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現(xiàn)代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應(yīng)考之“脈”
第5章　牛頓運(yùn)動(dòng)定律
第5節(jié)　超重與失重
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1．認(rèn)識(shí)超重、失重、完全失重的現(xiàn)象，理解超重、失重中重力并沒有變化。2．會(huì)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，判斷超重、失重，并能運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決超、失重問題。3．學(xué)會(huì)探究超重、失重的方法，合作交流超重、失重的體會(huì)，能從生活中的現(xiàn)象提出可探究的問題。4．會(huì)利用完全失重的相關(guān)知識(shí)解釋太空中的相關(guān)現(xiàn)象，能認(rèn)識(shí)到牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用對(duì)人類文明進(jìn)步的推動(dòng)作用。
必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備
知識(shí)點(diǎn)一　超重現(xiàn)象
1．定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?______物體所受重力的現(xiàn)象。
2．運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)：物體具有____________的加速度，與物體的速度大小和方向______。
3．運(yùn)動(dòng)類型：超重物體做向上的__________或向下的_________。
大于
豎直向上
無(wú)關(guān)
加速運(yùn)動(dòng)
減速運(yùn)動(dòng)
提醒　判斷物體是否處于超重狀態(tài)，只看加速度方向是否豎直向上，不看其速度方向。
體驗(yàn)　1．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)物體處于超重狀態(tài)時(shí)，可能向下運(yùn)動(dòng)。 (　　)
(2)物體處于平衡態(tài)時(shí)，也可能處于超重狀態(tài)。 (　　)
(3)物體處于超重狀態(tài)時(shí)，是指物體的重力增大了。 (　　)
×
√
×
知識(shí)點(diǎn)二　失重現(xiàn)象
1．定義：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?______物體所受重力的現(xiàn)象。
2．運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)：物體具有____________的加速度。
3．運(yùn)動(dòng)類型：失重物體做向上的__________或向下的_________。
小于
豎直向下
減速運(yùn)動(dòng)
加速運(yùn)動(dòng)
4．完全失重
物體對(duì)懸掛物的______(或?qū)χС治锏膲毫?等于零的狀態(tài)；物體完全失重時(shí)，a＝__。
思考　太空中宇宙飛船里的航天員，好像都有超能力，都能飄浮在空中，這是為什么？
提示：宇航員處于完全失重狀態(tài)。
拉力
g
體驗(yàn)　2．思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)物體處于失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力沒有變化。 (　　)
(2)處于完全失重狀態(tài)的物體不受重力作用。 (　　)
(3)做自由落體的物體處于完全失重狀態(tài)。 (　　)
×
√
√
關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成
超重和失重在生活中經(jīng)常遇到。比如，處于直升梯內(nèi)臺(tái)秤上的物體，小明同學(xué)觀察到臺(tái)秤的示數(shù)的變化。
(1)臺(tái)秤稱量“重力”大于物體的實(shí)際重力，你能說明此時(shí)加速度的方向嗎？
(2)臺(tái)秤稱量“重力”大于物體實(shí)際重力時(shí)，你能確定直升梯的運(yùn)動(dòng)方向嗎？
提示：(1)物體處于超重狀態(tài)，加速度方向向上。
(2)不能，運(yùn)動(dòng)方向可能向上也可能向下。
考點(diǎn)1　超重現(xiàn)象
1．實(shí)重與視重
(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受重力。物體所受重力不會(huì)因?yàn)槲矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化。
