滑到杆
的底端时速度恰好减为零，重力加速度为 g，则下列说法正确的是 （　　）
A．在下滑过程中圆环的机械能先减小后增大
B．圆环滑到最低点时，加速度为 0
C．在下滑过程中（含始未位置）有四个位置弹簧弹力的瞬时功率为零
D．在下滑过程中（含始未位置）有两个位置圆环加速度为 ，方向沿斜杆向下
6．某实验小组利用DIS 系统观察超重和失重现象。他们在学校电梯房内做实验，如图甲所示，在电梯地
板上固定了一个压力传感器，传感器上表面水平，将一个重力 G=10N 的物体放在压力传感器上，观察在电
梯运动过程中压力传感器示数的变化情况，若某段时间内计算机显示屏上出现如图乙所示的图线，则根据
图线分析可知（　　）
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