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高一物理超重和失重典型例题解析及答案篇一
《超重和失重》教学设计
【教学设计思路】
利用普通的实验器材（弹簧秤、钩码）及学生随处可见的饮料瓶、易拉罐设计一堂能够引导学生科学探究的新授课。本节课可以适合不同的学校，此种方法也可应用在其它新授课中。本节课在设计时，回避了动画演示超、失重现象，而是尽量让学生亲自做实验，获得真实的体验。一方面可以培养学生求真求实的科学态度，提高自主学习的能力；另一方面，激发学生学习物理的兴趣，体验物理的研究方法。
本节课从生活实际出发，设计贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，让学生用生活化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律。通过实验让学生理解并掌握物理概念与规律。经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生的创新能力。
【教学目标】
（一）知识与技能
1．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重失重现象的条件和实质。
2．能运用牛顿第二、第三定律定量分析超重与失重现象。
（二）过程与方法
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1．经过探究实验发现超重失重现象，通过教师引导、小组讨论、再实验寻找超重失重现象的运动学特征。
2．用科学方法探究发生超重失重现象的条件及实质。
（三）情感、态度与价值观
1．通过列举一些身边的超重失重例子和日常的小实验，让学生学会观察生活，知道物理就在身边。
2．培养学生科学探究能力，发展好奇心和求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神。
【教学重点】
1．通过实验探究和小组讨论，理解产生超重失重现象的条件和实质。
2．让学生体会科学探究的要素：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估和交流与合作。
【教学难点】
1．超重、失重是一种假象，它不是重力的增加或减少，而只是物体对支持物的压力或是对悬挂物的拉力发生了变化，物体的重力依然存在且大小不变。
2．引导学生提出问题，对问题的答案提出猜想与假设，培养学生自主学习的能力。
3．对实验现象的观察、分析和描述，培养学生良好的思维习惯。【教学资源】
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多媒体播放宇航员在太空里的生活 【教具】
弹簧秤和钩码（2人一组）、演示弹簧秤、饮料瓶、易拉罐。【教学流程图】
【教学过程】
将同学们分成小组，采用教师引导、小组讨论、再实验的方式，进行合作探究式教学。
利用物理实验现象启发学生提出问题
物理学是一门以实验为基础的自然科学，正所谓“知识来源于生活，服务于生活”。（手拿易拉罐和饮料瓶）这是我们在生活中常见的易拉罐和饮料瓶，利用它们我们来做两个有趣的小实验（由学生演示）
小实验1：
一个盛满水的易拉罐底部有一小孔，静止在手中时，水会流出；如果突然松手，让易拉罐自由下落时，会观察到什么现象？
现象：当易拉罐自由下落时，水不会流出。小实验2：
一个盛满水的饮料瓶，在底部钻一个洞，静止在手中时，水会流七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供word版教学资源
出；同学甲在讲桌旁将瓶子抛给站在教室后面的同学乙，瓶子飞过同学们的头顶，会观察到什么现象？
现象：水并没有洒在同学们的身上。
根据你观察到的现象你能提出什么问题：水流出的原因是什么？水停止流出的原因又是什么？
因为重力而使水对器壁产生了压力，所以水会流出。实验中重力仿佛消失了，实际上是压力消失了。
自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。让我们来了解一下宇航员在太空里的生活吧！
观看视频：宇宙中的超重与失重现象 提问：
1．宇航员在太空中的生活和我们有什么不同？
答：在太空中可以自由漂浮；麻烦很多，吃饭得用软管挤，喝水得用小管吸。
2．为什么会这样呢？这是超重与失重现象。
3．生活中你听说过超重或失重吗？乘坐电梯，在游乐园里玩过山车。
4．关于超重和失重你想知道一些什么呢？
学生提出问题：究竟什么是超重与失重呢？
猜想与假设1：超重就是重力增大了，失重就是重力消失了。
制定计划与设计实验：
分小组探究：
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（实验）探究之一：
