超重与失重教案
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超重与失重教案
用牛顿定律解决问题（二）
课标内容对照
《课程标准》的要求
通过实验，探究加速度与物体质量、物体受力的关系。
理解牛顿运动定律，用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。
通过实验认识超重和失重现象。
【三维目标】
1．通过实验认识超重和失重现象，知道产生超重和失重现象产生的条件。
2．知道超重和失重分别是指物体对支持面的压力或对悬绳的拉力大于和小于物体所受重力的情况。
【教学建议】
1．本节课文先通过一个小实验，让学生观察超重现象的特征。
然后对研究对象进行受力分析和运动情况分析，再运用牛顿定律找出超重现象的规律。
接着，课文以类比的方式，运用牛顿定律研究了升降机中的人的失重现象，并导出其规律。
2．教学中要注意结合课文和例题，帮助学生进一步掌握动力学研究问题的一般思路。
包括明确研究对象，进行受力分析，运动情况分析，运用动力学有关规律列式讨论或计算等。
3．通过对有关现象和实验的分析，应让学生明确认识到，物体处于超重和失重状态时，地球作用于物体的重力始终存在，大小也没有发生变化，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，看起来好像物重有所增大或减小。
4．本节中的两个“信息窗”栏目可以开阔学生的眼界，有条件的话还可以再多介绍一些与超重、失重有关的情况，或结合本节作业的第4、5、6题，组织学生阅读课外书籍、查找有关资料和观看科技影视片等活动。
【知识点讲解】
教科书中牛顿运动定律的应用分为两个部分，第一，应用牛顿运动定律解决的一般问题，即从物体的受力情况确定物体的运动情况，或从物体的运动情况确定物体的受力情况。
第二，对两种实际问题进行分析，即，共点力作用下物体的平衡和人们常见的超重、失重问题。
超重现象
要知道一个物体所受的重力有多大，最简单的办法是把它挂在弹簧测力计上。
那么，是否不论物体处于什么样的运动状态，用这种办法都能有效地测出物体所受重力的大小呢?下面我们做一个小实验。
我们以重物为研究对象来分析它的受力和运动情况(图 6—29)。
重物受到重力G和测力计拉力T两个力的作用。
重物以加速度。
竖直向上加速运动，说明加速度。
的方向竖直向上。
因此，T与G的合力方向也应竖直向上：若取竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律可得
T-G=ma
所以 T=ma+G>G
根据牛顿第三定律，测力计的读数(也就是重物对测力计弹簧的拉力大小)等于测力计对重物的拉力T。
可见，当重物竖直向上加速运动时。
测力计读数要大于重物所受的重力。
物理学中把这种情况称为超重(overweight)现象。
由上面的实验和例题可以看出，不论物体是向上运动还是向下运动，只要加速度方向竖直向上，就必然产生超重现象。
失重现象
我们以乘坐升降机的人为研究对象，人受到重力G和坐椅的支持力N两个力的作用。
竖直向下加速运动时，加速度的方向竖直向下(图6—33)，取竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律，可得
G-N=ma
所以 N=G-ma=m(g-a)<G
根据牛顿第三定律，人对坐椅的压力大小就等于从可见，当物体竖直向下加速运动时，人对坐椅的压力小于物体所受的重力。
物理学中把这种情况称为失重(weightlessness)现象。
当人们乘电梯加速下降时，就是处于失重状态。
产生失重现象的条件是，物体加速度的方向必定是向下的。
如果竖直向下匀加速运动的加速度正好等于重力加速度g，将出现人对坐椅的压力N=0的情况，这就叫做完全失重。
当物体做自由落体运动时，就是处于完全失重状态。
需要指出的是，不论是超重还是失重，物体本身所受的重力大小并没有改变。
人对坐椅的压力为零，并不表示人所受的重力就为零了。
物体将飘在空中；液滴呈绝对球形；宇航员站着睡觉和躺着睡觉没有差别；走路务必小心，稍有不慎，将“上不着天，下不着地”；食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“飘浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔(图6—34)……
失重和微重力环境是航天器上最为宝贵的独特环境。
在失重和微重力环境中，气体和液体中的对流现象消失，浮力消失，流体的静压力消失，液体仅由表面张力约束等等。
利用这些条件，可以进行地面上难以进行的科学实验，生产地面上难以生产的特殊材料和药品等。
