高中物理4.6超重和失重教案11粵教版必修1

1、第四章牛頓運動定律第六節(jié)超重和失重一、教學目標1、知識與技能：1 .通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實質.2 . 進一步熟練掌握應用牛頓運動定律解決問題的方法和步驟 .2、過程與方法：1 .培養(yǎng)學生的分析推理能力和實驗觀察能力 .2 . 引導幫助學生歸納總結發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及實質.3、情感態(tài)度與價值觀：1 .滲透 “學以致用” 的思想，有將物理知識應用于生產(chǎn)和生活實踐的意識， 勇于探究與日常生活有關的物理問題 .2 . 培養(yǎng)學生聯(lián)系實際、實事求是的科學態(tài)度和科學精神.二、教學內容剖析1、 本節(jié)課的地位和作用：本節(jié)是牛頓定律的具體運用， 能否靈活的運用牛頓定律是

2、學號本章最關鍵的問題。 關于超重和失重，學生觀察現(xiàn)象和生活體驗都有一定的基礎，接受起來不難，但弄清“視重”是關鍵。2、本節(jié)課教學重點：1 .發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質.3、本節(jié)課教學難點：1.超重、失重現(xiàn)象的實質. 正確分析受力并恰當?shù)剡\用正交分解法.3、 教學思路與方法牛頓運動定律是經(jīng)典力學的基礎， 它在日常生活中有著廣泛的應用。 上一節(jié)課主要是以理論的分析為主， 研究如何根據(jù)已知運動情況求解物體的受力情況和已知受力情況求解物體的運動情況。 本節(jié)課是從應用角度學習牛頓運動定律， 舉例說明了牛頓運動定律的具體應用。主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐標系。 超重和失重研究的是在豎直方向

3、上物體的受力情況和物體運動情況的關系， 要注意引導學生區(qū)別視重和實際重力。 了解加速下落和減速上升其實加速度的方向是一樣的。4、 教學準備課件、多媒體、體重稱等。教學 環(huán)節(jié)教學內容師生互動設計意圖備注引入問題：我們常見的物體的運動狀 態(tài)有哪些種類？師：上一節(jié)課中我們學習了用 牛頓運動定律解決問題的兩種 方法，根據(jù)物體的受力情況確 定物體的運動情況和根據(jù)物體 運動情況求解受力情況.這一 節(jié)我們繼續(xù)學習用牛頓運動定 律解題.。思考幾個問題。 師：我們常見 的物體的運動狀態(tài)有哪些種 類？生：靜止，勻速運動、加速、 減速等等。師：比如說在日常生活中，我 們會乘坐電梯，這時會在剛剛 向上運動時會加速、加

4、速完畢 向上運動時可能會勻速運動、 而到達所需要的樓層后會做減 速的運動。這做的運動就比較 復雜了。有一次，我乘坐電梯， 發(fā)現(xiàn)了這樣一個現(xiàn)象：多人同 乘一臺電梯，當電梯靜止時， 超重報警裝置并沒有響，可是 當電梯剛向上啟動時，報警裝 置卻響起來了。在運動時，人 的體重難道變大了 ？生：不可能。師：那么，發(fā)生什么現(xiàn)象了呢？ （讓學生思考與討論）師：結果我又發(fā)現(xiàn)電梯運行了 一段時間后，報警裝置又不響 了，難道人的體重又發(fā)生變化 了？生：不可能。師：帶著這個問題，我們來學 習超重和失重。通過“話 題”自主 思考，激 發(fā)學生探 索自然并 從中發(fā)現(xiàn) 問題的熱 情。超重和超重和失重物體對支持物的壓力（或先

5、做一個實驗。實驗過程：用一個體重稱，讓 學生在上面蹲卜或站起，讓另引導學生 思考、想 象、歸納、五、課堂教學設計對懸掛物的拉力）大于物一個同學觀察讀數(shù)的變化并記總結；體受到的重力的現(xiàn)象稱為 超重現(xiàn)象。物體對支持物的壓力（或 對懸掛物的拉力）小于物 體所受的重力的情況稱為 失重現(xiàn)象。注意：在超重現(xiàn)象和失重 現(xiàn)象中，物體對支持物壓 力（或對懸掛物拉力）的 大小與物體的重力大小不 相等。但物體實際的重力 并沒有發(fā)生改變。錄。師：在甲同學蹲卜的過程中， 你觀察體重稱讀書怎樣變化？ 生：變小。師：在甲同學起來的過程中， 你觀察體重稱讀書怎樣變化？ 生：變大。這種現(xiàn)象中，甲同學的體重并 沒有發(fā)生多大的改變