既然是和重力有关的现象，那么请用给定器材（弹簧秤、钩码），设计一个实验，得到钩码的重力大小。
进行实验与收集证据：
教师提问：
1．你看到的弹簧秤读数（直接）表示的是什么力？
物体对弹簧的拉力——视重（下定义）
提醒学生：将钩码的重力数值纪录在纸上g=2．0n 2．请同学们讨论后回答：你是怎样测量钩码重力的？利用了哪些物理规律？
学生：在钩码静止时读数，弹簧秤示数即为钩码的重力。
因为物体静止，处于平衡状态，由二力平衡得：g=f 又因为f与f/是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律得：f=f/
所以 f/= g 小结：当物体处于静止状态时，视重等于物体的重力。
（实验）探究之二：由静止联想到运动
教师：物体运动的时候，视重会发生变化吗？试一试（教师做七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供word版教学资源
出上下运动的动作及时引导学生）
学生活动：进行实验，观察现象。
分析与论证：小组内讨论后回答：
1．你看到了什么现象？与钩码的重力进行比较。
读数不稳定，有时候比刚才的读数大，有时候小。
2．物体的重力变了吗？地球作用在物体上的重力并没有变化。
（实验）探究之三：有目的的进行探究
请同学们继续刚才的实验，想办法使弹簧秤的读数大于物体的重力。
学生活动：有的组使物体向上运动，有的组使物体向下运动，同学们会发现两种运动情况下都可以出现视重大于重力的现象。（向上运动的开始阶段；向下运动的结束阶段。）
注：注意观察，如果有的同学摆动弹簧秤（圆周运动），教师要给予学生充分肯定，并告诉学生在以后的学习中会得到解释。
定义超重现象：
物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。
对实验结果进行理论分析：
利用多媒体课件由学生分析物体在超重时的受力情况，根据牛顿第二定律得到结论。
(学生到黑板上做出物体处于静止状态和匀加速上升状态的受力分析图。)七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供word版教学资源
提问：在描述运动的物理量（位移、速度、加速度和时间）中，用哪个物理量来描述超重现象更合适。
进一步探究超重的实质
教师演示两个实验让同学们认真观察：
实验1：用一只手测量物体的重力，另一只手对物体施加一个向下的恒力，现象是物体拉弹簧的力增大了，物体仍然静止。
实验2：在利用弹簧秤测量钩码重力的实验中，水平方向移动弹簧秤，使物体具有水平加速度，现象是物体拉弹簧的力不变。
教师提问：对观察到现象进行分析，超重现象的特征是什么？（要让学生充分讨论，小组讨论的结果要向全体同学阐述。）
学生总结：物体具有竖直向上的加速度，与速度方向无关。f=m(g+a)教师：同学们认为失重现象怎样定义，特征是什么？用实验检验一下
猜想与假设2：弹簧秤的读数小于物体的重力。
进行实验与收集证据：学生进行实验，观察现象。有的同学上下移动弹簧秤；有的同学左右移动弹簧秤；记录弹簧秤的示数（视重）与钩码的重力进行比较。
定义失重现象：
当物体存在竖直向下的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。板书 结论： f=m(g-a)七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供word版教学资源
猜想与假设3：在失重现象中，如果加速度a=g，则f/=？
有的同学可能会想到让弹簧秤和重物一起自由下落，教师要提醒学生这是破坏性实验，会损坏测量工具，在设计物理实验时要特别注意的，不能设计破坏性实验。
如何解释易拉罐中的水为什么不再从洞中射出？
分析：当易拉罐自由下落时，易拉罐中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会流出。但易拉罐中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。
定义完全失重现象：
当物体以加速度a =g竖直加速下降时，物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）为零，这就是“完全失重”现象。f=0 板书设计：
超重和失重
1．视重：物体对弹簧的拉力（弹簧秤的示数）。
2．实重：物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变g=mg。
3．超重现象：a竖直向上，视重>实重，f=m(g+a)。4．失重现象：a竖直向下，视重<实重，f=m(g-a)。5．完全失重现象：a=g竖直向下，视重为零。
课后思考题:
1．在生活中注意观察，哪些是超重现象，哪些是失重现象？ 2．体验并观察超、失重现象：在体重计上下蹲的过程中，观察七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供word版教学资源
