.6超重和失重教學設計【教材分析】超重和失重，既是牛頓運動定律的應用，又是日常生活中常見的物理現象，它還是當今宇宙開發(fā)中面臨的重要問題。教材中安排這一節(jié)，既能進一步鞏固學生學習過的受力分析、牛頓運動定律等知識，又能增強物理知識與日常生活、宇宙開發(fā)的聯系，同時激發(fā)學生學習物理的興趣、培養(yǎng)學生愛科學、學科學、用科學的思想熱情。超重和失重是學生生活中比較熟悉的現象，因此教學時要盡量貼近生活，從生活中來，到生活中去，教學過程中要多安排一些實驗和體驗活動，讓學生有切身體會，又要引導學生思考、討論和歸納，加深學生對超重和失重的理解?！緦W情分析】1、學生現有的知識水平：能對物體進行受力分析及應用牛頓運動定律解決簡單問題的能力；2、學生對超重和失重現象的一些實例的認識是零星和片面的，不能很好地由感性認識上升到理性認識；3、學生在教學過程中可能會有的疑惑：一是產生超重和失重現象時，重力是否改變？二是究竟產生超重和失重是取決于速度方向還是加速度方向？【教學目標】1、知識與技能（1）知道超重、失重和完全失重現象；（2）理解產生超重、失重現象的條件和實質；（3）能應用牛頓運動定律處理超重、失重問題；會利用超重、失重知識分析和解決相關問題。2、過程與方法（1）通過實例分析、演示實驗、學生體驗等手段認識超重、失重及完全失重現象及掌握對實驗現象進行分析和歸納的方法；（2）使學生體驗通過實驗和理論分析探究超重和失重現象的過程。3、情感態(tài)度與價值觀（1）體驗解決實際問題的樂趣，提高解決實際問題的能力；（2）通過觀察與體驗，享受科學認識與發(fā)展的樂趣?！窘虒W重、難點】教學重點：:超重和失重的概念和產生超重和失重的條件。教學難點：:利用牛頓第二定律分析超重、失重現象；運用超重和失重知識分析解決相關問題。【自主學習】基礎自學落實一、超重1．概念：物體對懸掛物的拉力(或對支撐物的壓力)物體重力的現象叫做超重。2．產生條件：物體具有豎直的加速度。二、失重1概念：物體對懸掛物的拉力(或對支持物的壓力)物體重力的現象叫做失重。2．產生條件：物體具有豎直的加速度。三、完全失重1．概念：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）_________的現象稱為處于完全失重狀態(tài)。2．產生條件：物體具有豎直的加速度等于?！净犹骄俊恐攸c、難點互動探究一、超重與失重的概念[實驗引入]教師引導學生實驗：用細線掛上重物，然后迅速上提。觀察現象：細線斷了。引導學生思考，細線既然能承受重物的重力，怎么會斷了呢？[問題設計]小星家住十八樓，每天上學放學均要乘垂直升降電梯上下樓．上學時，在電梯里，開始他總覺得有種“飄飄然”的感覺，背的書包也感覺變“輕”了．快到樓底時，他總覺得自己有種“腳踏實地”的感覺，背的書包也似乎變“重”了．這是什么原因呢？為了研究超重、失重現象，小星在電梯里放了一臺臺秤如圖所示．設物體的質量為100kg。當小星感覺“飄飄然”時，他發(fā)現臺秤的示數為90kg；當他感覺“腳踏實地”時，他發(fā)現臺秤的示數為110kg；當電梯門打開時，他發(fā)現臺秤的示數為100kg。以上三種情況下物體的重力變化了嗎？超重、失重時臺秤的示數如何變化？【要點歸納】1．超重與失重的概念(1)超重現象：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）物體所受重力的現象。(2)失重現象：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）物體所受重力的現象?！狙菔緦嶒灐坑醚菔緩椈沙討覓煲恢匚铮處熣驹诘首由吓e高彈簧秤，引導學生觀察彈簧秤的讀數情況。(3)完全失重現象：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）的現象。2．實重與視重(1)實重：物體實際所受的重力，物體所受重力不會因物體運動狀態(tài)的改變而變化。(2)視重：視重通常指物體對懸掛物的拉力或對支持物的壓力，它與物體的運動狀態(tài)有關。3．超重與失重時，視重與重力（實重）的關系(1)超重時，視重重力（實重）。(2)失重時，視重重力（實重）。(3)完全失重時，視重為。二、超重與失重的產生條件電梯運動情況分析：觀察記錄超重和失重現象都發(fā)生在電梯運行的哪些時候?運動狀態(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論：當物體時，物體發(fā)生超重現象。當物體時，物體發(fā)生失重現象。學生體驗：（1）人在體重計上迅速下蹲過程中，體重計的示數怎樣變化？（2）如果人下蹲后又突然站起，情況又會怎樣？三、超重與失重的產生原因（實質）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′=超重和失重產生的原因（實質）是物體在豎直方向有加速度，豎直方向上合力不為零。無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關。拓展思考：1.物體只有自由落體時才出現完全失重現象嗎？還有其他完全失重的情況嗎？【要點歸納】做拋體運動的物體、自由落體運動的物體及人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后，其中的人和物都處于狀態(tài)。拓展思考：2.完全失重會引發(fā)哪些現象？【要點歸納】在完全失重狀態(tài)下，平時一切由重力產生的物理現象都將完全消失，比如物體對支持它的物體無壓力、擺鐘停止擺動、浸在液體中的物體不再受浮力、液體柱不再產生向下的壓強等．