6、，體重稱 示數(shù)卻變化，體重稱真的是測 量體重的么？（讓學生討論并思考）生：不是，是測量人給體重的 壓力的。教師此時提出超重和失重的定 義。例題：人站在電梯中，人師：我們再來個例題。請注重引導的質量為m如果當電梯以 加速度a加速上升時，人分析。學生對物 理研究方對地板的壓力為多大？生1：選取人作為研究對象， 分析人的受力情況：人受到兩法的選 擇，讓學解：取向上為正方向，根個力的作用，分別是人的重力生明確物據(jù)牛頓第二定律寫出支持和電梯地板對人的支持力。由理研究的力f、重力g質量m力口于地板對人的支持力與人對地一種重要速度a的方程f- g=ma由板的壓力是一對作用力與反作方法是：此可得：f=gma=

7、m (g+a)用力，根據(jù)牛頓第三定律，只 要求出地板對人的支持力就可抓住主要 因素、忽人對地板的壓力 f與地 板對人的支持力人小相 等，即 f =m（g+a）由于 m（g+a） mg 所以當 電梯加速上升時，人對地 板的壓力比人的重力大.另：當物體的加速度方向 向上時，物體的運動狀態(tài) 是怎樣的？人以加速度a減速上升， 這時人對地板的壓力又是以求出人對地板的壓力。師：當物體的加速度方向向上 時，物體的運動狀態(tài)可能是怎 樣的？（思考與討論）生：應該是加速上升或者減速 下降。師：人以加速度 a減速上升， 這時人對地板的壓力又是多 大？略次要因 素。超重和 失重的 解釋多大？看影片。超重與失重。生：此

8、時人對地板的壓力也是 小于重力的，壓力大小是：f=m(g-a).生：加速度向上時物體的運動 狀態(tài)分為兩種情況，即加速向 上運動或減速向卜。視重和 完全失 重現(xiàn)象 加實驗1、一位同學甲站在體重計 上靜止，另一位同學說出 體重計白示數(shù).注意觀察 接卜來的實驗現(xiàn)象.我們把物體對支持物的壓 力或對懸掛物的拉力叫做 物體的視重，發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時， 物體實際受的重力是否發(fā) 生了變化？2、取一裝滿水的塑料瓶， 在靠近底部的側面打一小 孔，讓其做自由落體運動.物體的加速度等于重力加 速度g,物體對支持物的壓 力(或對懸掛的拉力)為 零，這種情況是失重現(xiàn)象 中的極限，稱為完全失重 現(xiàn)象。學生活動：實驗一：一

9、位同學甲站在體重 計上靜止，另一位同學說出體 重計的示數(shù).注意觀察接下來 的實驗現(xiàn)象.1、突然下蹲時，體重計的示數(shù) 是合艾化？怎樣變化？生：體重計的示數(shù)發(fā)生了變化， 示數(shù)變小了 .2、突然站起時，體重計的示數(shù) 是合艾化？怎樣變化？生：體重計的示數(shù)發(fā)生了變化， 示數(shù)變大.3、當人下蹲和突然站起的過程 中人受到的重力并沒有發(fā)生變 化，為什么體重計的示數(shù)發(fā)生 了變化呢？生：這是因為當人靜止在體重 計上時，人處于受力平衡狀態(tài)， 重力和體重計對人的支持力相 等，而實際上體重計測量的是 人對體重計的壓力，在這種靜 止的情況下，壓力的大小是等 于重力的.而當人在體重計上 下蹲或突然站起的過程中，運 動狀態(tài)發(fā)

10、生了變化，也就是說 產(chǎn)生了加速度，此時人受力不 冉平衡，壓力的大小不再等于 重力，所以體重計的示數(shù)發(fā)生 了變化.師：我們把物體對支持物的壓 力或對懸掛物的拉力叫做物體培養(yǎng)學生 通過分 析，自己 找到答案 的能力。 讓學生自 己動手做 實驗，不 僅可以滿 足學生的 操作欲 望，而且 可以培養(yǎng) 學生的操 作技能， 有利于激 發(fā)學生的 學習興 趣，培養(yǎng) 學生的創(chuàng) 新精神和 實踐能 力。的視重，當物體運動狀態(tài)發(fā)生 變化時，視重就不再等于物體 的重力，iii是比重力大或小 .師：發(fā)生超重和失重現(xiàn)象時，物體實際受的重力是否發(fā)生了 變化？生：沒有發(fā)生變化，只是物體 的視重發(fā)生了變化.實驗二：取一裝滿水的塑料

