《超重和失重》教学设计

超重和失重课程设计一、教学目标本章节的教学目标是让学生理解并掌握超重和失重的概念，能够运用牛顿第二定律分析物体在超重和失重状态下的受力情况。

具体目标如下：1.知识目标：a.掌握超重和失重的定义；b.理解物体在超重和失重状态下的受力分析；c.掌握如何通过牛顿第二定律分析物体在超重和失重状态下的加速度。

2.技能目标：a.能够运用牛顿第二定律分析实际问题中的超重和失重现象；b.能够通过实验数据验证超重和失重的理论。

3.情感态度价值观目标：a.培养学生对科学的兴趣和好奇心；b.培养学生的实验操作能力和团队合作精神。

二、教学内容本章节的教学内容主要包括超重和失重的定义、物体在超重和失重状态下的受力分析以及牛顿第二定律的应用。

具体内容包括：1.超重和失重的定义：介绍超重和失重的概念，并通过实例进行分析。

2.物体在超重和失重状态下的受力分析：讲解物体在超重和失重状态下的受力情况，包括重力、支持力和摩擦力的变化。

3.牛顿第二定律的应用：教授如何运用牛顿第二定律分析物体在超重和失重状态下的加速度，并通过实际问题进行应用练习。

三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本章节将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：讲解超重和失重的定义、物体在超重和失重状态下的受力分析以及牛顿第二定律的应用。

2.讨论法：学生进行小组讨论，分享对超重和失重现象的理解和看法。

3.案例分析法：通过分析实际问题，引导学生运用牛顿第二定律解决超重和失重问题。

4.实验法：安排实验课程，让学生亲身体验超重和失重现象，并验证理论。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将准备以下教学资源：1.教材：选择合适的物理教材，提供理论知识的学习支持。

2.参考书：提供相关的参考书籍，帮助学生深入了解超重和失重现象。

3.多媒体资料：制作PPT、动画等多媒体资料，生动展示超重和失重现象。

4.实验设备：准备实验所需的设备，如弹簧秤、滑轮组等，让学生进行实验操作。

超重与失重-鲁科版必修1教案一、教学目标1.理解质量和重力的概念；2.掌握物体所受重力的计算方法；3.掌握物体在不同重力条件下的运动规律；4.了解宇宙中的重力条件及其对人类生活、探索的影响。

二、教学内容1. 质量和重力的概念通过知识点讲解和实例分析，让学生了解质量和重力的概念，掌握两者的关系。

2. 物体受重力的计算方法通过实验演示和计算练习，让学生掌握物体所受重力的计算方法，掌握重力大小和物体质量、距离的关系。

3. 物体在不同重力条件下的运动规律通过实验演示和计算练习，让学生掌握物体在地球表面和太空中的运动规律，并理解重力对物体运动的影响。

4. 宇宙中的重力条件及其对人类生活、探索的影响通过图片、视频等多种教学方式，让学生了解宇宙中的不同重力条件以及对人类生活、探索的影响。

三、教学重点和难点1. 教学重点1.物体所受重力的计算方法；2.物体在不同重力条件下的运动规律。

2. 教学难点物体在太空中的运动规律。

四、教学方法授课、实验演示、图片、视频等多种教学方法相结合。

五、教学手段实验器材、计算器、投影仪等多种教学手段相结合。

六、教学过程1. 导入环节引出本节课的主题“超重与失重”，并让学生思考在哪些情况下会有超重和失重的现象出现。

2. 知识传授环节1.讲解质量和重力的概念；2.讲解物体所受重力的计算方法；3.讲解物体在不同重力条件下的运动规律；4.讲解宇宙中的重力条件及其对人类生活、探索的影响。