(2)視重：用彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤來測(cè)量物體重力時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為物體的視重。當(dāng)物體與彈簧測(cè)力計(jì)保持靜止或者勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，視重等于實(shí)重；當(dāng)存在豎直方向的加速度時(shí)，視重不再等于實(shí)重。
2．超重現(xiàn)象
(1)產(chǎn)生超重的原因：當(dāng)物體具有豎直向上的加速度a時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力(或懸繩的拉力)為F。由牛頓第二定律可得：F－mg＝ma，所以F＝m(g＋a)>mg。由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)依K的拉力)F′>mg。
(2)超重的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)
加速度方向向上(或有向上的分量)。
√
【典例1】　[鏈接教材P145例題]一個(gè)站在升降機(jī)上的人，用彈簧測(cè)力計(jì)提著一個(gè)質(zhì)量為1 kg的魚，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為12 N，該人的實(shí)重為750 N，則他對(duì)升降機(jī)地板的壓力為(g取)(　　)
A．750 N　　　　　　 B．762 N
C．900 N D．912 N
思路點(diǎn)撥：升降機(jī)、人、魚的加速度相同，由魚可分析得到人的運(yùn)動(dòng)情況。另外，人對(duì)地板的壓力須考慮他手中所提的魚。
D　[1 kg的魚的重力為10 N，而彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為12 N，可知魚所受的合力F魚＝(12－10) N＝2 N，由牛頓第二定律可知此時(shí)魚的加速度為2 m/s2，方向向上，這也表明升降機(jī)及升降機(jī)中的人也正在做加速度向上的運(yùn)動(dòng)，將人和魚看作一個(gè)整體，可得N－(M＋m)g＝(M＋m)a，N為地板對(duì)人向上的作用力，而人對(duì)地板的反作用力與N相等，方向向下，計(jì)算可得N＝912 N，故選D。]
規(guī)律方法　理解超重現(xiàn)象的兩點(diǎn)技巧
(1)物體處于超重狀態(tài)時(shí)，實(shí)重(即所受重力)并不變，只是視重變了，視重比實(shí)重增加了ma。
(2)決定物體超重的因素是物體具有向上的加速度，與速度無(wú)關(guān)，即物體可以向上加速運(yùn)動(dòng)，也可以向下減速運(yùn)動(dòng)。
【教材原題P145例題】　一個(gè)質(zhì)量為70 kg的人乘電梯下樓。若電梯以3 m/s2的加速度勻減速下降[圖5-27(a)]，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力。(取重力加速度g＝10 m/s2)
分析　人向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，說明加速度方向與速度方向相反，即加速度方向向上。可根據(jù)牛頓第二定律求出支持力，然后由牛頓第三定律求得人對(duì)地板的壓力。
解　以人為研究對(duì)象，受力分析如圖5-27(b)所示。
取豎直向上為正方向，設(shè)電梯地板對(duì)人的支持力大小為N。根據(jù)牛頓第二定律可得
N－mg＝ma
所以N＝m(a＋g)
＝70×(3＋10)N
＝910 N
根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)地板的壓力大小也等于910 N，方向豎直向下。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．(雙選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小球，電梯中有質(zhì)量為50 kg 的乘客，在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長(zhǎng)量始終是電梯靜止時(shí)伸長(zhǎng)量的由此可判斷(　　)
A．乘客處于失重狀態(tài)
B．電梯可能減速下降，加速度大小為2 m/s2
C．電梯可能加速上升，加速度大小為2 m/s2
D．乘客對(duì)電梯地板的壓力為625 N
√
√
BC　[電梯靜止不動(dòng)時(shí)，小球受力平衡，有mg＝kx，電梯運(yùn)行時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量比電梯靜止時(shí)大，說明彈力變大了，根據(jù)牛頓第二定律，有kx－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，方向豎直向上，電梯可能加速上升或減速下降，乘客處于超重狀態(tài)，故B、C符合題意，A不符合題意；以乘客為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得FN－Mg＝Ma，解得FN＝600 N，由牛頓第三定律可知乘客對(duì)電梯地板的壓力大小為600 N，故D不符合題意。]
考點(diǎn)2　失重現(xiàn)象
1．對(duì)失重現(xiàn)象的理解