体重计的示数变化。
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高一物理超重和失重典型例题解析及答案篇二
超重和失重·教案
肖德军
（河北省永清县职教中心 065600）
一、教学目标
1.理解什么是超重、失重和完全失重，掌握超重、失重和完全失重的本质并能熟练的判断超重、失重和完全失重。
2．运用牛顿第二定律分析超重和失重的原因；
3．培养学生熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题的能力。
二、重点、难点分析 重点是对超重、失重和完全失重的理解及其超重、失重和完全失重的判断方法。难点是熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题。
三、教具
体重计、超重和失重演示装置、弹簧秤、重物、细线、下面扎孔的矿泉水瓶、有关神州七号宇宙飞船的录像资料、投影仪。
四、主要教学过程(一)新课导入
播放神州七号宇宙飞船发射和在轨运行的录像片段并加以解说，大家看一看飞船发射时宇航员采用的是什么姿势？（横卧）宇航员为什么要采取横卧的姿势？原因是飞船发射时宇航员要承受相当与自身体重5-8倍的巨大压力。再看一下飞船入轨后飞船里的情况，物体和宇航员都漂在空中，怎么解释以上两种现象呢？这就是我们今天要研究的问题---超重和失重。-(二)教学过程设计 板书：
十、超重和失重
我们先来研究一下超重现象。板书：1．超重现象
实验：介绍装置，架子上有两个滑轮，两边挂有重物。我们让右侧物体质量大于左侧物体质量，开始用手拖住右侧物体让系统静止观察弹簧秤示数，放手后左侧物体向上加速运动，我们再观察弹簧秤示数。
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数增大，物体对弹簧秤的拉力增大。分析原因：取左侧物体为研究对象，t-mg=ma，弹簧秤的拉力为
t=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见物体向上加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力大于物体的重力。（因为弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力而弹簧秤对物体的拉力与物体对弹簧秤的拉力是一对作用力与反作用力大小相等）
实验：取一体重计，让一人站在上面不动读出此时体重计的示数，然后让他由下蹲状态突然站起，让学生观察人加速上升阶段体重计示数的变化。
（体重计）
提问：看到了什么现象？体重计的示数增大，人对体重计的压力增大。
分析原因：取人为研究对象，t-mg=ma，体重计的支持力为
t=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见当人向上加速运动时，人对支持物（体重计）的压力大于人的重力。（因为体重计对人的支持力大于人的重力而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力两者应当相等）
根据以上两例归纳给出超重的定义和判断方法
（1）超重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力大于自身重力的现象叫超重。（板书）
（2）超重的判断方法：当物体具有向上的加速度时（加速上升或减速下降）处于超重状态（板书）
让学生举出超重的实例教师给以归纳：电梯加速上升或减速下降阶段、宇宙飞船等航天器发射和回收阶段（指落地前减速下降阶段）等。（板书超重实例）
2．失重现象 实验：现减小装置右侧悬挂物质量使放手后左侧物体向下的加速运动，我们再观察弹簧秤示数的变化。（相对于系统静止时）
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数减少，物体对弹簧秤的拉力减小。分析原因：取左侧物体为研究对象，g-t=ma，弹簧秤的拉力为t=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见物体向下加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力小于物体的重力。实验：仍利用体重计，让一人站在上面然后突然下蹲让学生观察人加速下降阶段体重计示数的变化。
提问：看到了什么现象？体重计的示数减小，人对体重计的压力减小。分析原因：取人为研究对象，t-mg=ma，体重计的支持力为
t=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见当人向下加速运动时，人对支持物（体重计）的压力小于人的重力。（因为体重计对人的支持力小于人的重力，而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力）
