超重和失重教案_超重与失重教案
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超重和失重·教案
肖德军
（河北省永清县职教中心 065600）
一、教学目标
1.理解什么是超重、失重和完全失重，掌握超重、失重和完全失重的本质并能熟练的判断超重、失重和完全失重。
2．运用牛顿第二定律分析超重和失重的原因；
3．培养学生熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题的能力。
二、重点、难点分析 重点是对超重、失重和完全失重的理解及其超重、失重和完全失重的判断方法。难点是熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题。
三、教具
体重计、超重和失重演示装置、弹簧秤、重物、细线、下面扎孔的矿泉水瓶、有关神州七号宇宙飞船的录像资料、投影仪。
四、主要教学过程(一)新课导入
播放神州七号宇宙飞船发射和在轨运行的录像片段并加以解说，大家看一看飞船发射时宇航员采用的是什么姿势？（横卧）宇航员为什么要采取横卧的姿势？原因是飞船发射时宇航员要承受相当与自身体重5-8倍的巨大压力。再看一下飞船入轨后飞船里的情况，物体和宇航员都漂在空中，怎么解释以上两种现象呢？这就是我们今天要研究的问题---超重和失重。-(二)教学过程设计 板书：
十、超重和失重
我们先来研究一下超重现象。板书：1．超重现象
实验：介绍装置，架子上有两个滑轮，两边挂有重物。我们让右侧物体质量大于左侧物体质量，开始用手拖住右侧物体让系统静止观察弹簧秤示数，放手后左侧物体向上加速运动，我们再观察弹簧秤示数。
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数增大，物体对弹簧秤的拉力增大。分析原因：取左侧物体为研究对象，T-mg=ma，弹簧秤的拉力为
T=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见物体向上加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力大于物体的重力。（因为弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力而弹簧秤对物体的拉力与物体对弹簧秤的拉力是一对作用力与反作用力大小相等）
实验：取一体重计，让一人站在上面不动读出此时体重计的示数，然后让他由下蹲状态突然站起，让学生观察人加速上升阶段体重计示数的变化。
（体重计）
提问：看到了什么现象？体重计的示数增大，人对体重计的压力增大。
分析原因：取人为研究对象，T-mg=ma，体重计的支持力为
T=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见当人向上加速运动时，人对支持物（体重计）的压力大于人的重力。（因为体重计对人的支持力大于人的重力而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力两者应当相等）
根据以上两例归纳给出超重的定义和判断方法
（1）超重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力大于自身重力的现象叫超重。（板书）
（2）超重的判断方法：当物体具有向上的加速度时（加速上升或减速下降）处于超重状态（板书）
让学生举出超重的实例教师给以归纳：电梯加速上升或减速下降阶段、宇宙飞船等航天器发射和回收阶段（指落地前减速下降阶段）等。（板书超重实例）
2．失重现象 实验：现减小装置右侧悬挂物质量使放手后左侧物体向下的加速运动，我们再观察弹簧秤示数的变化。（相对于系统静止时）
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数减少，物体对弹簧秤的拉力减小。分析原因：取左侧物体为研究对象，G-T=ma，弹簧秤的拉力为T=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见物体向下加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力小于物体的重力。实验：仍利用体重计，让一人站在上面然后突然下蹲让学生观察人加速下降阶段体重计示数的变化。
提问：看到了什么现象？体重计的示数减小，人对体重计的压力减小。分析原因：取人为研究对象，T-mg=ma，体重计的支持力为
T=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见当人向下加速运动时，人对支持物（体重计）的压力小于人的重力。（因为体重计对人的支持力小于人的重力，而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力）
由以上两例归纳出失重的定义和判断方法
（1）失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力小于自身重力的现象叫失重。（板书）
（2）失重的判断方法：当物体具有向下的加速度时（加速下降或减速上升）处于失重状态（板书）
让学生举出失重的实例教师给以归纳：电梯加速下降或减速上升阶段、宇宙飞船等航天器加速下降阶段等。（板书失重实例）3.完全失重 实验：在矿泉水瓶下面靠近瓶底处扎一个小孔，装上水后水会从小孔喷出，因为水对瓶底有压力。把水瓶抛出，喷水情况会是怎样呢？让学生先分析预测可能发生的现象，再开始试验观察。试验现象：水不再从小孔喷出，原因，水瓶抛出后水处于失重状态而且是一种特殊的失重，水对瓶底无压力-------完全失重。
结合上面实验给出完全失重的定义和判断方法
（1）完全失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力为零的现象叫完全失重。（板书）
（2）完全失重的判断方法：当物体具有重力加速度时处于完全失重状态。（板书）
让学生举出完全失重的实例教师加以归纳：所有的抛体运动（在忽略了空气阻力的情况下）、宇宙飞船等航天器在轨运行阶段都处于完全失重状态。（板书）
4.超重、失重和完全失重的本质
问题讨论：有人说：“超重就是重力增加，失重就是重力减小，完全失重就是重力消失了。”这种说法对不对？你是怎么怎么理解的？
让学生各抒己见，结合学生对上述问题的讨论归纳出超重、失重和完全失重的本质：
超重不等于重力增加，失重不等于重力消失，完全失重也不等于重力消失。无论超重、失重还是完全失重，就重力本身而言都没有发生变化，只不过是物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力发生了变化，增加了减小了或者消失了。（板书）
5.例题
（投影）例1：回答以下各题
（1）起重机在吊起重物时，有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因？
（2）将四块砖叠放在一起，然后向上抛出（假设在运动中四块砖不分开）那么各砖之间是否有弹力？
（3）如果一个人在体重计上由静止突然下蹲并保持下蹲状态不动。分析并回答在整个过程中体重计示数的变化情况？
解析：（！）起重机在加速吊起重物时具有一个向上的加速度，物体处于超重状态加速度越大重物体对钢丝绳的拉力就越大容易将钢丝绳拉断。
（2）由于整体做抛体运动，加速度为重力加速度处于完全失重状态。因而各砖之间无压力。
（3）由于该人从静止开始先加速下降再减速下降最后静止因而先失重再超重所以体重计示数的变化情况是先减小再增大最后回复起始值。
(投影)例2：一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动？
分析：物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力。这里f=μN，只有减小地面对物体的压力才能减少最大静摩擦力，当f=μN=k△x时物体开始滑动。
取物体为研究对象，受力如图，当物体做向下的加速运动或向上的减速运动时，才能使地面对物体的压力减小，即G-N=ma。
联解两式得：a=(G-N)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降机做a＞g-k△x/μm的向下的匀加速运动或向上的匀减速运动时，物体可以在地面上滑动。
布置作业；练习(1)(2)(3)
五、说明
1．本节课可采用在教师引导下，教师跟学生共同讨论研究的方式进行。在教学中教师要注意学生对知识的接受情况，恰当地提出问题，对学生的认识给予正确的评价和解释。
2．对于演示实验1要注意弹簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明显利于学生观察。两边重物的质量选择要合适，可使加速过程时间较长、较稳定。