11、瓶， 在靠近底部的側面打一小孔， 讓其做自由落體運動.生：觀察到的現(xiàn)象是水并不從 小孔中噴出，原因是水受到的 重力完全用來提供水做自由落 體運動的加速度了 .師：物體的加速度等于重力加 速度g叫做完全失重【課堂訓練】1.某人站在臺秤的底板 上，當他向卜蹲的過程中a.由于臺秤的示數(shù)等于人 的重力，此人向卜蹲的過 程中他的重力不變，所以 臺秤的示數(shù)也不變b.此人向卜蹲的過程中， 臺秤底板既受到人的重 力，又受到人向卜蹲的力， 所以臺秤的示數(shù)將增大c.臺秤的示數(shù)先增大后減 小d.臺秤的示數(shù)先減小后增 大師：做課堂訓練（可以真得用一個臺秤，讓同 學們上去做實驗，然后，在一 起分析）。學生在教 師的引導

12、 下，得出 超重和失 重的結 論。并且 討論說 明，加深 理解。初步把 握超重 和失重， 并用它 來說明 實際問 題。答案：d2、在一個封閉裝置中，用 彈簧秤稱一物體的重力， 根據(jù)讀數(shù)與實際重力之間 的關系，以下說法中正確 的是a.讀數(shù)偏大，表明裝置加 速上升b.讀數(shù)偏小，表明裝置減 速卜降c.讀數(shù)為零，表明裝置運 動加速度等于重力加速 度，但無法判斷是向上還 是向卜運動d.讀數(shù)準確，表明裝置勻 速上升或卜降答案：c小結教師對本節(jié)進行小結。本節(jié)課是牛頓運動定律的 具體應用，物體在豎直方 向上做變速運動時超重和 失重現(xiàn)象.對于這兩種現(xiàn) 象，我們應該注意以下幾 個問題：物體處于“超重” 或“失重”

13、狀態(tài)，并不是 說物體的重力增大了或減 小了（甚至消失了），地 球作用于物體的重力始終 是存在的且大小也無變 化.即使是完全失重現(xiàn)象， 物體的重力也沒有絲毫變 大或變小.當然，物體所受 重力會隨局度的增加而減 小，但與物體超、失重并 沒有聯(lián)系.超（失）重現(xiàn)象 是指物體對懸掛物的拉力（或對支持物的壓力）大7于(小于)重力的現(xiàn)象.“超重” “失重”現(xiàn)象與 物體運動的速度方向和大 小均無關，只決定于物體 的加速度方向.作業(yè)作業(yè)：1、搜索電腦中宇航員在太 空中的生活片段。2、做課后題1、2、3、4、5。研究性作 業(yè)利于拓 寬學生知 識面，課 后復習鞏 固了基礎 知識，滲 透了新課 標理念。視野拓展失重和

14、超重失重和超重(weightlessness and overweight )物體所受的重力可用彈簧秤來測量.把物體掛在對地面處于相對靜止狀態(tài)的彈簧秤下方，彈簧秤的示數(shù)就等于物體所受的重力.如果在一個對地面做相對運動的參考系中，把物體掛在彈簧秤的下方，隨著參考系運動狀態(tài)的不同，彈簧秤的示數(shù)可能不等于物體所受的重力.這時彈簧秤示數(shù)表示的力稱為物體的視重.當視重為零時，稱為物體處于失重狀態(tài)；當視重大于物體所受的重力時，稱為物體處于超重狀態(tài).視重不為零但小于物體所受重力時，物體處于部分失重狀態(tài)失重和超重這兩種狀態(tài)都是由于物體所在的參考系相對于地面做加速運動造成的.自由降落的電梯、在軌道上運行的人造衛(wèi)