由以上两例归纳出失重的定义和判断方法
（1）失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力小于自身重力的现象叫失重。（板书）
（2）失重的判断方法：当物体具有向下的加速度时（加速下降或减速上升）处于失重状态（板书）
让学生举出失重的实例教师给以归纳：电梯加速下降或减速上升阶段、宇宙飞船等航天器加速下降阶段等。（板书失重实例）3.完全失重 实验：在矿泉水瓶下面靠近瓶底处扎一个小孔，装上水后水会从小孔喷出，因为水对瓶底有压力。把水瓶抛出，喷水情况会是怎样呢？让学生先分析预测可能发生的现象，再开始试验观察。试验现象：水不再从小孔喷出，原因，水瓶抛出后水处于失重状态而且是一种特殊的失重，水对瓶底无压力-------完全失重。
结合上面实验给出完全失重的定义和判断方法
（1）完全失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力为零的现象叫完全失重。（板书）
（2）完全失重的判断方法：当物体具有重力加速度时处于完全失重状态。（板书）
让学生举出完全失重的实例教师加以归纳：所有的抛体运动（在忽略了空气阻力的情况下）、宇宙飞船等航天器在轨运行阶段都处于完全失重状态。（板书）
4.超重、失重和完全失重的本质
问题讨论：有人说：“超重就是重力增加，失重就是重力减小，完全失重就是重力消失了。”这种说法对不对？你是怎么怎么理解的？
让学生各抒己见，结合学生对上述问题的讨论归纳出超重、失重和完全失重的本质：
超重不等于重力增加，失重不等于重力消失，完全失重也不等于重力消失。无论超重、失重还是完全失重，就重力本身而言都没有发生变化，只不过是物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力发生了变化，增加了减小了或者消失了。（板书）
5.例题
（投影）例1：回答以下各题
（1）起重机在吊起重物时，有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因？
（2）将四块砖叠放在一起，然后向上抛出（假设在运动中四块砖不分开）那么各砖之间是否有弹力？
（3）如果一个人在体重计上由静止突然下蹲并保持下蹲状态不动。分析并回答在整个过程中体重计示数的变化情况？
解析：（！）起重机在加速吊起重物时具有一个向上的加速度，物体处于超重状态加速度越大重物体对钢丝绳的拉力就越大容易将钢丝绳拉断。
（2）由于整体做抛体运动，加速度为重力加速度处于完全失重状态。因而各砖之间无压力。
（3）由于该人从静止开始先加速下降再减速下降最后静止因而先失重再超重所以体重计示数的变化情况是先减小再增大最后回复起始值。
(投影)例2：一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动？
分析：物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力。这里f=μn，只有减小地面对物体的压力才能减少最大静摩擦力，当f=μn=k△x时物体开始滑动。
取物体为研究对象，受力如图，当物体做向下的加速运动或向上的减速运动时，才能使地面对物体的压力减小，即g-n=ma。
联解两式得：a=(g-n)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降机做a＞g-k△x/μm的向下的匀加速运动或向上的匀减速运动时，物体可以在地面上滑动。
布置作业；练习(1)(2)(3)
五、说明
1．本节课可采用在教师引导下，教师跟学生共同讨论研究的方式进行。在教学中教师要注意学生对知识的接受情况，恰当地提出问题，对学生的认识给予正确的评价和解释。
2．对于演示实验1要注意弹簧秤的量程要小，最好是0.2千克左右的，刻度要明显利于学生观察。两边重物的质量选择要合适，可使加速过程时间较长、较稳定。
'高一物理超重和失重典型例题解析及答案篇三课题
超重和失重
1课时
教材分析
从在教材中的地位来看，超重和失重既是牛顿第二定律的具体应用，又为后面理解航天器中失重现象打下基础。超重和失重中物体对支持物的压力和拉力的计算，是牛顿第二定律应用的一个方面。
学情分析
学生的现有的知识水平能对物体受力分析及应用牛顿定律解决简单问题的能力。
教学过程中可能会有疑惑，一是物体必生超重或失重时，物体所受重力是否发生变化。二是物体的超重或失重是决定于速度还是加速度。
教学目标
知识目标
通过实验认识超重和失重现象，会用牛顿运动定律来分析解释超重和失重现象。理解超重和失重现象与物体的运动方向无关，只与物体的加速度方向有关。了解超重和失重现象是我们日常生活中常见的现象学，它的影响是人类进行太空开发中的一个重要问题。
能力目标