(1)從力的角度看：失重時(shí)物體受到的豎直懸繩(或測(cè)力計(jì))的拉力或水平支撐面(或臺(tái)秤)的支持力小于重力，好像重力變小了，正是由于這樣，把這種現(xiàn)象定義為失重。
(2)從加速度的角度看：根據(jù)牛頓第二定律，處于失重狀態(tài)的物體的加速度方向向下(如圖所示)，這是物體失重的條件，也是判斷物體失重與否的依據(jù)。
2．對(duì)完全失重的理解
物體處于完全失重狀態(tài)(a＝g)時(shí)，重力全部產(chǎn)生加速度，不再產(chǎn)生壓力(如圖所示)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。
【典例2】　質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)分別為多少？(g取)
(1)升降機(jī)勻速上升；
(2)升降機(jī)以3 m/s2的加速度勻加速下降。
思路點(diǎn)撥：(1)體重計(jì)讀數(shù)對(duì)應(yīng)人對(duì)其壓力大小。
(2)可用轉(zhuǎn)換對(duì)象法對(duì)人受力分析。
[解析]　以人為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，人受重力和支持力作用。
(1)升降機(jī)勻速上升時(shí)，加速度a1＝0，所以有N1－mg＝0
即N1＝mg＝600 N
由牛頓第三定律知，體重計(jì)的讀數(shù)為600 N。
(2)升降機(jī)勻加速下降時(shí)，加速度向下，人處于失重狀態(tài)，取豎直向下為正方向，
則有mg－N2＝ma2
所以N2＝m(g－a2)＝60×(10－3) N＝420 N
由牛頓第三定律知，體重計(jì)的讀數(shù)為420 N。
[答案]　(1)600 N　(2)420 N
[母題變式]
在【典例2】中，若升降機(jī)以5 m/s2的加速度減速下降呢？
[解析]　升降機(jī)和人都下降，即速度方向向下，減速則說明加速度向上，是超重狀態(tài)。
則有：N－mg＝ma
所以N＝mg＋ma＝900 N
由牛頓第三定律知，體重計(jì)讀數(shù)為900 N。
[答案]　900 N
規(guī)律方法　超重、失重問題的處理方法
(1)用牛頓第二定律列方程分析。以加速度的方向?yàn)檎较蛄信ｎD第二定律方程，求出結(jié)果后，注意運(yùn)用牛頓第三定律變換成所求的結(jié)論，也要注意區(qū)分加速度的方向和速度方向。
(2)處理連接體問題時(shí)，如測(cè)力計(jì)、臺(tái)秤示數(shù)的變化問題，對(duì)于其中一個(gè)物體(或物體中的一部分)所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，而導(dǎo)致系統(tǒng)是否保持原來的平衡狀態(tài)的判斷問題，可以根據(jù)系統(tǒng)的重心發(fā)生的超重、失重現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．如圖所示，兩臺(tái)秤上各放裝有水的容器甲和乙，水中各有一小球通過細(xì)線分別牽拉在容器的底部和懸掛在容器的蓋板上靜止不動(dòng)，此時(shí)兩臺(tái)秤的示數(shù)分別為N甲和N乙。當(dāng)細(xì)線斷開后，甲容器內(nèi)小球上浮，乙容器內(nèi)小球下沉，設(shè)兩小球分別上浮和下沉的過程中，兩臺(tái)秤的示數(shù)分別為N甲′和N乙′，則(　　)
A．N甲′>N甲，N乙′>N乙　　
B．N甲′C．N甲′N乙
D．N甲′>N甲，N乙′√
B　[由于甲中小球上升，把與小球同體積的水設(shè)為一個(gè)“水球”，“水球”必然下降，小球處于超重狀態(tài)，“水球”處于失重狀態(tài)，小球和“水球”的加速度大小相等，小球超重部分為m球a，“水球”失重部分為m水a(chǎn)，由于m水>m球，故整體處于失重狀態(tài)，臺(tái)秤示數(shù)減小量為ΔF＝m水a(chǎn)－m球a＝(m水－m球)a，故N甲′m水，故整體失重，乙臺(tái)秤示數(shù)減少量為ΔF＝m球′a′－m水a(chǎn)′＝(m球′－m水)a′，故N乙′學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)
√
1．下列關(guān)于超重與失重的判斷，正確的是(　　)
A．物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，必處于超重或失重狀態(tài)
B．物體向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，必處于失重狀態(tài)
C．做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體，處于超重狀態(tài)
D．物體斜向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)
D　[判斷物體是否處于超重或失重狀態(tài)，就是看物體有沒有豎直方向上的加速度。若物體的加速度向下，則處于失重狀態(tài)。若物體的加速度向上，則處于超重狀態(tài)。A、B兩項(xiàng)均未指明加速度方向，無(wú)法判定是否發(fā)生超重和失重現(xiàn)象，A、B錯(cuò)誤；D項(xiàng)物體的加速度斜向下，有豎直向下的分量，故處于失重狀態(tài)，D正確；C項(xiàng)中a＝g，且加速度方向向下，故處于完全失重狀態(tài)，C錯(cuò)誤。]
