4.6 超重和失重 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

超重和失重 教学设计 魏晓萌 1、 教学目标 1、 通过体验或者实验，认识超重和失重现象。 2、 通过在电梯里观察体重计示数或其他方式发现超重和失重现象产生的条件，并应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力。 3、 了解超重和失重现象在各个领域中的应用，解释生活中的超重失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任。 二、教学重难点 教学重点：知道超重和失重现象的概念;产生超重和失重的条件;会分析解决超重和失重的实际问题。 教学难点：经历在电梯升降过程中感受到的超重和失重过程,观察并体验超重和失重现象,探究产生超重和失重现象原因,学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。 三、教学过程 (一)新课引入 教师提出问题：如何才能知道我们自己的重力是多少？ 学生：体重计测量。 教师：有哪位同学可以说一下具体操作方式，或者思考一下还有没有不一样的方式测量重力？ 学生A:我们可以用体重计测量自己的质量，测量方法是：轻轻的站在体重计上，保持静止，等体重计示数稳定后读数，用体重计示数乘重力加速度g便可以得出自己的重力。 学生B：如果条件允许，我们可以使用一个大型的弹簧测力计，通过读数，直接测量自己的重力。 教师：两位同学的回答非常棒，分别给我们提供了不一样的测量自身重力的方法，相信大家的想法也是一样的。 在两位同学描述的测量步骤中，都提到了“保持不动”、“等示数稳定后读数”，这是为什么呢？ (二)新课讲授 请学生结合牛顿运动定律，思考以下问题，请同学回答： 1、 使用体重计时，为什么要保持不动，等稳定后读数才准确？ 2、 在体重计上下蹲时，体重计的示数为什么会变化，会怎么变化？ 请同学回答问题： A同学：使用体重计时，站在体重计上保持不动，才能达到受力平衡的状态，人体受到的重力和支持力才相等，根据牛顿第三定律，体重计受到的压力和体重计对人体的支持力相等，等于人体重力。 教师：这位同学回答的非常正确，体重计显示的示数大小等于人体对体重计的压力，这称为视重。只有人体受力平衡时，视重与人体的重力才是大小相等的。第二个问题呢？ B同学：在体重计上下蹲时，分析人体的运动状态可以得知，人体由静止开始加速向下运动才能蹲下，这个过程人应该对体重计的压力变大了，所以在下蹲时体重计的示数应该变大。 C同学：我觉得B组同学分析的不对，人体下蹲时加速向下，根据牛顿第二定律F=Ma，人体所受的合外力向下，所以人体受到的重力大于支持力，根据牛顿第三定律，体重计受到的压力小于重力，所以示数应该小于重力。 教师总结：根据这几位同学的回答，能感觉出来大家都经历了一次头脑风暴，到底哪个同学的结果是正确的呢？接下来的这个视频将会为大家揭晓。 从视频中我们能够看到，下蹲的时候体重计的示数由人的质量数先变小、后变大、再变小直至恢复人的质量，起立的时候体重计示数先变大、后变小、再变大直至恢复人的质量数，刚才C同学的结果非常接近正确答案了，如果思考的在全面一些那就更好了。 教师提出问题：为什么在下蹲的时候，体重计的示数会出现这样的变化呢？请大家分组讨论，利用已经学过的牛顿运动定律，解释这种现象的产生。 学生分组讨论，小组代表回答问题： A组：人体下蹲时，首先会有一个向下加速的过程，根据牛顿第二定律，有mg-FN=ma，所以FN=m(g-a)<mg，即体重计的示数所反映的示数（视重）小于人所受的重力。 教师补充：这种情况，物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。 B组：人体下蹲时，向下加速后还会有一个向下减速的过程，根据牛顿第二定律，有FN-mg=ma，所以FN=m(g+a)>mg，即体重计的示数所反映的示数（视重）大于人所受的重力。 教师补充：这种情况，物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。 教师提问：经过同学们得出的结论，我们可以知道，人的运动状态对体重计上显示出的结果是有影响的，那么，如果站在体重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上的示数就不会变化吗？ 学生：人和体重计一起运动的时候，示数应该也会变化。 教师：非常好，如果在电梯地板上放一台体重计，站在体重计上，那么，电梯在启动、制动和运行的过程中体重计示数是如何变化呢？请同学独立思考，完成以下表格： 电梯运行 超失重状态 受力情况 加速度方向 速度方向 运动状态 上乘电梯 下乘电梯 学生独立思考，完成表格内容，学生成果展示： 电梯运行 超失重状态 受力情况 加速度方向 速度方向 运动状态 上乘电梯 超