培养学生的观察能力和分析推理能力。
培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。
德育目标
渗透“学以致用”的思想，学会理论联系实际 采用探究实验激发学习兴趣，保护学生的好奇心
教学重点
理解超重和失重的本质。
教学难点
利用牛顿第二定律有关的超重和失重问题 掌握超重失重在实际生活的应用
教学方法
实验法（演示实验，学生互动实验）、讨论法、探究法、比较法，教学用具
超重和失重演示仪、弹簧秤、钩码、细线、下面扎孔的矿泉水瓶、录像资料
教学程序
学生参与体会，观察现象，导入新课学生实验分析探讨什么是超重和失重及产生条件学生探究得到完全失重及产生条件课堂讨论，拓展本节知识自设实验巩固知识
教学过程 教学过程 教学过程
一
创设情景，引入新课 十几个人乘电梯上楼，走进电梯时电梯没有显示超载，但电梯刚向上启动时报警器却响了起来。难道人所受到的重力会因为电梯的运动状态变化而变化吗？ 学生产生疑问：这与我们在第二章学到的物体的重力在同一地点是一个定值是不一致的，由此切入本节主题超重和失重。二活动探究，新课教学
实验设计：如图在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使物体上下做多种方式的运动。观察并记录
弹簧秤示数
加速度的方向
静止
由静止到向上运动
由向上到静止运动
由静止到向下运动
由向下到静止运动
实验分析：
1.由静止到向上运动,由向下到静止运动
现象：弹簧秤的示数增大，弹簧对钩码的拉力增大 分析：这两个现象可以用牛顿第二定律解析吗？ 由牛顿第二定律得：
结论：超重现象
当物体存在向上的加速度时，它对支持物的 压力(或对悬挂物的拉力)大于物重的现象
判定超重：向上的加速度（加速上升或者减速下降）
公式感悟：
f=m(g+a)=mg′，g′叫做等效重力加速度，g′＞g。站在电梯里的人在电梯加速上升或减速下降时,人对电梯的压力大于人的重力，就好象是重力加速度g增大一样。物重并没有变化，本质是弹力变化
2.由向上到静止运动, 由静止到向下运动
现象：弹簧秤的示数减小，弹簧对钩码的拉力减小 分析：由牛顿第二定律得：
结论：失重现象 当物体存在向下的加速度时，它对支持物的 压力(或对悬挂物的拉力)小于物重的现象 重力没有变化，本质是弹力变化了
判定失重：向下的加速度（减速上升或者加速下降）3.拓展
当物体存在向下的加速度时，它对支持物的压 力
(或拉力)小于物重的现象，叫做失重现象 当a=g时，f=0，叫做完全失重 超重失重现象分析拓展：
要注意在竖直方向上有加速度并不意味着物体一定在竖直方向运动。如果物体向斜上方（或向斜下方）做加速运动有超重（或失重）现象发生吗？ 三巩固知识，自设实验
在矿泉水瓶下面扎一些小孔，装上水后水从小孔喷出。如果让瓶自由下落，水会怎样喷？先让学生猜想可能发生的现象，再观察现象。抛出后水处于失重状态，对瓶无压力，水不喷。四．学生自己发现生活中的超重和失重问题并引导学生用自己理解到的超重和失重知识去解决式解释这些现象。
多媒体演示
生活中乘电梯现象 因此过程比较短，所以 注意引导学生观察 老师引导学生动手
多媒体展示太空中的完全失重状态 学生分层教学思考
学生在老师引导下自设实验。可利用多媒体把实验过程慢放（课前准备）多媒体投影
巩固练习
1.质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶棚上，在下列哪种情况下，弹簧秤读数最小：
a: 升降机匀速上升
b: 升降机匀加速上升，且
c: 升降机匀减速上升，且
d: 升降机匀加速下降，且
2.运动员在地面上能举起100千克质量杠铃，在a=g/2加速上升的电梯中能举起多大质量的杠铃？
课堂小结
无论是超重还是失重，物体实际重力不变 超重和失重与速度方向无关，只与加速度方向有关 超重条件：加速度向上； 失重条件：加速度向下。
课后作业
1.学了超重失重的知识后，大家用弹簧秤测量物体的重量时，除了要注意弹簧秤的量程以及校正调零之还要注意什么呢？
2.上网查阅神州六号飞船上航天员应该怎样吃饭喝？ 3.完成课后练习与评价
板书设计
教学反思
学生是否能够通过合作式的探究学习方式感受生活中的超重和失重现象。学生是否能够从已有的牛顿定律知识从理论上了解超重和失重的本质。
学生是否把学到的超重和失重现象的本质的理解应用到具体生产和生活中去并且解释和解决一些具体的问题。
高一物理超重和失重典型例题解析及答案篇四
《超重和失重》教学设计
航天高级中学 物理组 王芳
【教材分析】
本部分内容讲述超重和失重现象及其产生原因，并且将其应用在具体问题中：如电梯中的超失重和体重秤上的超失重等。
超重和失重的基本定义为：视重大于重力时为超重；视重小于重力时为失重；超失重时物体重力并不改变。
