教版物理必修1第四章第七节《超重与失重》教学设计

超重与失重教学设计
教学目标
物理观念
1.认识超重现象和失重现象。?
2.会运用牛顿第二定律解读超重和失重。
3.知道完全失重现象。
二、科学思维
1.会利用牛顿第二定律分析超重现象和失重现象
2.观察并体验超重和失重现象。培养学生的观察能力、发现问题,并提出问题的能力。
3.经历探究产生超重和失重现象条件的过程，理解物理规律在生活实际中的应用。
教学重点
解读超重现象和失重现象。
教学难点
1.准确理解超重、失重和完全失重现象的本质。
2.掌握超重和失重现象不是物体重力发生了变化，而是物体所受的支持力或拉力发生了变化。教学流程
播放视频，引出课题---实验探究，发现问题---分析问题，理论验证（超重、失重、完全失重）---巩固练习，加强理解。
教学手段
主要通过讲授法、直观演示法、实验法等教学方法使得学生能够解读超重现象和失重现象。
教学过程
新课导入
让学生观看宇航员的太空生活视频，思考为什么会出现这种状态呢？
演示实验1：播放蹦极图片，并用弹簧测力计、橡皮绳、钩码模拟蹦极过程，让学生观察弹簧秤的示数变化(着重强调观察弹簧测力计的指针的变化)。?
现象：在钩码上下运动的过程中，橡皮筋对钩码的拉力并不一直等于钩码自身的所受的重。
师：其实这就是我们今天要学习的内容超重与失重。
新课教学
1.实验探究，发现问题师:同学们，我们是怎样测量物体重力的?生:通常情况下，我们把物体挂在测力计的挂钩上，保持物体静止，再来读取测力计的示数。 教师讲解弹簧测力计测重力的原理:弹簧测力计的示数显示的是弹簧挂钩所受的拉力，而弹簧对重物的拉力和重物对弹簧的拉力是一对作用力和反作用力F=F′,当物体保持静止时，物体处于平衡状态，由于二力平衡时拉力等于重力，故可以显示出物体的重力大小。师:是不是在任何情况下，弹簧秤的示数都能显示物体重力的大小呢?
生:当然不是。
我们说物理是一门以实验为基础的学科，究竟是不是我们还需要实验来进行验证，为了弄清这个问题前，我们先来介绍两个物理概念，人们常把弹簧秤称出的读数F称为视重，mg称为物体的实重。 实验的要求是:先记住钩码静止时，弹簧秤的读数和弹簧秤指针的位置，此时弹簧秤的读数就等于钩码的重力大小。然后让一个学生提着弹簧秤,弹簧秤下端挂钩码，让手提弹簧秤缓缓上升、缓缓下降、突然上升、突然下降，另一个同学观察指针的移动情况(引指导学生观看测力计的示数变化情况，说明指针的移动方向对应示数大小的变化情况:指针下移，说明读数变大，指针上移，说明读数变小。)
学生分享实验结果:钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时弹簧秤读数基本不变，突然上升时，弹簧秤的读数变大；突然下降时，弹簧秤的读数变小。
2.分析问题，得出结论。
引导学生分析钩码在各种状态下的受力情况及加速度方向及应用牛顿运动定律列出方程，(若设钩码质量为m,竖直方向上运动的加速度为a)钩码受竖直向上的拉力和竖直向下的重力。 ①静止、缓缓上升、缓缓下降时，物体处于平衡状态，F=mg ②突然上升时，物体向上加速运动，则根据牛顿第二定律:F-mg=ma则F=mg+ma 引导学生得出，当物体具有向上的加速度时，物体对悬挂物的拉力大于物体本身的重力。
（1)教师总结引导得出超重概念:视重大于实重情况称为超重现象。
师：在超重情况下，物体本身的重力变没有变?
