超重與失重教學(xué)設(shè)計(jì)

1、8/8超重與失重【教學(xué)目標(biāo)】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)象的條件及苴實(shí)質(zhì)。3. 能夠運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律分析超重和失重現(xiàn)象?！竞诵乃仞B(yǎng)目標(biāo)】物理觀念：1.知道超重、失重、完全失重的概念2. 理解超、失重并不是重力真的發(fā)生變化科學(xué)思維：1.能全方位判斷某過程是超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)；2. 會根據(jù)示數(shù)大小判斷超失重科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：利用完全失重相關(guān)知識點(diǎn)可以解釋太空中的相關(guān)現(xiàn)象【教學(xué)重難點(diǎn)】1. 理解超、失重并不是重力真的發(fā)生變化2. 能全方位判斷某過程是超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)并會根據(jù)示數(shù)大小判斷超失重3. 利用完全失重相關(guān)知識點(diǎn)可以解釋太空中的相關(guān)現(xiàn)象【教學(xué)過程】【新課導(dǎo)

2、入】教師提問激疑：當(dāng)你乘坐游樂場的游樂裝置加速下降時(shí)，好像心都提到了嗓子眼，這是為什么？宇宙飛船升空時(shí)，航天員要平躺著，而且會感覺胸部受 到壓力，這又是為什么？過渡：這節(jié)課我們將通過牛頓運(yùn)動定律來理解超重和失重現(xiàn)象。必備知識素養(yǎng)奠基一、超重現(xiàn)象1. 定義：物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為超重 現(xiàn)象。2. 產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度。3. 運(yùn)動類型：超重物體做向上的加速或向下的減速。教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材后進(jìn)行判斷：判斷正誤（1）物體處于超重狀態(tài)時(shí)，一定向上運(yùn)動。（）（2）物體處于超重狀態(tài)時(shí)，可能向下運(yùn)動。（）（3）物體處于超重狀態(tài)時(shí)，是指物體的重力增大了。（）

3、二、失重現(xiàn)象1. 定義：物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象。2. 產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度。3. 運(yùn)動類型：失重物體做向上的減速或向下的加速。4. 完全失重：（1）定義：物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)。（2）產(chǎn)生條件：物體豎直向下的加速度等于0。（3）所有的拋體運(yùn)動，在不計(jì)阻力的情況下，都處于完全失重狀態(tài)。判斷正誤（1）只要物體向下運(yùn)動，就會引起失重現(xiàn)象。（）（2）物體在完全失重的條件下，對支持它的支撐面壓力為零。（）（3）物體完全失重時(shí)，不受重力作用。（）（4）物體處于失重狀態(tài)時(shí)重力減小了。（）（5）做自由落體運(yùn)動的物體處于完全失重狀態(tài)。（

4、）【合作探究】要點(diǎn)一：超重、失重現(xiàn)象的理解【探究導(dǎo)入】如圖所示，找一個(gè)用過的易拉罐、金屬罐頭盒或塑料瓶，在靠近底部的側(cè)面打 一個(gè)洞，用手指按住洞，在里面裝上水。（1）移開手指，水就從洞中射出來，這是為什么？（2）如果放開手，讓瓶子自山落下，在下落的過程中，水將不再從洞中射出，實(shí)際做一做，觀察所產(chǎn)生的現(xiàn)象.怎樣解釋這一現(xiàn)象？提示：（1）水能從洞中流出的原因是因?yàn)樗墚a(chǎn)生圧力，靜止時(shí)，洞之上的水產(chǎn)生的壓力 把洞附近的水壓岀。（2）在瓶子自由落下的過程中，水處于完全失重狀態(tài)，洞附近的水不再受壓力，所以水 將不再從洞中射出?！咎骄繗w納】1. 重力與視重（1）重力：物體所受重力不會因物體運(yùn)動狀態(tài)的改變而

5、變化。（2）視重：當(dāng)物體豎直懸掛在彈簧測力計(jì)下或放在水平臺秤上時(shí)，彈簧測力計(jì)或臺秤的 示數(shù)稱為“視重”，大小等于彈簧測力計(jì)所受的拉力或臺秤所受的壓力。2. 超重和失重的理解與判斷（1）當(dāng)視重與物體的重力不同時(shí)，即發(fā)生了超重或失重現(xiàn)象。（2）判斷物體超重與失重的方法 從受力的角度判斷：超重：物體所受向上的拉力（或支持力）大于重力。失重：物體所受向上的拉力（或支持力）小于重力。 從加速度的角度判斷：當(dāng)物體的加速度方向向上（或豎直分量向上）時(shí)，處于超重狀態(tài)。當(dāng)物體的加速度方向向下（或豎直分量向下）時(shí)，處于失重狀態(tài)。易錯(cuò)提醒1. 超重與失重現(xiàn)象僅僅是一種表象，只是拉力或壓力的增大或減小，物體的重力 大