对超重和失重理解可以从运动学和动力学两个角度理解。运动学角度：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态；当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。动力学角度：当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态。前者为表象，后者为本质，两者为递进关系。
超重和失重是生活中的常见现象，因此讲解本部分内容时应尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，过程应多安排些学生的动手实验机会，让学生有切身的体会，同时也应安排些思考和探讨的话题，引发学生的思考和讨论，加深学生对超失重的理解。【教学目标】 知识与技能：
1．了解超重与失重现象；
2．运用牛顿第二定律研究超重与失重现象； 3．运用超重与失重知识解决实际生活中的问题。过程与方法：
1．体会通过物理知识解释生活现象的探究过程； 2．体会运用牛顿第二定律解决问题的方法。情感态度价值观：
通过对神舟六号的研究，增强民族自豪感，激发学习的动力。【教学重难点】
1．理解超重与失重现象的力学本质； 2．了解完全失重现象；
3．运用超重与失重的原理解决实际问题。
【教学器材】
细线，钩码，体重秤，水瓶
【教学过程】
一、课堂引入： 课堂实践： 实验一
(1)用手托住钩码，并保持静止，感受钩码的重力大小。
(2)用细线将钩码系住，手提另一端，重复刚才的动作，会出现什么现象？
实验二
取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，瓶子静止时，观察小孔处是否有水流出？然后让瓶子做自由落体运动，再观察小孔的水流流出情况。
设计思路：通过课堂小实验，引起学生兴趣，以此引出主题：超重与失重现象
二、新课教学
以递进式的问题为引导，作为本节课的学习目标(1)什么是超失重现象？
(2)什么情况下会发生超失重现象？(3)超失重现象的产生与哪些因素有关？(4)怎样判断物体处于超重（失重）现象？
通过一个生活现象的例子讨论：
1.人站在电梯里，假如质量为m，当人要从一楼静止以加速度a加速上升的过程中，人对电梯的压力f为多少？比人受到的重力大还是小？
2.若人以加速度a减速下降，这时人对地板的压力又是多大？人对地板的压力比人受到的重力大还是小呢？
设计思路：通过对实际例子的讨论，让学生对超重失重现象有一个初步印象。针对学生的讨论结果，出示电梯视频，让学生从真实的数据中对自己的结论做一个判断；并记录下视频中的数据。
教师总结后明确：
电梯里人受到两个力的作用，分别是人的重力和台秤对人的支持力。由于台秤对人的支持力与人对台秤的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出台秤对人的支持力就可以求出人对台秤的压力。
首先我们规定向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力、重力g、质量m、加速度a的方程：f=g+ma=m（g+a）
由牛顿第三定律得：人对台秤的压力与台秤对人的支持力相等，即f’=m（g+a）>mg 所以人对电梯台秤的压力f’比人受到的重力大。
人以加速度a减速下降，这时人对台秤的压力也是大于重力的，压力大小为：f’=m（g+a）从而引出超重的概念：
超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象称为超重现象。仿照上面研究问题的方法，探究人以加速度a加速向下运动或人随电梯以加速度a减速上升，人对台秤的压力为多大？人对台秤的压力比人受到的重力大还是小呢？
学生讨论后提问学生回答上面的问题，并演示分析过程。通过提问，学生合作交流，教师明确：
人以加速度a加速向下运动或人随电梯以加速度a减速上升时，人对地板的压力f=g-ma=m（g-a） 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象称为失重现象。 注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力并没发生变化！ 超重与失重现象的产生与哪些因素有关？ 回到刚才记录的电梯的每个阶段体重计上的示数，一起填ppt中的表格 学生交流讨论后回答：超重失重现象与物体运动方向无关，与加速度方向有关。教师归纳后明确：超重（失重）现象只与加速度a的方向有关，与物体的运动方向无关。a向上（加速上升、减速下降）————超重 a向下（减速上升、加速下降）————失重 完全失重：在竖直方向上，当加速度a=g时，处于完全失重状态。回顾本节知识，回答目标问题。(1)什么是超失重现象？ (2)什么情况下会发生超失重现象？(3)超失重现象的产生与哪些因素有关？(4)怎样判断物体处于超重（失重）现象？ 三．拓展应用： 1.通过本节课学习，解释课前两个小实验中出现的现象。2.