生：物体本身的重力大小不变。即实重不变。
③突然下降时，物体向下做加速运动，加速度方向向下，则根据牛顿第二定律:mg-F=ma则F=mg-ma引导学生得出:当物体具有向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体本身的重力。师:这种弹簧秤的读数小于物体实际重力的现象我们就称它为什么现象?生:失重现象。 （2)引导学生类比得出失重概念:视重小于实重的情况称为失重现象。
师:现在我们知道超重和失重现象了，那么你们在什么样运动情况下观察到超重与失重现象? 让学生回忆上面实验现象，大胆猜想，发生超重与失重现象可能哪些运动量有关?(学生可能会提出:速度的方向，速度的大小，加速度的方向，加速度的大小，位移大小方向等)。师提问:请同学们结合生活中乘坐电梯的现象，说出电梯的上升过程包括几个阶段?下降过程包括几个阶段(请学生回答)生:上升过程包括加速上升、匀速上升、减速上升三个阶段，下降过程包括加速下降、匀速下降、减速下降三个阶段。请同学们将观察过程的现象填在下表中。运动电梯中的超重、失重现象
请观看模拟电梯中运动电梯中的超重、失重现象，填写下表。
电梯中的超、失重情况表
项目
F与G的关系
超重或失重
速度V的方向
加速度a的方向
加速上升
F>G(F=mg+ma）
超重
向上
a向上
匀速上升
F=G
平衡
向上
a=0
减速上升
F失重
向上
a向下
加速下降
F失重
向下
a向下
匀速下降
F=G
平衡
向下
a=0
减速下降
F>G(F=mg+ma）
超重
向下
a向上
提问1:在发生超和失重现象时，物体的加速度方向与超重和失重的具体关系是怎样的??
生:当物体加速上升或减速下降时，具有竖直向上的加速度，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于本身重力,我们称物体处于超重状态，当物体减速上升或加速下降时，具有竖直向下的加速度,此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于本身重力，我们称物体处于失重状态。
提问2超重的时候物体是否变重了?失重的时候物体是否变轻了?(请学生回答)生:发生超、失重现象时物体的重力没有发生变化，物体的重力与物体的运动状态无关。
提问3:失重现象中如果a=g且方向向下，那么绳对物体的拉力等于多少?学生分析:?mg-F=ma而a=g则F=0
师:测力计的示数等于零，测力计测不出物体的重力，这就是完全失重。（3）完全失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的这种状态称为完全失重状态。特征是a=g，方向竖直向下。
师:同学们在完全失重的情形下，会有许多奇妙的事情发生，请先来观察一个实验。
演示实验2:
师拿出开有口的可乐瓶，灌入水，水从孔中流出，师演示实验让可乐瓶自由下落，水不再流出。
师:为什么水不会流出呢?
引导学生得出:水和水瓶的重力完全用以提供各自的重力加速度了，所以水不流了。
师:除了自由下落的物体处于完全失重外，还有一种完全失重的情况。事实上环绕地球飞行的宇宙飞船里用秤是称不出任何物体的重力的。这说明宇宙飞船里的物体处于什么状态?飞船内的空间是一个什么样的空间?
生:飞船内的物体都处于完全失重状态，飞船内的空间是一个完全失重的空间。师:在完全失重的空间里，科学家可以进行大量的生物、生理、生化、物理、医学等实验，并能取得地面上进行同样实验无法达到的优秀效果。同学们可上网查阅相关资料。
三、课堂训练
下列四个实验中，不能在绕地球飞行的太空实验舱中完成的是( )
A.用弹簧测力计测物体的重力
B.用天平测物体的质量
C.用温度计测舱内的温度
D.用水银气压计测舱内气体的压强
例2.在升降机中测人的体重，已知人的质量为40kg
①若升降机以2.5m/s2的加速度匀加速下降，台秤的示数是多少？
②若升降机自由下落，台秤的示数又是多少？
四、课堂小结
知识总结超重、失重现象只取诀于物体具有的竖直方向的加速度，与物体的运动方向和水平方向的加速度无关。(将物体受到的竖直方向的支持力或拉力记为F）
（1）超重:有竖直向上的加速度，F=mg+ma。
（2）失重:有竖直向下的加速度;?F=mg-ma完全失重:竖直向下的加速度a=g则F=0。
分析超重、失重的方法
对超重、失重的分析实质就是牛顿第二定律的应用。
五、作业布置
收集有关超重和失重现象的应用及原理
衡水作业本4.6（A组1、2、3、4、14题，B组1、4、14题，C组1、14、16题）
板书设计
超重与失重
视重（F） 实重（mg）
超重:
F>mg a
失重:
F完全失重:
F=0
教学反思