6、小是不變的。2. 物體處于超重狀態(tài)時(shí)，不一定是向上加速運(yùn)動，也可能是向下減速運(yùn)動；同理，物 體處于失重狀態(tài)時(shí)，不一定是向下加速運(yùn)動，也可能是向上減速運(yùn)動。3. 在完全失重狀態(tài)下，平常由重力產(chǎn)生的一切物理現(xiàn)象都會消失，比如液體對器壁沒 有壓強(qiáng)、浸在水中的物體不受浮力等。工作原理與重力有關(guān)的儀器也不能再使用，如天平、液 體氣壓計(jì)等。典例1關(guān)于超重和失重，下列說法正確的是（）A. 物體處于超重時(shí)，物體一定在上升B. 物體處于失重狀態(tài)時(shí)，物體可能在上升C. 物體處于完全失重時(shí)，地球?qū)λ囊拖Я薉. 物體在完全失重時(shí)，它所受到的合外力為零解析物體處于超重時(shí)，具有向上的加速度，但其運(yùn)動方向不確定，可

7、能向上加速，也可 能向下減速，A錯(cuò)誤；物體處于失重或者是完全失重狀態(tài)時(shí)，具有向下的加速度，可能向下加 速，也可能向上減速，B正確；完全失重時(shí)，物體仍受到地球?qū)λ奈Γ词艿街亓Φ淖?用，合外力不為零，C、D錯(cuò)誤。要點(diǎn)二用牛頓運(yùn)動定律分析超重和失重現(xiàn)象探究導(dǎo)入如圖所示，某人乘坐電梯正在向上運(yùn)動。（1）電梯啟動瞬間加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是??？若此時(shí)加速度 大小為則人受到的支持力是多大？（2）電梯將要到達(dá)H的地減速運(yùn)動時(shí)加速度方向向哪？人受到的支持力比其重力大還是 小？若此時(shí)加速度大小為則人受到的支持力是多大？提示：（1）電梯啟動瞬間加速度方向向上，人受到的合力方向向上，所以

8、支持力大于重力； 設(shè)人受到的支持力為N,山牛頓第.二定律N - mg = "/可得N = m（g+a）。（2）減速運(yùn)動時(shí)，因速度方向向上，故加速度方向向下，即人受到的合力方向向下，支 持力小于重力o設(shè)人受到的支持力為N',由牛頓第二定律mg N* = ma可得N，= m（g - a）。典例2質(zhì)量是60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動時(shí)，體重計(jì) 的讀數(shù)是多少？（g取10 m/s2）（1）升降機(jī)勻速上升；（2）升降機(jī)以4 m/s2的加速度勻加速上升；（3）升降機(jī)以3 m/s?的加速度勻減速上升或勻加速下降。思路點(diǎn)撥解此題關(guān)注兩點(diǎn)（1）以人為研究對象進(jìn)行受力

9、分析，根據(jù)牛頓笫二定律列方程求解。（2）由牛頓第三定律知，人受到的支持力與人對體重計(jì)的壓力大小相等，所以體重計(jì)的 讀數(shù)等于人受到的支持力的大小。方法技巧解決超重、失重問題的基本方法（1）明確研究對象，進(jìn)行受力分析。（2）判斷加速度的方向，并建立合理的坐標(biāo)軸。（3）應(yīng)用牛頓第二定律列出方程。（4）代入數(shù)據(jù)求解，必要時(shí)進(jìn)行討論?！菊n堂素養(yǎng)達(dá)標(biāo)檢測】1. 關(guān)于超重和失重，下列說法中正確的是（）A. 超重就是物體所受的重力增加了B. 失重就是物體所受:的重力減少了C. 完全失重就是物體一點(diǎn)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解析：超重、失重現(xiàn)象中物體所受的重力并沒有改變，

10、變化的是物體對支持物的壓力（或 對懸掛物的拉力）。答案：D2. （多選）人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后，其中人和物體都處于完全失重狀態(tài)，這種狀態(tài)下，不能做的實(shí)驗(yàn)是（）A. 液體的對流實(shí)驗(yàn)B. 用彈簧測力計(jì)測力C. 用托里拆利管測艙內(nèi)的氣壓D. 用天平測物體的質(zhì)量解析：在太空艙內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，所以任何物體將不再對它的支持面有壓力和對懸掛 它的物體有拉力.所以,彈簧測力計(jì)不能用來測物體重力，但是仍可以用來測力.天平不能測 物體的質(zhì)量；托里拆利管不能測氣壓；密度大的物體將不能下沉，密度小的部分也不能上浮, 所以對流實(shí)驗(yàn)也不能進(jìn)行。答案：ACD3. （2019 湖南衡陽一中高一上學(xué)

