.6超重和失重教學(xué)設(shè)計(jì)【教材分析】超重和失重，既是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，又是日常生活中常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，它還是當(dāng)今宇宙開發(fā)中面臨的重要問(wèn)題。教材中安排這一節(jié)，既能進(jìn)一步鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)的受力分析、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)，又能增強(qiáng)物理知識(shí)與日常生活、宇宙開發(fā)的聯(lián)系，同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣、培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的思想熱情。超重和失重是學(xué)生生活中比較熟悉的現(xiàn)象，因此教學(xué)時(shí)要盡量貼近生活，從生活中來(lái)，到生活中去，教學(xué)過(guò)程中要多安排一些實(shí)驗(yàn)和體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生有切身體會(huì)，又要引導(dǎo)學(xué)生思考、討論和歸納，加深學(xué)生對(duì)超重和失重的理解?！緦W(xué)情分析】1、學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)水平：能對(duì)物體進(jìn)行受力分析及應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的能力；2、學(xué)生對(duì)超重和失重現(xiàn)象的一些實(shí)例的認(rèn)識(shí)是零星和片面的，不能很好地由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)；3、學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中可能會(huì)有的疑惑：一是產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象時(shí)，重力是否改變？二是究竟產(chǎn)生超重和失重是取決于速度方向還是加速度方向？【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能（1）知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象；（2）理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì)；（3）能應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理超重、失重問(wèn)題；會(huì)利用超重、失重知識(shí)分析和解決相關(guān)問(wèn)題。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)實(shí)例分析、演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生體驗(yàn)等手段認(rèn)識(shí)超重、失重及完全失重現(xiàn)象及掌握對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析和歸納的方法；（2）使學(xué)生體驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析探究超重和失重現(xiàn)象的過(guò)程。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）體驗(yàn)解決實(shí)際問(wèn)題的樂(lè)趣，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力；（2）通過(guò)觀察與體驗(yàn)，享受科學(xué)認(rèn)識(shí)與發(fā)展的樂(lè)趣。【教學(xué)重、難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：:超重和失重的概念和產(chǎn)生超重和失重的條件。教學(xué)難點(diǎn)：:利用牛頓第二定律分析超重、失重現(xiàn)象；運(yùn)用超重和失重知識(shí)分析解決相關(guān)問(wèn)題?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】基礎(chǔ)自學(xué)落實(shí)一、超重1．概念：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χ挝锏膲毫?物體重力的現(xiàn)象叫做超重。2．產(chǎn)生條件：物體具有豎直的加速度。二、失重1概念：物體對(duì)懸掛物的拉力(或?qū)χС治锏膲毫?物體重力的現(xiàn)象叫做失重。2．產(chǎn)生條件：物體具有豎直的加速度。三、完全失重1．概念：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ________的現(xiàn)象稱為處于完全失重狀態(tài)。2．產(chǎn)生條件：物體具有豎直的加速度等于?！净?dòng)探究】重點(diǎn)、難點(diǎn)互動(dòng)探究一、超重與失重的概念[實(shí)驗(yàn)引入]教師引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用細(xì)線掛上重物，然后迅速上提。觀察現(xiàn)象：細(xì)線斷了。引導(dǎo)學(xué)生思考，細(xì)線既然能承受重物的重力，怎么會(huì)斷了呢？[問(wèn)題設(shè)計(jì)]小星家住十八樓，每天上學(xué)放學(xué)均要乘垂直升降電梯上下樓．上學(xué)時(shí)，在電梯里，開始他總覺(jué)得有種“飄飄然”的感覺(jué)，背的書包也感覺(jué)變“輕”了．