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1、4.6 超重和失重 教学设计【教材分析】超重和失重，既是牛顿运动定律的应用，又是日常生活中常见的物理现象，它还是当今宇宙开发中面临的重要问题。教材中安排这一节，既能进一步巩固学生学习过的受力分析、牛顿运动定律等知识，又能增强物理知识与日常生活、宇宙开发的联系，同时激发学生学习物理的兴趣、培养学生爱科学、学科学、用科学的思想热情。超重和失重是学生生活中比较熟悉的现象，因此教学时要尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，教学过程中要多安排一些实验和体验活动，让学生有切身体会，又要引导学生思考、讨论和归纳，加深学生对超重和失重的理解。 【学情分析】1、学生现有的知识水平：能对物体进行受力分析及应用牛顿
2、运动定律解决简单问题的能力；2、学生对超重和失重现象的一些实例的认识是零星和片面的，不能很好地由感性认识上升到理性认识；3、学生在教学过程中可能会有的疑惑：一是产生超重和失重现象时，重力是否改变？二是究竟产生超重和失重是取决于速度方向还是加速度方向？【教学目标】1、知识与技能（1）知道超重、失重和完全失重现象；（2）理解产生超重、失重现象的条件和实质；（3）能应用牛顿运动定律处理超重、失重问题；会利用超重、失重知识分析和解决相关问题。2、过程与方法（1）通过实例分析、演示实验、学生体验等手段认识超重、失重及完全失重现象及掌握对实验现象进行分析和归纳的方法；（2）使学生体验通过实验和理论分析探究
3、超重和失重现象的过程。3、情感态度与价值观（1）体验解决实际问题的乐趣，提高解决实际问题的能力；（2）通过观察与体验，享受科学认识与发展的乐趣。【教学重、难点】 教学重点：:超重和失重的概念和产生超重和失重的条件。 教学难点：:利用牛顿第二定律分析超重、失重现象；运用超重和失重知识分析解决相关问题。【自主学习】 基础自学落实 一、超重1概念：物体对悬挂物的拉力(或对支撑物的压力) 物体重力的现象叫做超重。2产生条件：物体具有竖直 的加速度。二、失重1概念：物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力) 物体重力的现象叫做失重。2产生条件：物体具有竖直 的加速度。三、完全失重1概念：物体对支持物的压力（
4、或对悬挂物的拉力）_的现象称为处于完全失重状态。2产生条件：物体具有竖直 的加速度等于 。【互动探究】 重点、难点互动探究 一、超重与失重的概念实验引入教师引导学生实验：用细线挂上重物，然后迅速上提。观察现象：细线断了。引导学生思考，细线既然能承受重物的重力，怎么会断了呢？问题设计小星家住十八楼，每天上学放学均要乘垂直升降电梯上下楼上学时，在电梯里，开始他总觉得有种“飘飘然”的感觉，背的书包也感觉变“轻”了快到楼底时，他总觉得自己有种“脚踏实地”的感觉，背的书包也似乎变“重”了这是什么原因呢？为了研究超重、失重现象，小星在电梯里放了一台台秤如图所示设物体的质量为100 kg。当小星感觉“飘飘然
5、”时，他发现台秤的示数为90 kg ；当他感觉“脚踏实地”时，他发现台秤的示数为110 kg；当电梯门打开时，他发现台秤的示数为100 kg。以上三种情况下物体的重力变化了吗？超重、失重时台秤的示数如何变化？【要点归纳】1超重与失重的概念(1)超重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象。(2)失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的现象。【演示实验】用演示弹簧秤悬挂一重物，教师站在凳子上举高弹簧秤，引导学生观察弹簧秤的读数情况。(3)完全失重现象：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 的现象。2实重与视重(1)实重：物体实际所受的重力，物体所
6、受重力不会因物体运动状态的改变而变化。(2)视重：视重通常指物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力，它与物体的运动状态有关。3超重与失重时，视重与重力（实重）的关系(1)超重时，视重 重力（实重）。(2)失重时，视重 重力（实重）。(3)完全失重时，视重为 。二、超重与失重的产生条件电梯运动情况分析：观察记录超重和失重现象都发生在电梯运行的哪些时候?运动状态速度方向加速度方向超失重情况加速上升减速上升加速下降减速下降结论：当物体 时，物体发生超重现象。当物体 时，物体发生失重现象。学生体验：（1）人在体重计上迅速下蹲过程中，体重计的示数怎样变化？（2）如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？三、超重
7、与失重的产生原因（实质）1. 超重 (加速度a向上) 2. 失重 (加速度a向下) 3. 完全失重 (加速度为g向下) (1)物体受到哪些力的作用？ (1)物体受到哪些力的作用？ (1)物体受到哪些力的作用？gaa (2)物体的合力= (2)物体的合力= (2)物体的合力= (3)由牛顿第二定律得： (3)由牛顿第二定律得： (3)由牛顿第二定律得： (4)物体受到的支持力N= (4)物体受到的支持力N= (4)物体受到的支持力N= (5)由牛顿第三定律得， (5)由牛顿第三定律得， (5) 由牛顿第三定律得，电梯受到的压力N= 电梯受到的压力N= 电梯受到的压力N= 超重和失重产生的原因（实