11、期期末考試）某同學(xué)站在電梯底板上，電梯在某一段時(shí) 間內(nèi)速度變化的情況如圖所示（豎直向上為正方:向）。根據(jù)圖像提供的信息，可以判斷下列說 法中正確的是（ ）A. 在020s內(nèi)，電梯向上運(yùn)動，該同學(xué)處于超重狀態(tài)B. 在05s內(nèi)，電梯在加速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)C. 在510s內(nèi)，電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)，該同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力D. 在1020s內(nèi)，電梯在減速上升，該同學(xué)處于失重狀態(tài)解析：圖像的斜率表示加速度，故05s內(nèi)斜率為正，加速度為正，方向向上，處于超重 狀態(tài)，速度為正，即電梯向上加速運(yùn)動；在510s過程中，電梯勻速，該同學(xué)加速度為零，該 同學(xué)對電梯底板的壓力等于他所受的重力，處于正

12、常狀態(tài)；1020s過程中，斜率為負(fù)，速度 為正，即電梯向上做減速運(yùn)動，加速度向下，處于失連狀態(tài)，D正確。答案：D4. “蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從兒十米高處跳下的一種極限運(yùn)動。某人做蹦極運(yùn)動，所受繩子拉力尸的大小隨時(shí)間/變化的情況如圖所示。將蹦極過程近似為在豎直方向的運(yùn)動，重力加速度為g。據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中的最大加速度 約為（）C. 3gD. 4g解析：由圖像可知嘆佗，繩子最大拉力為F = ?佗，最大加速度 55A = L = 3噸-噸=2g, B 正確。inm答案：B5. （多選）原來做勻速運(yùn)動的升降機(jī)內(nèi)，有一被伸長彈簧拉住的、具有一定質(zhì)量的物體刃 靜止在

13、地板上，如圖所示?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)2突然被彈簧拉向右方。山此可判斷，此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動情況可能是（）A.加速上升B.減速上升C.加速下降D減速下降解析：當(dāng)升降機(jī)勻速運(yùn)動時(shí)，地板對物體施加的靜摩擦力與彈簧的彈力平衡，且該靜摩擦 力小于或等于昴大靜摩擦力。當(dāng)升降機(jī)有向下的加速度時(shí)，物體對地板的正壓力必然會減小， 則物體與地板之間的最大靜摩擦力也會減小，而彈簧的彈力并未改變，故在這種情況下/將被 拉向右方。B、C.兩選項(xiàng)中電梯的加速度是向下的，符合題意。答案：BC6. （多選）如圖所示，斜面體M始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)物體加沿斜面下滑時(shí)，下列說法 正確的是（）A. 勻速下滑時(shí)，M對地面的壓力等于（M+m）gB. 加

14、速下滑時(shí)，M對地面的壓力小于（M+m）gC. 勻減速下滑時(shí)，M對地面的壓力大于D. M對地面的壓力始終等于解析：物體加速下滑時(shí)整個(gè)系統(tǒng)有豎直向下的加速度分量而出現(xiàn)失重現(xiàn)象，故B正確：物 體勻減速下滑時(shí)系統(tǒng)存在豎直向上的加速度分量，處于超重狀態(tài)，故C正確；勻速下滑時(shí)系統(tǒng) 處于平衡狀態(tài)，故A正確。答案：ABC7. 如圖所示，臺秤上放置盛水的杯子，杯底用細(xì)線系一木質(zhì)小球，若細(xì)線突然斷裂，則 在小木球上浮到水面的過程中，臺秤的示數(shù)將（）A.變小B.變大C.不變D.無法判斷解析：將容器和木球視為整體，整體受臺秤豎直向上的支持力和豎直向下的重力。當(dāng)細(xì)線 被剪斷后，其實(shí)際效果是：在木球向上加速運(yùn)動的同時(shí)，木球上方與木球等體積的水球，將以 同樣大小的加速度向下加速流動，從而填補(bǔ)了木球占據(jù)的空間，由水球的質(zhì)量大于 木球的質(zhì)量，故木球和水組成系統(tǒng)的重心有向下的加速度，整個(gè)系統(tǒng)將處于失重狀態(tài)，故臺秤 的示數(shù)將變小，正確答案為A。答案：A8. 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量M=50 kg的人站在升降機(jī)的地板上，升降機(jī)的頂部懸掛了一只彈簧 測力計(jì)，測力計(jì)下掛著一個(gè)質(zhì)量"匸5 kg的物體當(dāng)升降機(jī)向上運(yùn)動時(shí)，她看到彈簧測力計(jì) 的示數(shù)為40N , g取10 m/s2 »求：（1）