√
2．2024年11月4日神舟十八號(hào)載人飛船經(jīng)過分離、制動(dòng)、再入和減速四個(gè)階段，在東風(fēng)著陸場(chǎng)安全著陸。減速階段為：當(dāng)返回艙下降至離地高度10 km時(shí)，引導(dǎo)傘、減速傘、主傘會(huì)依次打開，巨型的大傘為返回艙提供足夠的減速阻力，當(dāng)返回艙離地高度約1 m時(shí)，底部反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴氣，最終以1～2 m/s的速度平穩(wěn)著地。設(shè)返回艙做直線運(yùn)動(dòng)，則反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火減速階段(　　)
A．反推發(fā)動(dòng)機(jī)要向上噴氣
B．返回艙處于失重狀態(tài)
C．傘繩對(duì)返回艙的拉力小于返回艙對(duì)傘繩的拉力
D．返回艙的重力小于除重力外其他力的合力
D　[底部反推發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴氣，其目的是受到噴出氣體向上的反作用力，使返回艙減速，根據(jù)牛頓第三定律可知，反推發(fā)動(dòng)機(jī)要向下噴氣，故A錯(cuò)誤；返回艙減速階段加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第三定律，傘繩對(duì)返回艙的拉力等于返回艙對(duì)傘繩的拉力，故C錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律可得F其他－mg＝ma>0，可得mg√
3．(雙選)原來做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，有一被拉長(zhǎng)的彈簧拉住的具有一定質(zhì)量的物體A靜止在地板上，如圖所示。現(xiàn)發(fā)現(xiàn)A突然被彈簧拉向右方，由此可判斷，此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況可能是 (　　)
A．加速上升　　　　　　　 B．減速上升
C．加速下降 D．減速下降
√
BC　[升降機(jī)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體靜止在地板上，說明物體受到的靜摩擦力與彈簧的拉力平衡，即彈簧的拉力不大于最大靜摩擦力，物體突然被拉動(dòng)，說明拉力要大于最大靜摩擦力，物體被拉動(dòng)前，彈簧彈力是不變的，所以最大靜摩擦力變小，其原因是物體與地板間的正壓力減小了，物體處于失重狀態(tài)，故應(yīng)有向下的加速度，B、C對(duì)，A、D錯(cuò)。]
4．(新情境題：以飛船發(fā)射升空過程為背景，考查超重問題)航天員在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心乘坐飛船飛向太空。飛船升空后120 s時(shí)，逃逸塔與火箭分離，此時(shí)飛船離地的高度為39 km。(g取10 m/s2)
問題：假設(shè)這一階段飛船做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，航天員的體重為63 kg，試計(jì)算該階段航天員對(duì)座椅的壓力。
[解析]　以航天員為研究對(duì)象，受重力和支持力。
s＝v0t＋at2
a＝2≈5.4 m/s2
由牛頓第二定律得：
F－mg＝ma
F＝ma＋mg
由牛頓第三定律得航天員對(duì)座椅的壓力
F′＝F≈970 N。
[答案]　970 N
回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問題：
(1)物體發(fā)生超重的條件是什么？
提示：物體具有豎直向上的加速度。
(2)物體發(fā)生失重現(xiàn)象的條件是什么？發(fā)生完全失重的條件又是什么？
提示：物體具有豎直向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，當(dāng)豎直向下的加速度a＝g時(shí)，處于完全失重狀態(tài)。
題號(hào)
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課時(shí)分層作業(yè)(十七)　超重與失重
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?題組　超重與失重現(xiàn)象
1．港珠澳大橋工程的技術(shù)及設(shè)備規(guī)模創(chuàng)造了多項(xiàng)世界紀(jì)錄，被譽(yù)為“超級(jí)大國(guó)的超級(jí)工程”。建造大橋過程中最困難的莫過于沉管隧道的沉放和精確安裝，每節(jié)沉管隧道質(zhì)量約8萬(wàn)噸，超過了一臺(tái)中型航母的質(zhì)量。若將該沉管在向下沉放過程中看成是減速運(yùn)動(dòng)，關(guān)于此過程，下列說法正確的是(　　)
A．沉管所受的合外力為0
B．沉管所受合外力不為0，且方向向下
C．該沉管處于超重狀態(tài)
D．該沉管處于失重狀態(tài)
題號(hào)