靠重力才能使用的儀器將失效，也不能再使用(如天平、液體氣壓計等)．四、對超重和失重的進一步理解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)生這些現象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)相對平衡狀態(tài)時發(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)，與物體向上運動還是向下運動無關。拓展思考：3.如圖所示，自動扶梯與水平面的夾角為300角，扶梯上站著一個質量為50kg的人，隨扶梯以加速度a=2m/s2一起向上加速運動，則此時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)，可用兩個方法判斷：1.從受力的角度判斷當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。2.從加速度的角度判斷當物體具有豎直向上的加速度(包括斜向上)時處于超重狀態(tài)，具有豎直向下的加速度(包括斜向下)時處于失重狀態(tài)，豎直向下的加速度為g時處于完全失重狀態(tài)?！镜淅觥恳?、對超重與失重的理解例1關于超重和失重，下列說法正確的是（ ）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重力都沒有了D．不論超重、失重或完全失重，物體所受的重力是不變的【針對訓練】1．下列說法中正確的是（ ）A．只要物體向上運動，速度越大，超重部分越大B．只要物體向下運動，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)，與物體運動方向和速度大小無關D．只要物體在豎直方向運動，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下列說法中正確的是()A．體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)B．蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)C．舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內處于超重狀態(tài)D．游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)【針對訓練】2．如圖所示是某同學站在力傳感器上，做下蹲——起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線，縱坐標為力(單位為N)，橫坐標為時間(單位為s)。由圖可知，該同學的體重約為650N，除此以外，還可以得到的信息有()A.該同學做了兩次下蹲——起立的動作B.該同學做了一次下蹲—起立的動作，且下蹲后約2s起立C.下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D.下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)【針對訓練】3.原來做勻速運動的升降機內，有一被伸長彈簧拉住的，具有一定質量的物體A靜止在地板上，如圖所示，現發(fā)現A突然被彈簧拉向右方，由此可判斷，此時升降機的運動可能是（）A、加速上升B、減速上升C、加速下降D、減速下降二、關于超重與失重的計算例3一個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動的電梯中，他最多能舉起250N的重物。求電梯的加速度。(g=10m/s2)【針對訓練】4.彈簧上掛一個質量m=1kg的物體，在下列各種情況下，彈簧秤的示數各為多少？（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)的總質量為M，B為鐵片，質量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點．當電磁鐵通電，鐵片被吸引加速上升的過程中，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【針對訓練】5.如圖所示，斜面體M始終處于靜止狀態(tài)，當物體m沿斜面下滑時有（）A.勻速下滑時，M對地面壓力等于（M+m）gB.加速下滑時，M對地面壓力小于（M+m）gC.減速下滑時，M對地面壓力大于（M+m）gD.M對地面壓力始終等于（M+m）g【課堂總結】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)的關系運動情況受力圖平衡狀態(tài)（等重）a＝F＝靜止或勻速直線運動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=拋體運動、自由落體運動、衛(wèi)星的運動等【達標檢測】檢測學習效果體驗成功快樂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B．體重計C．打點計時器D．天平E．連通器F．水銀氣壓計H．彈簧秤2．四位同學對超重、失重現象作了如下總結，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．超重就是物體對懸掛物的