3. 实验演示环节1.对于物体所受重力的计算方法，进行实验演示；2.对于物体在不同重力条件下的运动规律，进行实验演示。

4. 计算练习环节让学生进行物体所受重力的计算练习，巩固所学知识。

5. 拓展阅读环节让学生自主阅读相关材料，了解更多有关宇宙中的重力条件及其对人类生活、探索的影响的知识。

6. 课堂总结和作业布置环节对本课所学知识进行总结，并布置相关作业。

七、板书设计1.质量和重力的概念；2.物体所受重力的计算方法；3.物体在不同重力条件下的运动规律；4.宇宙中的重力条件及其对人类生活、探索的影响。

第6节超重和失重[学习目标]1．知道超重、失重和完全失重现象，会根据条件判断超重、失重现象．(重点)2．能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象．知识点1重力的测量1．一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝mg.2．另一种方法是，利用力的平衡条件对重力进行测量．知识点2超重和失重1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态．(2)产生条件：a＝g，方向竖直向下．[判一判](1)物体向上运动时一定处于超重状态．()(2)物体减速向下运动时处于失重状态．()(3)物体处于失重状态时重力减小了．()(4)物体处于完全失重状态时就不受重力了．()(5)不论物体超重、失重，还是完全失重，物体所受的重力都是不变的．()(6)超重和失重可根据物体的加速度方向判定．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√[想一想](1)物体向上运动就超重，物体向下运动就失重，这种说法对吗？为什么？(2)人站在力传感器上完成下蹲动作．观察计算机采集的图线．图甲呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况．很明显，图线直观地描绘了人在下蹲过程中力传感器的示数先变小，后变大，再变小，最后保持某一数值不变的全过程．如图乙，图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况．请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况．提示：(1)这种说法不对．①物体的超重、失重与物体的运动方向无关，取决于加速度方向．②加速度向上超重，如向上加速或向下减速；加速度向下失重，如加速下降或减速上升．(2)①人在下蹲过程中，力传感器示数先变小，后变大，再变小的过程，是因为人下蹲先加速向下，失重，再减速向下，超重，当静止时，F＝mg；②人在站起过程中，必然经历先加速向上，再减速向上，最后静止的过程．在这个过程中人先超重，再失重，最后受力平衡，故人对传感器的压力先增大，再减小，最后保持不变；③说明：人对支持面压力的变化，不是取决于物体向上运动还是向下运动，而是取决于加速度方向．1．(对超重和失重的理解)关于超重和失重，下列说法中正确的是()A．超重时物体的加速度大于零B．失重时物体的加速度小于零C．完全失重时物体的加速度等于零D．无论超重还是失重，物体的加速度肯定不为零解析：选D.根据超重和失重的运动特征，以及加速度方向(正、负)的物理意义知A、B、C错误，D正确．2．(超重与失重状态的判断)一运动员跳高时的精彩瞬间如图所示，下列说法正确的是()A．运动员起跳时地面对他的支持力等于他所受的重力B．运动员起跳以后在上升过程中处于失重状态C．运动员在最高点处于平衡状态D．运动员在下降过程中处于超重状态解析：选 B.运动员起跳时加速上升，则地面对他的支持力大于他所受的重力，A错误；运动员起跳以后在上升过程中加速度向下，处于失重状态，B正确；运动员在最高点受重力作用，不是处于平衡状态，C错误；运动员在下降过程中加速度向下，处于完全失重状态，D错误．3．(超重与失重状态的判断)(多选)在一电梯的地板上有一压力传感器，其上放一物块，如图甲所示，当电梯运行时，传感器示数大小随时间变化的关系图像如图乙，根据图像分析得出的结论中正确的是()A．从时刻t1到t2，物块处于失重状态B．从时刻t3到t4，物块处于失重状态C．电梯可能开始停在低楼层，先加速向上，接着匀速向上，再减速向上，最后停在高楼层D．电梯可能开始停在高楼层，先加速向下，接着匀速向下，再减速向下，最后停在低楼层解析：选BC.从F－t图像可以看出，0～t1，F＝mg，电梯可能处于静止状态或匀速直线运动状态；t1～t2，F>mg，电梯具有向上的加速度，物块处于超重状态，电梯可能加速向上运动或减速向下运动；t2～t3，F＝mg，电梯可能静止或做匀速直线运动；t3～t4，F<mg，电梯具有向下的加速度，物块处于失重状态，电梯可能加速向下或减速向上运动．综上分析可知，B、C正确．4．