某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中 a.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变 b.此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大 c.台秤的示数先增大后减小 d.台秤的示数先减小后增大 请学生上台体验观察下蹲过程中体重计示数的变化。 3.请为我国的航天员设计超重和完全失重环境，让他们进行超重和失重的训练。失重时间为30秒。 【教学反思】 1．设计好实验是前提 物理学是以实验为基础的学科，很多概念和规律的建立都需要有一个实验操作的过程，所以做好实验是学好物理知识的前提。本节课中设计了随堂小实验，提升学生的思维能力。 通过电梯视频，让学生更加直观地体会超重失重现象，体重计示数的变化，以便清晰的理解超重失重现象，但在视频的处理上还有欠缺，没能把电梯的上升、下降过程很好地体现出来，对表格的归纳总结学生也没有太好的参与其中。 3eud教育网 http:// 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！ 超重和失重·典型例题解析 【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤，如图24－1所示，弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m＝4kg的物体，试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10m/s2)： (1)当弹簧秤的示数t1＝40n，且保持不变．(2)当弹簧秤的示数t2＝32n，且保持不变．(3)当弹簧秤的示数t3＝44n，且保持不变． 解析：选取物体为研究对象，它受到重力mg和竖直向上的拉力t的作用．规定竖直向上方向为正方向． (1)当t1＝40n时，根据牛顿第二定律有t1－mg＝ma1，解得这时 电梯的加速度a1＝t1－mg40－4×10＝m/s2＝0，由此可见，电梯处于 m4静止或匀速直线运动状态． (2)当t2＝32n时，根据牛顿第二定律有t2－mg＝ma2，解得这 时电梯的加速度a2＝t2mg3240＝m/s2＝－2m/s2．式中的负号表 m4示物体的加速度方向与所选定的正方向相反，即电梯的加速度方向竖直向下．电梯加速下降或减速上升． (3)当t3＝44n时，根据牛顿第二定律有t3－mg＝ma3，解得这时 t3mg44－40电梯的加速度a3＝＝m/s2＝1m/s2．a3为正值表示电梯 m4的加速度方向与所选的正方向相同，即电梯的加速度方向竖直向上．电梯加速上升或减速下降． 点拨：当物体加速下降或减速上升时，亦即具有竖直向下的加速度时，物3eud教育网 http:// 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http:// 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！ 体处于失重状态；当物体加速上升或减速下降时，亦即具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态． 【例2】举重运动员在地面上能举起120kg的重物，而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物，求升降机运动的加速度．若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中，此运动员能举起质量多大的重物？(g取10m/s2)解析：运动员在地面上能举起120kg的重物，则运动员能发挥的向上的最大支撑力f＝m1g＝120×10n＝1200n，在运动着的升降机中只能举起100kg的重物，可见该重物超重了，升降机应具有向上的加速度 fm2g1200－100×10对于重物，f－m2g＝m2a1，所以a1＝＝m2100 m/s2＝2m/s2；当升降机以2.5m/s2的加速度加速下降时，重物失重．对于重物，m3g－f＝m3a2，得m3＝f1200＝kg＝160kg． ga210－2.5点拨：题中的一个隐含条件是：该运动员能发挥的向上的最大支撑力(即举重时对重物的最大支持力)是一个恒量，它是由运动员本身的素质决定的，不随电梯运动状态的改变而改变． 【例3】如图24－2所示，是电梯上升的v～t图线，若电梯的质量为100kg，则承受电梯的钢绳受到的拉力在0～2s之间、2～6s之间、6～9s之间分别为多大？