超重和失重_超重和失重问题

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《超重和失重》教学设计

航天高级中学 物理组 王芳

【教材分析】

本部分内容讲述超重和失重现象及其产生原因，并且将其应用在具体问题中：如电梯中的超失重和体重秤上的超失重等。

超重和失重的基本定义为：视重大于重力时为超重；视重小于重力时为失重；超失重时物体重力并不改变。

对超重和失重理解可以从运动学和动力学两个角度理解。运动学角度：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态；当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。动力学角度：当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态。前者为表象，后者为本质，两者为递进关系。

超重和失重是生活中的常见现象，因此讲解本部分内容时应尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，过程应多安排些学生的动手实验机会，让学生有切身的体会，同时也应安排些思考和探讨的话题，引发学生的思考和讨论，加深学生对超失重的理解。【教学目标】 知识与技能：

1．了解超重与失重现象；

2．运用牛顿第二定律研究超重与失重现象； 3．运用超重与失重知识解决实际生活中的问题。过程与方法：

1．体会通过物理知识解释生活现象的探究过程； 2．体会运用牛顿第二定律解决问题的方法。情感态度价值观：

通过对神舟六号的研究，增强民族自豪感，激发学习的动力。【教学重难点】

1．理解超重与失重现象的力学本质； 2．了解完全失重现象；

3．运用超重与失重的原理解决实际问题。

【教学器材】

细线，钩码，体重秤，水瓶

【教学过程】

一、课堂引入： 课堂实践： 实验一

(1)用手托住钩码，并保持静止，感受钩码的重力大小。

(2)用细线将钩码系住，手提另一端，重复刚才的动作，会出现什么现象？

实验二

取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，瓶子静止时，观察小孔处是否有水流出？然后让瓶子做自由落体运动，再观察小孔的水流流出情况。

设计思路：通过课堂小实验，引起学生兴趣，以此引出主题：超重与失重现象

二、新课教学

以递进式的问题为引导，作为本节课的学习目标(1)什么是超失重现象？

(2)什么情况下会发生超失重现象？(3)超失重现象的产生与哪些因素有关？(4)怎样判断物体处于超重（失重）现象？

通过一个生活现象的例子讨论：

1.人站在电梯里，假如质量为m，当人要从一楼静止以加速度a加速上升的过程中，人对电梯的压力F为多少？比人受到的重力大还是小？

2.若人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？人对地板的压力比人受到的重力大还是小呢？

设计思路：通过对实际例子的讨论，让学生对超重失重现象有一个初步印象。针对学生的讨论结果，出示电梯视频，让学生从真实的数据中对自己的结论做一个判断；并记录下视频中的数据。

教师总结后明确：

电梯里人受到两个力的作用，分别是人的重力和台秤对人的支持力。由于台秤对人的支持力与人对台秤的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出台秤对人的支持力就可以求出人对台秤的压力。

首先我们规定向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力、重力G、质量m、加速度a的方程：F=G+ma=m（g+a）

由牛顿第三定律得：人对台秤的压力与台秤对人的支持力相等，即F’=m（g+a）>mg 所以人对电梯台秤的压力F’比人受到的重力大。

人以加速度a减速下降，这时人对台秤的压力也是大于重力的，压力大小为：F’=m（g+a）从而引出超重的概念：

超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象称为超重现象。仿照上面研究问题的方法，探究人以加速度a加速向下运动或人随电梯以加速度a减速上升，人对台秤的压力为多大？人对台秤的压力比人受到的重力大还是小呢？

学生讨论后提问学生回答上面的问题，并演示分析过程。通过提问，学生合作交流，教师明确：

人以加速度a加速向下运动或人随电梯以加速度a减速上升时，人对地板的压力F=G-ma=m（g-a）

失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象称为失重现象。

注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力并没发生变化！

超重与失重现象的产生与哪些因素有关？

回到刚才记录的电梯的每个阶段体重计上的示数，一起填ppt中的表格 学生交流讨论后回答：超重失重现象与物体运动方向无关，与加速度方向有关。教师归纳后明确：超重（失重）现象只与加速度a的方向有关，与物体的运动方向无关。a向上（加速上升、减速下降）————超重 a向下（减速上升、加速下降）————失重

完全失重：在竖直方向上，当加速度a=g时，处于完全失重状态。回顾本节知识，回答目标问题。(1)什么是超失重现象？

(2)什么情况下会发生超失重现象？(3)超失重现象的产生与哪些因素有关？(4)怎样判断物体处于超重（失重）现象？

三．拓展应用：

1.通过本节课学习，解释课前两个小实验中出现的现象。2.某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中

A.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变

B.此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大

C.台秤的示数先增大后减小 D.台秤的示数先减小后增大

请学生上台体验观察下蹲过程中体重计示数的变化。

3.请为我国的航天员设计超重和完全失重环境，让他们进行超重和失重的训练。失重时间为30秒。

【教学反思】

1．设计好实验是前提

物理学是以实验为基础的学科，很多概念和规律的建立都需要有一个实验操作的过程，所以做好实验是学好物理知识的前提。本节课中设计了随堂小实验，提升学生的思维能力。

通过电梯视频，让学生更加直观地体会超重失重现象，体重计示数的变化，以便清晰的理解超重失重现象，但在视频的处理上还有欠缺，没能把电梯的上升、下降过程很好地体现出来，对表格的归纳总结学生也没有太好的参与其中。