(超重与失重的综合分析)(多选)质量为50 kg的某同学站在升降机中的磅秤上，某时刻该同学发现，磅秤的示数为40 kg，则在该时刻升降机可能是下列哪种方式运动()A．加速下降B．加速上升C．减速上升D．减速下降解析：选AC.质量为50 kg，这是人的真实质量，发现磅秤的示数是40 kg，说明人是处于失重状态，所以应该有向下的加速度，那么此时的运动可能是向下加速运动，也可能是向上减速运动，所以A、C正确，B、D错误．探究一对超重、失重现象的理解【情景导入】人站在体重计上静止时，体重计的示数就显示了人的体重．人从站立状态到完全蹲下，体重计的示数如何变化？为什么会发生这样的变化？提示：体重计的示数先减小后增大，再减小到重力G.因为人在下蹲的过程中，重心下移，即向下做先加速后减速的运动，加速度的方向先向下后向上，所以人先处于失重状态再处于超重状态，最后处于平衡状态，故体重计的示数先减小后增大，再减小到重力G .1．视重当将物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．2．超重、失重的分析加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a＝0F＝mg 静止或匀速直线运动超重向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下减速失重向下F＝m(g－a)＜mg向下加速或向上减速完全失重向下a＝g F＝0抛体运动、自由落体运动、卫星的运动等[特别提醒] 在完全失重状态下，由重力引起的现象将消失．例如：液体的压强、浮力将为零；水银压强计、天平将无法使用；摆钟停摆；弹簧测力计不能测重力等．【例1】(多选)游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉．下列描述正确的是()A．当升降机加速上升时，游客处于失重状态B．当升降机减速下降时，游客处于超重状态C．当升降机减速上升时，游客处于失重状态D．当升降机加速下降时，游客处于超重状态[解析]当升降机加速上升或减速下降时，加速度方向向上，由牛顿第二定律可得N－mg＝ma，N＝mg＋ma>mg，乘客处于超重状态，A错误，B正确；当升降机加速下降或减速上升时，加速度方向向下，由牛顿第二定律可得mg－N＝ma，N＝mg－ma<mg，乘客处于失重状态，C正确，D错误．[答案]BC[针对训练1]在身体素质测试“原地纵跳摸高”科目中，某同学按科目要求所做的四个动作过程如图所示，其中处于超重状态的过程是()解析：选C.静止站立处于平衡状态，A错误；加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，处于失重状态，B错误；加速上升，加速度向上，支持力大于重力，处于超重状态，C正确；离地上升处于完全失重状态，D错误．探究二超重、失重的综合分析与计算解决超重、失重现象中计算问题的基本方法(1)明确研究对象，进行受力分析．(2)判断加速度的方向，并建立合理的坐标轴．(3)应用牛顿第二定律列出方程．(4)代入数据求解，需讨论的进行讨论．【例2】质量是60 kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列各种运动时，体重计的读数是多少？(g取10 m/s2)(1)升降机匀速上升；(2)升降机以4 m/s2的加速度匀加速上升；(3)升降机以3 m/s2的加速度匀减速上升或匀加速下降．[解析]以人为研究对象受力分析如图所示．(1)匀速上升时a＝0，所以N－mg＝0N＝mg＝600 N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝600 N.(2)匀加速上升，a方向向上，取向上为正方向则N－mg＝maN＝m(g＋a)＝60×(10＋4) N＝840 N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝840 N.(3)匀减速上升和匀加速下降，a的方向都是向下的，取向下为正方向，则mg－N＝maN＝m(g－a)＝60×(10－3) N＝420 N据牛顿第三定律知体重计的读数等于人受到的支持力的大小，即N′＝N＝420 N.[答案](1)600 N(2)840 N(3)420 N[针对训练2]在如图所示的装置中，重4 N的物块被平行于斜面的细线拴在斜面上端的小柱上，整个装置被固定在台秤上并保持静止，斜面的倾角为30°.如果物块与斜面间无摩擦，装置稳定以后，当细线被烧断而物块正下滑时，与稳定时比较，台秤的读数()A．增大4 N B．增大3 NC．减小1 N D．不变解析：选C.物块下滑的加速度a＝g sin 30°＝12g，方向沿斜面向下．此加速度的竖直分量a1＝a sin 30°＝14g，方向向下，所以物块失重，其视重为F视＝G－ma1＝34mg＝3 N，故台秤的读数减小1 N，C正确．