8、质）是物体在竖直方向有加速度，竖直方向上合力不为零。无论超重还是失重都是由竖直方向的加速度的方向决定的，与物体速度方向和大小无关。拓展思考：1.物体只有自由落体时才出现完全失重现象吗？还有其他完全失重的情况吗？ 【要点归纳】做抛体运动的物体、自由落体运动的物体及人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物都处于 状态。拓展思考：2.完全失重会引发哪些现象？【要点归纳】在完全失重状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持它的物体无压力、摆钟停止摆动、浸在液体中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等靠重力才能使用的仪器将失效，也不能再使用(如天平、液体气
9、压计等)四、对超重和失重的进一步理解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)相对平衡状态时发生了变化(即“视重”发生变化)。改变量为物体的合力即ma，a为物体竖直方向的加速度。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。拓展思考：3.如图所示，自动扶梯与水平面的夹角为300角，扶梯上站着一个质量为50kg的人，随扶梯以加速度a=2m/s2一起向上加速运动，则此时人受到的扶梯的支持力是多大？（g取10m/s2） a3.
10、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。只要物体的加速度具有竖直向上的分量,物体就 ,反之,只要物体的加速度具有竖直向下的分量,物体就 。五、判断超重、失重状态的方法物体究竟处于超重状态还是失重状态，可用两个方法判断：1.从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。2.从加速度的角度判断当物体具有竖直向上的加速度(包括斜向上)时处于超重状态，具有竖直向下的加速度(包括斜向下)时处于失重状态，竖直向下的加速度为g时处于完全失重状态。【典例精析】一、对超重与失重
11、的理解例1 关于超重和失重，下列说法正确的是（）A超重就是物体受的重力增加了 B失重就是物体受的重力减少了C完全失重就是物体一点重力都没有了 D不论超重、失重或完全失重，物体所受的重力是不变的【针对训练】1下列说法中正确的是（）A只要物体向上运动，速度越大，超重部分越大 B只要物体向下运动，物体就失重C只要物体具有竖直向上加速度，物体就处于超重状态，与物体运动方向和速度大小无关D只要物体在竖直方向运动，物体就一定处于超重或失重状态二、超重与失重的判断例2 下列说法中正确的是( )A体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态B蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C举重运动员在举起
12、杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态【针对训练】2如图所示是某同学站在力传感器上，做下蹲起立的动作时记录的力随时间变化的图线，纵坐标为力(单位为N)，横坐标为时间(单位为s)。由图可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到的信息有()A.该同学做了两次下蹲起立的动作 B.该同学做了一次下蹲起立的动作，且下蹲后约2 s起立C.下蹲过程中人处于失重状态 D.下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态【针对训练】3.原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的，具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此
13、时升降机的运动可能是（ ）A、加速上升 B、减速上升 C、加速下降 D、减速下降二、关于超重与失重的计算例3 一个人在地面上最多能举起300N的重物，在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起250N的重物。求电梯的加速度。(g = 10m/s2)【针对训练】4.弹簧上挂一个质量m=1kg的物体，在下列各种情况下，弹簧秤的示数各为多少？（取g=10m/s2）(1) 以v=5m/s速度匀速下降。 (2) 以a=5m/s2的加速度竖直加速上升。(3) 以a=5m/s2的加速度竖直加速下降。 (4) 以重力加速度g竖直减速上升。例4 如图所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，电磁铁A和秤盘C(包括支架
