【24模型】超重与失重的应用

超重现象

当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的作用力超过了自身重力，这个现象叫做超重。

失重现象

当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力或悬挂物作用力小于重力，这个现象叫做失重。

完全失重

物体以加速度a=g向下竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时以及忽略空气阻力的各种抛体运动），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象。

在完全失重的状态下，由重力产生的一切物理现象都会消失。如单摆停摆、天平失效、浸没于液体中的物体不再受浮力、水银气压计失效等，但测力的仪器弹簧测力计是可以使用的，因为弹簧测力计是根据F＝kx制成的，而不是根据重力制成的。

运动情况	超重、失重	视重
平衡状态	不超重、不失重
具有向上的加速度a	超重
具有向下的加速度a	失重
向下的加速度为	完全失重

例题分析

1. 在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是(    )

【答案】D
【解析】 人从静止→加速向下→最大速度→减速向下→静止，可见从静止到最大下蹲速度，人处于失重状态，台秤读数变小；从最大的下蹲速度到静止，人处于超重状态，台秤读数变大，最后其读数等于人的重力。

正确答案为D

2.  姚明在台湾新竹参加交流活动时，引起台湾同胞广大球迷的尊敬和爱戴，让更多的台湾同胞喜爱上篮球这一运动。若姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升、下落四个过程，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（设蹬地的力为恒力）（ ）

A．两过程中姚明都处于超重状态

B．两过程中姚明都处于失重状态

C．前过程超重，后过程不超重也不失重

D．前过程超重，后过程完全失重

【答案】D

【解析】蹬地时具有向上的加速度，因此为超重，离地上升的过程中具有向下的重力加速度，因此为完全失重状态。

3.  在升降机中有一个小球系于弹簧下端，升降机静止时，弹簧伸长4cm ，升降机运动时，弹簧伸长2cm ，这时升降机的运动状况可能是（  ）

A. 以的加速度加速下降  

B  以的加速度减速上升

C. 以的加速度加速上升

D. 以的加速度加速下降

【答案】BD

【解析】静止时重力等于弹力，

（1）；升降机运动时，弹簧伸长2cm，弹簧伸长变短了，说明小球处于失重状态，加速度向下，

（2） 解得 升降机可能的运动状态是：加速下降或减速上升。故选BD。

4.  （2015  江苏卷）一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力

A．t=2s时最大

B．t=2s时最小

C．t=8.5s时最大

D．t=8.5s时最小

【答案】AD

【解析】0~4s，加速度向上，人超重，设地板对人支持力为FN，则FN –mg = ma，当t=2s时，加速度最大，支持力就最大，根据牛顿第三定律，人对地板压力也最大；7~10s，加速度向下，人失重，设地板对人支持力为FN，则mg–FN =ma， FN = mg–ma；当t=8.5s时，加速度最大，支持力就最小，根据牛顿第三定律，人对地板压力也最小。故选AD。

5.  某同学将一台载有重物的电子台秤置于直升式电梯内，从底楼直升到达10楼下梯，该过程经历了匀加速、匀速、匀减速三个不同运动阶段，据此可以判断（  ）   

A. 甲图应为电梯匀加速时所拍摄

B. 丙图应为电梯匀加速时所拍摄

C. 乙图表明了电梯处于超重状态

D. 从照片可以判定加速时加速度大小小于减速时的加速度大小

【答案】AD

【解析】电梯运动过程经历了匀加速、匀速、匀减速三个不同运动阶段，从台秤显示的数据看：甲超重，乙是匀速运动既不超重也不失重，等于物体重力，丙失重。甲超重，加速度向上，做匀加速上升或匀减速下降，由题意知电梯匀加速上升，A正确，C错。

丙失重，加速度向下，做匀加速下降或匀减速上升，由题意知电梯匀减速上升，B错。

D选项：匀加速上升时，视重为13g, 自重为11g, 质量为11，由甲、乙两图应用牛顿第二定律 代入数据，代入数据，。

匀减速上升时，视重为8g, 自重为11g, 质量为11，由乙、丙两图应用牛顿第二定律，代入数据，，D正确。

总结

处理超重和失重类型的习题要熟练掌握牛顿第二定律，通过对物体的运动状态进行受力分析进行解题。

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