快到樓底時(shí)，他總覺(jué)得自己有種“腳踏實(shí)地”的感覺(jué)，背的書包也似乎變“重”了．這是什么原因呢？為了研究超重、失重現(xiàn)象，小星在電梯里放了一臺(tái)臺(tái)秤如圖所示．設(shè)物體的質(zhì)量為100kg。當(dāng)小星感覺(jué)“飄飄然”時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為90kg；當(dāng)他感覺(jué)“腳踏實(shí)地”時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為110kg；當(dāng)電梯門打開時(shí)，他發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤的示數(shù)為100kg。以上三種情況下物體的重力變化了嗎？超重、失重時(shí)臺(tái)秤的示數(shù)如何變化？【要點(diǎn)歸納】1．超重與失重的概念(1)超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┪矬w所受重力的現(xiàn)象。(2)失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┪矬w所受重力的現(xiàn)象?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】用演示彈簧秤懸掛一重物，教師站在凳子上舉高彈簧秤，引導(dǎo)學(xué)生觀察彈簧秤的讀數(shù)情況。(3)完全失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑默F(xiàn)象。2．實(shí)重與視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，物體所受重力不會(huì)因物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而變化。(2)視重：視重通常指物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫?，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。3．超重與失重時(shí)，視重與重力（實(shí)重）的關(guān)系(1)超重時(shí)，視重重力（實(shí)重）。(2)失重時(shí)，視重重力（實(shí)重）。(3)完全失重時(shí)，視重為。二、超重與失重的產(chǎn)生條件電梯運(yùn)動(dòng)情況分析：觀察記錄超重和失重現(xiàn)象都發(fā)生在電梯運(yùn)行的哪些時(shí)候?運(yùn)動(dòng)狀態(tài)速度方向加速度方向超失重情況加速上升減速上升加速下降減速下降結(jié)論：當(dāng)物體時(shí)，物體發(fā)生超重現(xiàn)象。當(dāng)物體時(shí)，物體發(fā)生失重現(xiàn)象。學(xué)生體驗(yàn)：（1）人在體重計(jì)上迅速下蹲過(guò)程中，體重計(jì)的示數(shù)怎樣變化？（2）如果人下蹲后又突然站起，情況又會(huì)怎樣？三、超重與失重的產(chǎn)生原因（實(shí)質(zhì)）超重(加速度a向上)2.失重(加速度a向下)3.完全失重(加速度為g向下)(1)物體受到哪些力的作用？(1)物體受到哪些力的作用？(1)物體受到哪些力的作用？gaagaa(2)物體的合力=(2)物體的合力=(2)物體的合力=(3)由牛頓第二定律得：(3)由牛頓第二定律得：(3)由牛頓第二定律得：(4)物體受到的支持力N=(4)物體受到的支持力N=(4)物體受到的支持力N=(5)由牛頓第三定律得，(5)由牛頓第三定律得，(5)由牛頓第三定律得，電梯受到的壓力N′=電梯受到的壓力N′=電梯受到的壓力N′=超重和失重產(chǎn)生的原因（實(shí)質(zhì)）是物體在豎直方向有加速度，豎直方向上合力不為零。無(wú)論超重還是失重都是由豎直方向的加速度的方向決定的，與物體速度方向和大小無(wú)關(guān)。拓展思考：1.物體只有自由落體時(shí)才出現(xiàn)完全失重現(xiàn)象嗎？還有其他完全失重的情況嗎？【要點(diǎn)歸納】做拋體運(yùn)動(dòng)的物體、自由落體運(yùn)動(dòng)的物體及人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后，其中的人和物都處于狀態(tài)。拓展思考：2.完全失重會(huì)引發(fā)哪些現(xiàn)象？【要點(diǎn)歸納】在完全失重狀態(tài)下，平時(shí)一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都將完全消失，比如物體對(duì)支持它的物體無(wú)壓力、擺鐘停止擺動(dòng)、浸在液體中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強(qiáng)等．靠重力才能使用的儀器將失效，也不能再使用(如天平、液體氣壓計(jì)等)．四、對(duì)超重和失重的進(jìn)一步理解1.超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)發(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)。改變量為物體的合力即ma，a為物體豎直方向的加速度。2.只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。拓展思考：3.如圖所示，自動(dòng)扶梯與水平面的夾角為300角，扶梯上站著一個(gè)質(zhì)量為50kg的人，隨扶梯以加速度a=2m/s2一起向上加速運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)人受到的扶梯的支持力是多大？（g取10m/s2）a3.盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)。只要物體的加速度具有豎直向上的分量,物體就,反之,只要物體的加速度具有豎直向下的分量,物體就。五、判斷超重、失重狀態(tài)的方法物體究竟處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，可用兩個(gè)方法判斷：1.