超重和失重

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《超重和失重》教学设计
新课
时间:2015年12月14日星期一
【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。

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。

【教学方法】
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,安排些学生的动手实验机会,让学生有切身的体会,同时也安排思考和探讨的话题,引发学生的思考和讨论,加深学生对超失重的理解。

【学情分析】
学生为高一年级一个阳光班,学生的学习基础处于年级中等水平,班级中有一部分学生思维较活跃,在知识方面前面学生已经学习并较好掌握了运动学和牛顿运动定律知识,这为超重和失重学习打下一个比较好的基础。

【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:
体会运用牛顿第二定律解决问题的方法。

情感态度价值观:
体会应用生活中的现象研究物理问题的过程,引导同学们观察生活,热爱生活
【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】
弹簧测力计,钩码,体重秤,水瓶,课本
【教学设计思想】
(1)感受超失重;
(4)观察水瓶的完全失重现象。

2.以递进式的问题为引导
(1)什么是超失重现象?
(2)什么情况下会发生超失重现象?
(3)超失重现象的力学本质是什么?
(4)什么是完全失重?其力学本质是什么?
(5)怎样运用超失重知识解决实际问题?
【教学过程】
课堂引入:两本书学生分不开,而老师可以用特殊的方式分开,学习了的超重和失重现象,我们可以解释这个问题,那么什么是超重和失重呢?它们实际上在我们的生活中处处可见,我们随时都能感受超重和失重。

一、超重和失重现象
课堂实践:
(1)手拿弹簧测力计挂钩码,并保持静止,读弹簧测力计的示数,体会手上感觉
(2)手从静止开始突然向上运动,体会手上感觉,观察示数的变化?
(3) 再从静止开始突然向下运动,体会手上感觉,观察示数的变化?
学生回答:
突然向上运动时钩码好像变重,突然向下运动时钩码好像变轻。

老师:真的是钩码的重力变化了吗?
学生:没有,根据G=mg可知重力不变。

老师:那么,此过程中什么量发生了变化?弹簧测力计的示数发生了变化。

定义:
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。

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!
老师:超重为什么示数变大,可以用牛顿第二定律来理论分析
失重为什么示数变小,可以用牛顿第二定律来理论分析
学生活动:学生计算
二、超重和失重现象的研究
老师:物体做其他运动时会发生超重或失重现象?
实验思考:
(1)怎样测量重力大小?
(2)怎样判断是否处于超重或失重状态?
(3)哪种运动过程对应超重现象?哪种运动过程对应失重现象?
实验提示:
(1)尽量先简化过程,只观察上升过程或只观察下降过程;
(2)上升过程可以分解成哪些运动阶段?下降过程可以分解成哪些运动阶段?
(3)注意力的变化规律一定要和运动过程一一对应。

学生总结:
当物体加速上升时,拉力大于重力,物体处于超重状态;
当物体减速上升时,拉力小于重力,物体处于失重状态。

当物体加速下降时,拉力小于重力,物体处于失重状态;
当物体减速下降时,拉力大于重力,物体处于超重状态。

2.原理分析
课堂思考:为什么上面4种情况对应不同的超重和失重情况?我们学习了牛顿第二定律,知道如果已知物体的运动情况,就可以来求解物体的受力情况,请大家结合牛顿第二定律来分析超重和失重的原理。

当物体向上加速时或向下减速时,加速度向上,由F合=ma知,合力向上,F合=T- mg>0,T>mg,所以物体处于超重状态;
当物体向上减速时或向下加速时,加速度向下,由F合=ma知,,合力向下,F合=T- mg<0,T<mg,所以物体处于失重状态;
超重和失重的力学特征:
(1)超重:物体具有向上的加速度,合力向上,F合=T-mg>0,T>mg;
(2)失重:物体具有向下的加速度,合力向下,F合=T-mg<0,T<mg。

课堂思考:超重或失重状态与物体的速度方向有关吗?
无关,关键看加速度方向。

三、完全失重现象
课堂演示:有一个水瓶,靠近它底部的侧边有一小孔。

先甩手堵住小孔,正常情况下,松开手,水就会喷射出来。

如果让它从空中自由下落,则会看到什么现象?为什么?
实验探索:用弹簧测力计挂着钩码,突然松手,观察拉力大小。

定义:
当物体对支持物或悬挂物完全没有作用力时,物体好像完全没有了重力,这种状态称为完全失重状态。

课堂思考:完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零?
由牛顿第二定律得:F合-=mg-T=ma,因为a=g,所以得:T=ON
课堂思考:完全失重的力学特征如何?
物体具有向下的加速度,且a=g,F合=mg,其对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零。

思考分析:为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来?
水瓶自由下落时,瓶小孔上方的水对小孔附近水的压力为零。

课堂思考:结合完全失重的力学特征,分析哪些情况下产生完全失重现象?
(l)自由落体
课堂思考:物体只有自由落体时才出现完全失重现象吗?
匀变速运动的学习过程中我们还学习过一种特殊的运动──竖直上抛,物体的合力也等于重力,上抛过程中也处于完全失重状态。

(2)竖直上抛
实验验证:将水瓶上抛,观察水喷射情况,发现水停止喷射。

课堂思考:还有其他完全失重的情况吗?
*向任何方向抛出的物体都处于完全失重状态。

*
(3)绕地飞行
关于第(3)种产生完全失重的方式,以后会学习,有兴趣的同学可以预习第二册课本内容。

四、运用超重和失重知识解决实际问题
1.人站在体重秤上,在人下蹲过程或站起过程中,体重秤示数如何变化?为什么?。