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C　[由題意知沉管有向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知合力向上，故A、B錯(cuò)誤；因加速度向上，所以沉管處于超重狀態(tài)，故C正確，D錯(cuò)誤。]
√
√
題號(hào)
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2．AI駕駛系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)競(jìng)速領(lǐng)域擊敗了人類，開啟自動(dòng)駕駛新紀(jì)元。關(guān)于無(wú)人機(jī)，下列說法正確的是(　　)
A．無(wú)人機(jī)加速時(shí)只受空氣對(duì)它的升力作用
B．無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到向心力和重力作用
C．無(wú)人機(jī)在飛行過程中慣性不斷增大
D．無(wú)人機(jī)減速下降時(shí)處于超重狀態(tài)
D　[無(wú)人機(jī)加速時(shí)受到重力和空氣的升力作用，故A錯(cuò)誤；無(wú)人機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到空氣的力和重力的作用，故B錯(cuò)誤；慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變，慣性也不變，故C錯(cuò)誤；無(wú)人機(jī)減速下降時(shí)，加速度向上，處于超重狀態(tài)，故D正確。故選D。]
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3．(教材P148T5改編)“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)。某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)度位置，c是人所到達(dá)的最低點(diǎn)，b是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置。人在從P點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c點(diǎn)的過程中　(　　)
A．人在a點(diǎn)時(shí)速度最大
B．人在ab段做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)
C．在bc段繩的拉力大于人的重力，人處于超重狀態(tài)
D．在c點(diǎn)，人的速度為零，處于平衡狀態(tài)
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C　[從a點(diǎn)，人的重力大于彈力，加速度向下則做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度減小，當(dāng)?shù)竭_(dá)b位置，重力和彈力相等，速度最大，從b到c，重力小于彈力，加速度方向向上，向下做減速運(yùn)動(dòng)，處于超重狀態(tài)，故C正確，A錯(cuò)誤；在ab段繩的拉力小于人的重力，加速度向下，人處于失重狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律得：mg－F＝ma，繩的拉力F逐漸增加，可知加速度逐漸減小，故B錯(cuò)誤；c點(diǎn)速度為零，加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。]
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4．下列說法正確的是(　　)
A．超重時(shí)物體所受的重力不變
B．高層住宅電梯啟動(dòng)瞬間，電梯中的人就處于失重狀態(tài)
C．超重就是物體所受的重力增加
D．飛機(jī)減速下降過程中，飛機(jī)中的乘客處于失重狀態(tài)
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13
A　[處于超重與失重狀態(tài)的物體所受的重力不變，但豎直加速度導(dǎo)致視重變了，A對(duì)，C錯(cuò)；電梯向上啟動(dòng)的瞬間加速度向上，人所受的支持力變大，則壓力變大即視重變大，處于超重狀態(tài)；反之，電梯向下啟動(dòng)的瞬間處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)；飛機(jī)減速下降時(shí)加速度向上，則飛機(jī)里的人處于超重狀態(tài)，D錯(cuò)。]
題號(hào)
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√
5．打開手機(jī)加速度傳感器APP，手握手機(jī)迅速下蹲，手機(jī)記錄的圖像如圖所示，a、b分別為圖像的峰值，向上為正方向，則(　　)
A．峰值a對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人向下運(yùn)動(dòng)的速度最大
B．峰值b對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人向下運(yùn)動(dòng)的速度最大
C．峰值a對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人對(duì)地面的壓力小于自身重力