從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。2.從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有豎直向上的加速度(包括斜向上)時(shí)處于超重狀態(tài)，具有豎直向下的加速度(包括斜向下)時(shí)處于失重狀態(tài)，豎直向下的加速度為g時(shí)處于完全失重狀態(tài)。【典例精析】一、對(duì)超重與失重的理解例1關(guān)于超重和失重，下列說(shuō)法正確的是（ ）A．超重就是物體受的重力增加了B．失重就是物體受的重力減少了C．完全失重就是物體一點(diǎn)重力都沒(méi)有了D．不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的【針對(duì)訓(xùn)練】1．下列說(shuō)法中正確的是（ ）A．只要物體向上運(yùn)動(dòng)，速度越大，超重部分越大B．只要物體向下運(yùn)動(dòng)，物體就失重C．只要物體具有豎直向上加速度，物體就處于超重狀態(tài)，與物體運(yùn)動(dòng)方向和速度大小無(wú)關(guān)D．只要物體在豎直方向運(yùn)動(dòng)，物體就一定處于超重或失重狀態(tài)二、超重與失重的判斷例2下列說(shuō)法中正確的是()A．體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B．蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過(guò)程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D．游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)【針對(duì)訓(xùn)練】2．如圖所示是某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲——起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線，縱坐標(biāo)為力(單位為N)，橫坐標(biāo)為時(shí)間(單位為s)。由圖可知，該同學(xué)的體重約為650N，除此以外，還可以得到的信息有()A.該同學(xué)做了兩次下蹲——起立的動(dòng)作B.該同學(xué)做了一次下蹲—起立的動(dòng)作，且下蹲后約2s起立C.下蹲過(guò)程中人處于失重狀態(tài)D.下蹲過(guò)程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)【針對(duì)訓(xùn)練】3.原來(lái)做勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長(zhǎng)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)可能是（）A、加速上升B、減速上升C、加速下降D、減速下降二、關(guān)于超重與失重的計(jì)算例3一個(gè)人在地面上最多能舉起300N的重物，在沿豎直方向做勻變速運(yùn)動(dòng)的電梯中，他最多能舉起250N的重物。求電梯的加速度。(g=10m/s2)【針對(duì)訓(xùn)練】4.彈簧上掛一個(gè)質(zhì)量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數(shù)各為多少？（取g=10m/s2）(1)以v=5m/s速度勻速下降。(2)以a=5m/s2的加速度豎直加速上升。(3)以a=5m/s2的加速度豎直加速下降。(4)以重力加速度g豎直減速上升。例4如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，電磁鐵A和秤盤C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn)．當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引加速上升的過(guò)程中，輕繩中拉力FT的大小為() A．FT＝mgB．Mg<FT<(M＋m)gC．FT＝(M＋m)gD．FT>(M＋m)g【針對(duì)訓(xùn)練】5.如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體m沿斜面下滑時(shí)有（）A.勻速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力等于（M+m）gB.加速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力小于（M+m）gC.減速下滑時(shí)，M對(duì)地面壓力大于（M+m）gD.M對(duì)地面壓力始終等于（M+m）g【課堂總結(jié)】超重、失重和完全失重比較特征狀態(tài)加速度a視重(F)與重力(mg)的關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力圖平衡狀態(tài)（等重）a＝F＝靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)a=0超重方向F＝>mg向上，向下失重方向F＝<mg向下，向上完全失重方向a=F=拋體運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)等【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】檢測(cè)學(xué)習(xí)效果體驗(yàn)成功快樂(lè)1．在太空工作站的完全失重的環(huán)境中，下列儀器可以正常使用的是（）A．水銀溫度計(jì)B．體重計(jì)C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器D．天平E．連通器F．水銀氣壓計(jì)H．彈簧秤2．四位同學(xué)對(duì)超重、失重現(xiàn)象作了如下總結(jié)，其中正確的是()A．超重就是物體重力增加了，失重就是物體重力減小了B．物體加速度向上屬于超重，物體加速度向下屬于失重C．不論超重、失重、還是完全失重物體所受重力不變D．超重就是物體對(duì)懸掛物的