[A级——合格考达标练]1．下列有关超重和失重的说法，正确的是()A．物体处于超重状态时，所受重力增大；处于失重状态时，所受重力为零B．自由落体运动的物体处于完全失重状态C．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于上升过程D．在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，升降机一定处于下降过程解析：选B.当物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力大于它本身的重力时，是超重现象；当物体对悬挂物的拉力或对支撑面的压力小于它本身的重力时，是失重现象．超重和失重时，本身的重力没变，故A错误；自由落体运动的物体加速度为g，方向竖直向下，处于完全失重状态，故B正确；在沿竖直方向运动的升降机中出现失重现象时，加速度方向向下，运动方向可能向上，也可能向下，故C、D错误．2.如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度竖直上抛(不计空气阻力)．下列说法正确的是()A．在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B．上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C．下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D．在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力解析：选A.由于空气阻力不计，两物体只受重力作用，处于完全失重状态，A对B的压力在上升和下降阶段都为零，故A正确．3．(多选)为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图所示．当此车减速上坡时(此时乘客没有靠在靠背上)，下列说法正确的是()A．乘客受重力、支持力两个力的作用B．乘客受重力、支持力、摩擦力三个力的作用C．乘客处于超重状态D．乘客受到的摩擦力的方向水平向左解析：选BD.减速上坡时，加速度方向沿斜面向下，沿水平和竖直方向分解加速度，可知乘客受水平向左的静摩擦力，B、D正确．4．一质量为m的人站在电梯中，电梯减速下降，加速度大小为13g(g为重力加速度)．人对电梯底部的压力大小为()A.13mg B．2mgC．mg D.43mg解析：选D.对人受力分析，人受电梯底部的支持力F和重力mg，根据牛顿第二定律：F－mg＝ma，a＝13g，得：F＝mg＋ma＝mg＋13mg＝43mg；根据牛顿第三定律：人对电梯底部的压力大小为：F′＝F＝43mg，故D正确．[B级——等级考增分练]5.如图所示，电梯的顶部挂一个弹簧测力计，其下端挂了一个质量为5 kg的重物，电梯做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为50 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为40N，关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取10 N/kg)()A．物体的重力变小了，物体处于失重状态B．电梯一定向下做匀减速运动，加速度大小为2 m/s2C．电梯可能向上做匀减速运动，加速度大小为2 m/s2D．此时电梯运动的加速度方向一定向上解析：选C.某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为40 N，是物体对弹簧测力计的拉力减小了，物体的重力没有发生变化，故A错误；电梯匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为50 N，则物体的重力为50 N．在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为40 N，对重物有mg－F＝ma，解得a＝2 m/s2，方向竖直向下．则电梯的加速度大小为2 m/s2，方向竖直向下，电梯可能向下做匀加速运动，也可能向上做匀减速运动，故B、D错误，C正确．6．如图甲所示，在一升降机内，一物块放在一台秤上，当升降机静止时，台秤的示数为F2，从启动升降机时开始计时，台秤的示数随时间的变化图线如图乙所示，若取向上为正方向，则升降机运动的v－t图像可能是()解析：选B.在0～t1时间内，台秤的示数小于重力，故处于失重状态，加速度向下，因从启动升降机时开始计时，则升降机可能向下加速，故A、D错误；在t1～t2时间内，台秤的示数等于重力，则升降机向下匀速运动；在t2～t4时间内台秤的示数大于重力，则升降机减速下降，根据图像可知，B正确，C错误．。