D．峰值b對(duì)應(yīng)時(shí)刻，人對(duì)地面的壓力小于自身重力
題號(hào)
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D　[峰值a對(duì)應(yīng)時(shí)刻，有向上的最大加速度，人在做減速運(yùn)動(dòng)，人對(duì)地面的壓力大于自身重力，速度不是最大，故A、C錯(cuò)誤；峰值b對(duì)應(yīng)時(shí)刻有向下的最大加速度，人處在失重狀態(tài)，人對(duì)地面的壓力小于自身重力，此后一段時(shí)間人仍在向下加速，所以向下的速度不是最大，故B錯(cuò)誤，D正確。故選D。]
題號(hào)
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√
6．如圖所示，物體A、B由跨過定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，由靜止釋放，在物體A加速下降的過程中(此過程中物體B未碰到滑輪)，下列說法正確的是(　　)
A．物體A和物體B均處于超重狀態(tài)
B．物體A和物體B均處于失重狀態(tài)
C．物體A處于超重狀態(tài)，物體B處于失重狀態(tài)
D．物體A處于失重狀態(tài)，物體B處于超重狀態(tài)
題號(hào)
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D　[A加速下降，則加速度方向向下，輕繩的拉力小于A的重力，A處于失重狀態(tài)；同時(shí)B加速上升，則加速度方向向上，輕繩的拉力大于B的重力，B處于超重狀態(tài)，D正確。]
題號(hào)
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√
7．高蹺運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)新型運(yùn)動(dòng)，如圖所示為彈簧高蹺的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)人抓住扶手用力蹬踏板壓縮彈簧后，人就向上彈起，進(jìn)而帶動(dòng)高蹺跳躍。則下列說法正確的是(　　)
A．人向上彈起過程中，一直處于超重狀態(tài)
B．人向上彈起過程中，踏板對(duì)人的作用力大于人對(duì)踏板的作用力
C．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力
D．彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，高蹺對(duì)地的壓力等于人和高蹺的總重力
題號(hào)
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C　[人向上彈起的過程中，先做加速度逐漸減小的加速直線運(yùn)動(dòng)(超重狀態(tài))，而后做加速度逐漸增加的減速直線運(yùn)動(dòng)(失重狀態(tài))，最后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)(完全失重)到最高點(diǎn)，A錯(cuò)誤；人向上彈起過程中，踏板對(duì)人的作用力和人對(duì)踏板的作用力屬于作用力和反作用力，二者等大反向，B錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，人有豎直向上的加速度，根據(jù)牛頓第二定律可知，高蹺對(duì)人的作用力大于人的重力，由牛頓第三定律可知人對(duì)高蹺的作用力大于人的重力，則高蹺對(duì)地的壓力大于人和高蹺的總重力，C正確，D錯(cuò)誤。]
題號(hào)
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√
8．如圖所示，A、B、C為三個(gè)實(shí)心小球，A為鐵球，B、C為木球。A、B兩球分別連在兩根彈簧上，C球連接在細(xì)線一端，彈簧和細(xì)線的下端固定在裝水的杯子底部，該水杯置于用繩子懸掛的靜止吊籃內(nèi)。若將掛吊籃的繩子剪斷，則剪斷的瞬間相對(duì)于杯底(不計(jì)空氣阻力，ρ木<ρ水<ρ鐵)　
(　　)
A．A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng)，B、C球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)
B．A、B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng)，C球不動(dòng)
C．A球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)，B球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng)，C球不動(dòng)
D．A球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng)，B球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)，C球不動(dòng)
題號(hào)
