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第四章
牛顿运动定律
第六节
失重与超重
乘座过山车，过山车快速向下运动或快速向上冲
乘坐电梯，电梯开始上升或开始下降。
【观察与思考】将重物竖直挂在弹簧测力计上，观察下列情况下弹簧测力计的示数变化：
（1）挂在重物的弹簧测力计静止不动；
（2）将挂着重物的弹簧测力计快速上提；
（3）将挂着重物的弹簧测力计快速下移。
现象：（1）静止时，弹簧测力计示数不变；
（2）快速上提时，弹簧测力计示数先增大后减小；
（3）快速下移时，弹簧测力计示数先减小后增大。
一、失重与超重
1.失重：我们把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称为失重。
2.超重：把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称为超重。
【观察与思考】将重物竖直挂在弹簧测力计上，观察下列情况下弹簧测力计的示数变化：
（1）挂在重物的弹簧测力计静止不动；
（2）将挂着重物的弹簧测力计快速上提；
（3）将挂着重物的弹簧测力计快速下移。
现象：（1）静止时，弹簧测力计示数不变；
（2）快速上提时，弹簧测力计示数先增大后减小；
（3）快速下移时，弹簧测力计示数先减小后增大。
先超重后失重
先失重后超重
提出问题：出现失重现象还是超重现象，究竟取决于什么因素呢？
二、失重和超重现象产生的条件
结论：失重现象与速度方向无关。
【演示实验】在矿泉水瓶的瓶口处开一个小孔和靠近底部开两个小孔，装满水后拧紧瓶盖，观察在下列情况下，矿泉水瓶中的水是否射出。
（1）矿泉水瓶处于静止状态；
（2）将矿泉水瓶往各个方向抛出。
二、失重和超重现象产生的条件
1.当物体加速上升或减速下降时，即有向上的加速度时，物体出现超重现象；
加速上升
减速上升
减速下降
加速下降
超重
失重
失重
超重
2.当物体加速下降或减速上升时，即有向下的加速度时，物体出现失重现象。
二、失重和超重现象产生的条件
【观察与思考】
将挂有重物的弹簧测力计和盘里放有物体的台秤放在电梯里，观察下列情况弹簧测力计和台秤示数。
（1）电梯静止时；
（2）电梯从低层上升到高层的整个运动过程；
（3）电梯从高层上下降到低层的整个运动过程。
总结：
只有在竖直方向有加速度时，才会出现失重和超重现象。
三、失重和超重现象产生的解释
选定竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律：
将重物竖直挂在弹簧测力计上，设重物的质量为
。
（1）若整个装置向下做匀加速运动，加速度大小为
。
根据牛顿第三定律：
得到：
重物对弹簧测力计的拉力：
发生失重现象
三、失重和超重现象产生的解释
选定竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律：
将重物竖直挂在弹簧测力计上，设重物的质量为
。
（1）若整个装置向上做匀加速运动，加速度大小为
。
根据牛顿第三定律：
得到：
重物对弹簧测力计的拉力：
发生超重现象
四、完全失重现象
将重物竖直挂在弹簧测力计上，设重物的质量为
。
（1）若整个装置向下做匀加速运动，加速度大小为
。
重物对弹簧测力计的拉力：
令
，
如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这种情况称为完全失重现象。
四、完全失重现象
练习：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4.6-4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4.6-5，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。《失重与超重》教学设计
教学目标：
知道失重和超重现象，知道运动对物体的受力有影响；
能对失重和超重现象进行分析和推理，理解失重和超重的原因；
会使用基本的仪器进行实验探究，获得实验数据。会应用牛顿运动定律的知识分析和解释失重和超重的原因；
经历科学严谨的探究，知道失重和超重的本质是物体的运动状态发生了改变。
教学重点：
失重与超重的知识构建过程
教学难点：
引起失重和超重的原因及分析
教学方法：
从日常生活的体验与感受提出问题；通过实验探究，分析问题，构建失重和超重的知识。
课时安排：1课时
情境引入：
举例生活中的现象：1.
人起跳过程和从高处跳下；2.
乘快速行驶的汽车，突遇上坡或下坡；3.
游乐园里，乘座过山车；4.乘坐电梯，当电梯开始上升或开始下降。
请问是否有过类似经历，请谈谈有什么感受？（教师引导，让问题集中）
新课教学：
失重和超重现象
【观察与思考】将重物竖直挂在弹簧测力计上，观察下列情况下弹簧测力计的示数变化：（1）挂在重物的弹簧测力计静止不动；（2）将挂着重物的弹簧测力计快速上提；（3）将挂着重物的弹簧测力计快速下移。
现象：（1）静止时，弹簧测力计示数不变；
快速上提时，弹簧测力计示数先增大后减小；
快速下移时，弹簧测力计示数先减小后增大。
分析：静止时，弹簧测力计的示数等于重物的重力；快速上提或下移，测力计示数出现了减小或增大，是重物对测力计的拉力的变化。
失重：我们把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称为失重。
超重：把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称为超重。
失重和超重现象产生的条件
提出问题：出现失重现象还是超重现象，究竟取决于什么因素呢？
【演示实验】在矿泉水瓶的瓶口处开一个小孔和靠近底部开两个小孔，装满水后拧紧瓶盖，观察在下列情况下，矿泉水瓶中的水是否射出。
矿泉水瓶处于静止状态；
将矿泉水瓶往各个方向抛出。
总结：失重现象与速度方向无关。
分析【观察与思考】中的实验：
快速上提弹簧测力计的过程即上升过程分成两个阶段：一是加速上升；二是减速上升。
快速下移弹簧测力计的过程即下降过程分成两个阶段：一是加速下降；二是减速下降。
总结：1.当物体加速上升或减速下降时，即有向上的加速度时，物体出现超重现象；
2.当物体加速下降或减速上升时，即有向下的加速度时，物体出现失重现象。
【观察与思考】将挂有重物的弹簧测力计和盘里放有物体的台秤放在电梯里，观察下列情况弹簧测力计和台秤示数。
电梯静止时；（2）电梯从低层上升到高层的整个运动过程；（3）电梯从高层上下降到低层的整个运动过程。
总结：只有在竖直方向有加速度时，才会出现失重和超重现象。
失重和超重现象产生的解释
将重物竖直挂在弹簧测力计上，设重物的质量为。
（1）若整个装置向下做匀加速运动，加速度大小为。
选定竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律：
得：
根据牛顿第三定律：
重物对弹簧测力计的拉力：，发生失重现象。
（2）若整个装置向上做匀加速运动，加速度大小为。
选定竖直向上为正方向，根据牛顿第二定律：
得：
根据牛顿第三定律：
重物对弹簧测力计的拉力：，发生超重现象。
完全失重现象
1.令，
概念：如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这种情况称为完全失重现象。
2.观看视频：宇航员在宇宙飞船中生活和工作时经历超重和失重两种状态。
练习：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4.6-4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4.6-5，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。
课堂小结：
能解释日常生活中的失重和超重现象，理解失重和超重现象的原因；
会用牛顿运动定律分析失重和超重现象。
课后作业：
第4题