15、星、沿拋物線下落的飛行器，它們相對于地面的加速度都等 于重力加速度g.在以這些物體為參考系的非慣性系中，物體都受到一個跟重力大小相等而 方向相反的慣性力，它抵消了重力的作用，使物體的視重為零，物體即處于失重狀態(tài).加速上升的火箭和飛機、正在返回地面的衛(wèi)星等，它們相對于地面的加速度都跟重力的方向相反， 在這些參考系中，物體都受到一個跟重力方向相同的慣性力，二者之和使物體的視重大于物體的重力，物體即處于超重狀態(tài) .人在失重條件下，心跳和呼吸減慢，體液會在體內重新分布，大部分移到上身，身長增長， 體重減輕，腿部動靜脈變得脆弱， 出現(xiàn)貧血.重返地面時會感到全身乏力和平衡感喪失.但這些反應會很快消失，一周

16、左右即可復原.比較嚴重的問題是在失重條件下，骨中所含的鈣質會逐漸減少.因此，對于未來的長期航天飛行，須設計旋轉的航天器，用慣性離心力來模擬 重力.宇航員在飛船起飛和返回地面時處于超重狀態(tài)，特別是在升空時，超重可達重力的9倍.超重使人不適，起初會感到頭暈、嘔吐，超重達到3倍重力時即感呼吸困難，超重達到4倍重力時，頸骨已不能支持頭顱，有折斷的危險.所以升空時宇航員須采取橫臥姿勢，以增強對超重的耐受能力.，可是沒辦法，這是由于慣性。 7平衡、物體的平衡條件、平衡狀態(tài)平衡指物體或系統(tǒng)的一種狀態(tài). 處于平衡狀態(tài)的物體或系統(tǒng)，除非受到外界的影響，它本身不能有任何自發(fā)的變化 . 在不同的科學領域，它有不同的

17、含義 .在力學系統(tǒng)里， 平衡是指慣性參考系內， 物體受到幾個力的作用， 仍保持靜止狀態(tài)，或勻速直線運動狀態(tài)，或繞軸勻速轉動的狀態(tài)，叫做物體處于平衡狀態(tài)，簡稱物體的“平衡” . 因穩(wěn)度的不同，物體的平衡分為：穩(wěn)定平衡、隨遇平衡、不穩(wěn)平衡三種情況.物體的平衡條件：要使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的力或力矩必須滿足一定的條件，這叫做“物體平衡條件” . 使物體保持平衡的條件： （ 1）使物體處于平動平衡的條件是，作用在物體上的合外力為零，即匯 =0; （2）使物體處于轉動平衡的條件是，作用在物體上的所有力的合力矩為零，即匯 =0.當上述兩個條件同時滿足時，物體處于完全的平衡 .中學階段只討論平面力

18、系的平衡條件. 處于平衡狀態(tài)的物體，可以是靜態(tài)平衡，即物體既無平動又無轉動，保持靜止狀態(tài)；也可以是動態(tài)平衡，即物體做勻速直線運動或勻角速轉動. 無論物體處于靜態(tài)平衡還是動態(tài)平衡， 物體受力狀況并無區(qū)別， 區(qū)別在于物體的初始運動狀態(tài)，即物體開始處于力平衡的即時，它是靜止的還是做平動或轉動. 處于平衡狀態(tài)的物體，由于某種外界微小的作用而偏離了平衡狀態(tài)時，可能有四種情形. 見平衡狀態(tài)條.平衡狀態(tài)： 處于平衡狀態(tài)的物體， 由于外界某種微小的作用而偏離了平衡狀態(tài)時， 因穩(wěn)度的不同，物體的平衡狀態(tài)可分為四種情形：穩(wěn)定平衡；不穩(wěn)平衡；亞穩(wěn)平衡；隨遇平衡. 這些平衡狀態(tài)的區(qū)分，應視我們放置該物體的平衡位置而定.穩(wěn)定平衡： 凡能在被移動離開它的平衡位置后， 仍試圖恢復其原來位置 （此時其重心比較低）從而恢復到原來的平衡狀態(tài)的物體，它原來的平衡狀態(tài)叫“穩(wěn)定平衡” . 例如，圓球體在一個凹進的圓盤中時；一圓錐體以其底面豎立時，都屬于穩(wěn)定平衡狀態(tài).不穩(wěn)平衡： 處于平衡狀態(tài)的物體， 由于受到某種外界微小的作用， 如果物體稍有偏離就不能恢復到原來的平衡狀態(tài)，這種情況叫“不穩(wěn)平衡” . 例如，當一個圓球體放在一個凸起的圓盤上，或是一個圓錐體，以其尖端豎立在一個平面上，這些物體都處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài).翻倒后，一直要等到它們的重心相對地取得最低位置時，這些物體才會靜止不動. 即