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D　[開始時(shí)A球下的彈簧被壓縮，彈力向上，B球下的彈簧被拉長(zhǎng)，彈力向下。將掛吊籃的繩子剪斷的瞬間，系統(tǒng)的加速度為g，為完全失重狀態(tài)，此時(shí)水對(duì)球的浮力視為零，小球的重力也視為零，則A球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪鄬?duì)于杯底向上運(yùn)動(dòng)，B球?qū)⒃趶椓ψ饔孟孪鄬?duì)于杯底向下運(yùn)動(dòng)，C球相對(duì)于杯底不動(dòng)。故選D。]
題號(hào)
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9．彈簧測(cè)力計(jì)上掛一質(zhì)量為1 kg的物體，在下列各種情況下，求彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。(g取10 m/s2)
(1)以5 m/s的速度勻速上升或下降；
(2)以5 m/s2的加速度豎直加速上升；
(3)以5 m/s2的加速度豎直加速下降；
(4)以重力加速度g豎直下降。
題號(hào)
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[解析]　以物體為研究對(duì)象，在運(yùn)動(dòng)過程中物體僅受到兩個(gè)力的作用，如圖所示。
題號(hào)
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(1)由牛頓第二定律有T1－mg＝0，得T1＝mg＝1×10 N＝10 N。由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于10 N。
(2)以5 m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，若以向上為正方向，由牛頓第二定律有T2－mg＝ma，得T2＝m(g＋a)＝1×(10＋5)N＝15 N。由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為15 N(超重現(xiàn)象)。
(3)以5 m/s2的加速度加速下降時(shí)，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T3＝ma1，得T3＝m(g－a1)＝1×(10－5)N＝5 N。由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為5 N(失重現(xiàn)象)。
題號(hào)
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(4)以重力加速度g豎直下降時(shí)，若取向下為正方向，由牛頓第二定律有mg－T4＝ma2，因?yàn)閍2＝g，得T4＝m(g－a2)＝0。由牛頓第三定律得彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為零(完全失重現(xiàn)象)。
題號(hào)
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[答案]　(1)10 N　(2)15 N　(3)5 N　(4)0
10．(雙選)某實(shí)驗(yàn)小組，利用DIS系統(tǒng)觀察超重和失重現(xiàn)象。他們?cè)陔娞輧?nèi)做實(shí)驗(yàn)，在電梯的地板上放置一個(gè)壓力傳感器，在傳感器上放一個(gè)重力大小為20 N的物塊，如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)顯示出傳感器所受物塊的壓力大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。根據(jù)圖像分析得出的結(jié)論正確的是
(　　)
題號(hào)
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甲　　　　　　　　　　乙
A．從時(shí)刻t1到t2，物塊處于失重狀態(tài)
B．從時(shí)刻t3到t4，物塊處于失重狀態(tài)
C．電梯可能開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層
D．電梯可能開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層
√
題號(hào)
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√
AD　[從時(shí)刻t1到t2，傳感器受到的壓力小于物塊的重力，物塊處于失重狀態(tài)，加速度向下，故A正確；從時(shí)刻t3到t4，傳感器受到的壓力大于物塊的重力，物塊處于超重狀態(tài)，加速度向上，故B錯(cuò)誤；如果電梯開始停在低樓層，先加速向上，接著勻速向上，再減速向上，最后停在高樓層，那么壓力應(yīng)先等于重力、再大于重力、然后等于重力、小于重力、最后等于重力，不符合題圖，故C錯(cuò)誤；如果電梯開始停在高樓層，先加速向下，接著勻速向下，再減速向下，最后停在低樓層，那么壓力應(yīng)該是先等于重力、再小于重力、然后等于重力、大于重力、最后等于重力，與題圖相符，故D正確。故選A、D。]
題號(hào)