(g取10m/s2)解析：从图中可以看出电梯的运动情况为先加速、后匀速、再减速，根据v－t图线可以确定电梯的加速度，由牛顿运动定律可列式求解 对电梯的受力情况分析如图24－2所示： (1)由v－t图线可知，0～2s内电梯的速度从0均匀增加到6m/s，其加速度a1＝(vt－v0)/t＝3m/s2 由牛顿第二定律可得f1－mg＝ma1 3eud教育网 http:// 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http:// 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！ 解得钢绳拉力 f1＝m(g＋a1)＝1300 n(2)在2～6s内，电梯做匀速运动．f2＝mg＝1000n(3)在6～9s内，电梯作匀减速运动，v0＝6m/s，vt＝0，加速度a2＝(vt－v0)/t＝－2m/s2 由牛顿第二定律可得f3－mg＝ma2，解得钢绳的拉力f3＝m(g＋a2)＝800n． 点拨：本题是已知物体的运动情况求物体的受力情况，而电梯的运动情况则由图象给出．要学会从已知的v～t图线中找出有关的已知条件． 【问题讨论】在0～2s内，电梯的速度在增大，电梯的加速度恒定，吊起电梯的钢绳拉力是变化的，还是恒定的？ 在2～6s内，电梯的速度始终为0～9s内的最大值，电梯的加速度却恒为零，吊起电梯的钢绳拉力又如何？ 在6～9s内，电梯的速度在不断减小，电梯的加速度又是恒定的，吊起电梯的钢绳拉力又如何？ 请你总结一下，吊起电梯的钢绳的拉力与它的速度有关，还是与它的加速度有关？ 【例4】如图24－3所示，在一升降机中，物体a置于斜面上，当升降机处于静止状态时，物体a恰好静止不动，若升降机以加速度g竖直向下做匀加速运动时，以下关于物体受力的说法中正确的是 [ ] a．物体仍然相对斜面静止，物体所受的各个力均不变 b．因物体处于失重状态，所以物体不受任何力作用 c．因物体处于失重状态，所以物体所受重力变为零，其它力不变 d．物体处于失重状态，物体除了受到的重力不变以外，不受其它力的作用 点拨：(1)当物体以加速度g向下做匀加速运动时，物体处于完全失重状态，其视重为零，因而支持物对其的作用力亦为零． (2)处于完全失重状态的物体，地球对它的引力即重力依然存在． 答案：d 【例5】如图24－4所示，滑轮的质量不计，已知三个物体的质量关系是：3eud教育网 http:// 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http:// 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！ m1＝m2＋m3，这时弹簧秤的读数为t．若把物体m2从右边移到左边的物体m1上，弹簧秤的读数t将 a．增大 b．减小 c．不变 d．无法判断 [ ] 点拨：(1)若仅需定性讨论弹簧秤读数t的变化情况，则当m2从右边移到左边后，左边的物体加速下降，右边的物体以大小相同的加速度加速上升，由于m1＋m2＞m3，故系统的重心加速下降，系统处于失重状态，因此t＜(m1＋m2＋m3)g． 而m2移至m1上后，由于左边物体m1、m2加速下降而失重，因此跨过滑轮的连线张力t0＜(m1＋m2)g；由于右边物体m3加速上升而超重，因此跨过滑轮的连线张力t0＞m3g． (2)若需定量计算弹簧秤的读数，则将m1、m2、m3三个物体组成的连接体使用隔离法，求出其间的相互作用力t0，而弹簧秤读数t＝2t0，即可求解． 答案：b 跟踪反馈 1．金属小筒的下部有一个小孔a，当筒内盛水时，水会从小孔中流出，如果让装满水的小筒从高处自由下落，不计空气阻力，则在小筒自由下落的过程中 [ ] 3eud教育网 http:// 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！3eud教育网 http:// 百万教学资源，完全免费，无须注册，天天更新！ a．水继续以相同的速度从小孔中喷出 b．水不再从小孔中喷出 c．水将以较小的速度从小孔中喷出 d．水将以更大的速度从小孔中喷出 2．一根竖直悬挂的绳子所能承受的最大拉力为t，有一个体重为g的运动员要沿这根绳子从高处竖直滑下．若g＞t，要使下滑时绳子不断，则运动员应该 [ ] a．以较大的加速度加速下滑 b．以较大的速度匀速下滑 c．以较小的速度匀速下滑 d．以较小的加速度减速下滑 3．在以4m/s2的加速度匀加速上升的电梯内，分别用天平和弹簧秤称量一个质量10kg的物体(g取10m/s2)，则 [ ] a．天平的示数为10kg b．天平的示数为14kg c．弹簧秤的示数为100n d．弹簧秤的示数为140n 4．如图24－5所示，质量为m的框架放在水平地面上，一根轻质弹簧的上端固定在框架上，下端拴着一个质量为m的小球，在小球上下振动时，框架始终没有跳起地面．当框架对地面压力为零的瞬间，小球加速度的大小为 [ ] a．g c．0 b．(mm)gm (mm)g d．m 参考答案：1．b 2．a 3．ad 4．d 3eud教育网 http:// 教学资源集散地。可能是最大的免费教育资源网！高一物理超重和失重典型例题解析及答案篇五
