4.6 超重和失重 —【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教案

第四章
第六节
超重和失重
【教学目标】
1.会用牛顿运动定律和运动学公式解决简单的力学问题．
2.理解产生超重、失重现象的条件和实质。
【核心素养发展】
核心知识
1.理解产生超重、失重现象的条件和实质。
2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤．
核心能力
1.通过观察分析实验概括出发生超重、失重现象的条件及实质，培养观察、分析、概括能力。
2.通过对超重、失重问题的研究，领略提问、猜想、计划、验证、论证等物理研究方法。
3.帮助学生提高信息收集和处理能力，分析、思考、解决问题的能力和交流、合作能力．
科学品质
1.培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力．
2.领悟“学以致用”的思想，有将物理知识应用于科学技术、生产和生活实际的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题．
【教学重点】
发生超重、失重现象的条件及本质．
【教学难点】
发生超重、失重现象的条件及本质．
应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤
【教学方法】教师启发、引导学生思考，讨论、交流学习成果。探究法、讨论法、实验法。
（一）新课导入
上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况．这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题．
（二）新课内容
一、重力的测量
如果物体受力平衡，物体将做匀速直线运动或静止，我们可以利用平衡条件来测量物体的重力，具体的方法很简单，我们将待测物体悬挂或放置在测力计上，使物体处于静止状态，这时物体所受的重力和测力计的示数相等。
二、超重现象和失重现象
合作实验过程
1.一位同学，另一位同学说出体重计的示数．
2.
甲由蹲姿突然站起时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
3.
甲由站姿突然下蹲时，体重计的示数是否变化?怎样变化?
同学们会观察到的现象
1.
甲站在体重计上静止时，示数不发生变化。
2.甲由蹲姿突然站起时，体重计的示数发生了变化，示数变大．
3.
甲由站姿突然下蹲时，体重计的示数发生了变化，示数变小了．
为什么会这样，这是什么现象？
我们都知道，重力G＝mg，与物体的运动状态无关，当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，示数发生变化，只是因为人对体重计的作用力发生变化。下面我们来说一下这两个现象。
（1）超重现象：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。
判断物体处于超重状态的方法是：物体具有竖直向上的加速度。
物体的运动状态可能是：向上加速或向下减速
（2）失重现象：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。
判断物体处于失重状态的方法是：物体具有竖直向下的加速度。
物体的运动状态可能是：向下加速或向上减速
（3）完全失重现象：物体向下的加速度等于重力加速度，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零。
三、例题
在升降机（电梯）中测人的体重，已知人的质量为40kg，升降机加速度的大小为2.5m/s2
,根据下列五种情境,求人对体重计的压力分别是多少？（g取10
m/s2)
情境一：升降机匀加速上升；
情境二：升降机匀减速上升；
情境三：升降机匀加速下降；
情境四：升降机匀减速下降；
情境五：升降机自由下落。
教师示范情境一：
解：对人受力分析如右图所示：
人的重力G=mg=400N
当升降机匀加速上升时，根据牛顿第二定律可知：
F-mg=ma
F=mg+ma=500N
根据牛顿第三定律可知：
测力计对人的支持力与人对体重计的压力大小相等。
测力计的示数为500N。
学生自主解其他情境。
四、[课堂训练]
1．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
答案：D
2．如图4—7，4所示，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁片，质量为m，整个装置用轻绳悬挂于O点．当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为(
)
A．F：mg
B.MgC．F：(M+m)g
D．F>(M+m)g
答案：D
3．在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是
(
)
A.读数偏大，表明装置加速上升
B．读数偏小，表明装置减速下降
C.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动
D．读数准确，表明装置匀速上升或下降
答案：C
五、板书设计
超重和失重
1.超重：当物体加速度方向向上时，物体处于超重状态
物体的运动情况：加速上升或减速下降
2.失重：当物体加速度方向向下时，物体处于失重状态
物体的运动情况：减速上升或加速下降
3.完全失重：物体下落的加速度等于重力加速度
4.实质：对支持物的压力和对悬挂物的拉力发生变化，而物体实际重力不发生变化
六、作业布置
课堂作业：课本p108全部
七、小结
对于超重和失重这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了(甚至消失了)，地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化．即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小．当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系．超(失)重现象是指物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于(小于)重力的现象．
“超重“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向．