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11．某人在地面上最多可舉起50 kg的物體，當(dāng)他在豎直向上運(yùn)動(dòng)的電梯中最多舉起了60 kg的物體時(shí)，電梯加速度的大小和方向?yàn)?g取10 m/s2)(　　)
A．2 m/s2　豎直向上
B． m/s2　豎直向上
C．2 m/s2　豎直向下
D． m/s2　豎直向下
題號(hào)
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√
D　[由題意可知，在地面上，人能承受的最大壓力為Fm＝mg＝500 N，在電梯中人能舉起60 kg物體，物體一定處于失重狀態(tài)，對(duì)60 kg的物體：m′g－Fm＝m′a，即a＝ m/s2＝ m/s2，所以選項(xiàng)D正確。]
題號(hào)
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12．2024年10月30日，伴隨著“三、二、一”的倒計(jì)時(shí)聲，“神舟十九號(hào)”在長(zhǎng)征二號(hào)F遙十九運(yùn)載火箭的推動(dòng)下順利進(jìn)入太空。下列關(guān)于火箭在豎直方向加速起飛過程的說法正確的是(　　)
A．火箭加速上升時(shí)，航天員對(duì)座椅的壓力大于航天員的重力
B．火箭加速上升時(shí)，航天員處于超重狀態(tài)，重力增大
C．火箭加速上升時(shí)，航天員對(duì)座椅的壓力大于座椅對(duì)航天員的支持力
D．火箭噴出的熱氣流對(duì)火箭的作用力大于火箭對(duì)熱氣流的作用力
題號(hào)
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√
A　[火箭加速上升時(shí)，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律可知航天員受到的支持力大于自身的重力，由牛頓第三定律知航天員對(duì)座椅的壓力等于支持力大小，即壓力大于重力大小，A正確，C錯(cuò)誤；超重和失重過程中，航天員的重力不發(fā)生變化，B錯(cuò)誤；火箭噴出的熱氣流對(duì)火箭的作用力與火箭對(duì)熱氣流的作用力是作用力和反作用力，二者等大反向，D錯(cuò)誤。故選A。]
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13．摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯，行程超過百米。電梯的簡(jiǎn)化模型如圖甲所示。考慮安全、舒適、省時(shí)等因素，電梯的加速度a是隨時(shí)間t變化的。已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開始上升，a-t圖像如圖乙所示，取向上為正方向。電梯總質(zhì)量m＝2.0×103 kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2。
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甲　　　　　　　　　　乙
(1)求電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2。
(2)類比是一種常用的研究方法。對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法。請(qǐng)你借鑒此方法，對(duì)比加速度和速度的定義，根據(jù)圖乙所示a-t圖像，回答下列問題：
①求電梯在第1 s內(nèi)的速度改變量Δv1的大小和第2 s末的速率v2；
②寫出電梯在第1 s內(nèi)的加速度與時(shí)間的關(guān)系式、速度與時(shí)間的關(guān)系式。
題號(hào)
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[解析]　(1)由牛頓第二定律有F－mg＝ma，由a-t 圖像可知，F(xiàn)1和F2對(duì)應(yīng)的加速度分別是a1＝，a2＝－1.0 m/s2
F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0)N＝2.2×104 N
F2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0)N＝1.8×104 N。
(2)①類比可得，所求速度變化量等于第1 s內(nèi)a-t圖線與橫軸圍成的面積，即Δv1＝0.50 m/s
題號(hào)
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同理前2 s內(nèi)速度變化量Δv2＝v2－v0＝1.5 m/s
v0＝0，第2 s末的速率v2＝Δv2＝1.5 m/s。
②由a-t圖像可知，第1 s內(nèi)的加速度與時(shí)間的關(guān)系式、速度與時(shí)間的關(guān)系式分別為
a＝1.0t(m/s2)，v＝Δv＝at＝0.5t2(m/s)。
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[答案]　(1)2.2×104 N　1.8×104 N
(2)①0.50 m/s　1.5 m/s　②見解析
謝 謝！

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