第六节 失重和超重（表格式教学设计）物理粤教版2019必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“失重和超重”，围绕现象本质、产生条件及视重与实重概念展开，通过播放航天员太空漂浮视频、电梯体重计示数变化图片及弹簧测力计悬挂重物演示实验，连接牛顿运动定律，引发认知冲突，搭建学习支架。 此资料以情境创设激发兴趣，结合理论推导（牛顿第二定律分析）与实验探究（电梯分组实验、完全失重演示），培养科学思维与探究能力，融入航天科技应用案例渗透科学态度与责任，助力学生深化物理观念，为教师提供完整教学流程与实践指导。

第六节 失重和超重（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第6节 失重和超重 教学 目标 物理观念 理解超重和失重现象的本质，掌握产生超重和失重的条件 建立"视重"与"实重"的物理概念，认识加速度方向与重力加速度变化的关系 科学思维 通过理论推导和实验验证，培养运用牛顿运动定律分析实际问题的能力 学会从具体现象中抽象出物理本质，建立物理模型 科学探究 设计电梯运动实验，通过传感器测量数据，探究超重失重现象 培养观察、记录、分析实验现象的科学探究能力。 科学态度 与责任 激发对航天科技的兴趣，培养严谨求实的科学态度 认识超重失重知识在航空航天中的重要应用，增强科技兴国的责任感 教学 重难点 教学重点： 1. 超重和失重现象的产生条件及本质 2. 运用牛顿运动定律解释超重失重现象 。 教学难点： 1. 理解"视重"与"实重"的区别 2. 加速度方向与超重失重现象的对应关系 。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 1. 创设情境展示： 播放航天员在太空舱中漂浮的视频 展示电梯上升启动和下降制动时体重计示数变化的图片 提问："这些现象背后隐藏着什么物理规律？" 2. 演示实验激趣： 用弹簧测力计悬挂重物，快速上升和下降 引导学生观察测力计示数变化 提出问题："为什么示数会发生变化？物体的重力改变了吗？" 观看视频和图片，感受超重失重现象 观察演示实验，记录观察到的现象 思考并讨论：重力是否真的发生了变化？ 通过震撼的太空视频和熟悉的电梯情境，激发学生学习兴趣，引发认知冲突，为新课学习做好铺垫 新课讲授 一、认识视重与实重 1. 概念讲解： 明确实重（真实重力G=mg）与视重（测力计示数F_N）的区别 强调视重是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 2. 实例分析： 分析静止时：F_N = mg 分析电梯加速上升时：F_N > mg 分析电梯加速下降时：F_N < mg 3. 引导归纳： 视重变化≠重力变化 视重变化与加速度方向有关 理解并区分实重与视重概念 分析不同情况下视重的变化 记录关键结论 建立正确的物理概念，为理解超重失重现象奠定理论基础 新课讲授 二、探究超重现象 1. 理论推导： 以电梯加速上升为例，运用牛顿第二定律推导： F_N - mg = ma → F_N = mg + ma 强调F_N > mg，这就是超重现象 2. 实验验证： 组织学生分组实验：用体重计在电梯中测量 指导记录数据：加速上升时示数变化 3. 现象拓展： 举例：蹦极下降过程、飞机起飞时 引导学生找出共同特征：具有向上的加速度 参与理论推导，理解超重的本质 分组进行电梯实验，记录数据 分析生活实例，总结超重条件 通过理论推导与实验验证相结合，让学生深刻理解超重现象 新课讲授 三、探究失重现象 1. 理论推导： 以电梯加速下降为例，运用牛顿第二定律推导： mg - F_N = ma → F_N = mg - ma 强调F_N < mg，这就是失重现象 2. 实验验证： 继续电梯实验：测量加速下降时示数变化 指导记录数据并分析 3. 完全失重： 当a=g时，F_N=0，这就是完全失重 展示水瓶自由下落时水不流出的实验 4. 现象拓展： 举例：跳伞初期、游乐场"跳楼机" 引导学生找出共同特征：具有向下的加速度 参与失重现象的理论推导 完成失重实验，记录分析数据 观察完全失重实验，感受物理规律 总结失重现象的产生条件 通过层层递进的探究，让学生掌握失重现象的本质特征 新课讲授 四、规律总结与应用 1. 规律总结： 超重条件：加速度方向向上（与重力方向相反） 失重条件：加速度方向向下（与重力方向相同） 完全失重：a=g，方向向下 2. 科技应用： 介绍航天训练中的超重失重模拟 讲解宇航员在太空中工作的物理原理 强调科学研究的重要性 完成对比表格，系统掌握知识 参与讨论，解释各种超重失重现象 了解航天科技，激发科学兴趣 通过系统总结和实际应用，帮助学生构建完整的知识体系，培养科学素养 课 堂 练 习 一、单选题 1．在阿塞拜疆巴库举行的2021年蹦床世锦赛中，中国选手严浪宇斩获男子网上个人金牌，曹云珠摘得女子网上个人银牌。蹦床模型如图所示，下列关于运动员的描述正确的是（　　） A．离网下降的过程中一直处于失重 B．离网上升的过程中一直处于超重 C．触网下降的过程中一直处于失重 D．触网上升的过程中一直处于超重 【答案】A 【详解】AB．离网运动阶段，运动员只受重力作用，具有竖直向下的加速度，处于失重状态。故A正确；B错误； CD．触网运动阶段，运动员受重力和弹力共同作用，由牛顿第二定律可知，其加速度方向与合力方向一致，即重力大于弹力阶段加速度竖直向下，重力小于弹力阶段加速度竖直向上。故CD错误。 故选A。 2．在2018年印尼雅加选亚运会上，中国撑杆跳运动员李玲获得撑杆跳金牌，图为她在比赛中的几个画面．下列说法中正确的是（  ） A．她在助跑过程中，一定做匀加速直线运动 B．她在上升过程中，处于失重状态 C．她在下落过程中，处于失重状态 D．她过最高点时的速度为零 【答案】C 【详解】她在助跑过程中，不一定做匀加速直线运动，选项A错误；她在上升过程中，先加速后减速，先超重后失重，选项B错误；她在下落过程中，加速度向下，处于失重状态，选项C正确； 她过最高点时的还有水平速度，则速度不为零，选项D错误；故选C. 3．如图，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块；木箱静止，此时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上。则（　　） A．弹簧的弹力大于物块重力 B．弹簧的弹力等于物块重力 C．物块处于超重状态 D．物块处于失重状态 【答案】A 【详解】AB．木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力、弹簧的弹力与物块的重力，即 A对B错； CD．分析超重与失重的产生原因可知：当有向上的加速度，物体对接触面的压力大于物体的真实重力时，物体处于超重状态；当物体有向下的加速度，对接触面的压力小于物体的真实重力时，物体处于失重状态。本题中物块没有加速度，所以不是超重、失重现象，CD错误。 故选A。 4．如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力），到回到出发点的过程中，下列说法正确的是（　　）    A．上升过程A、B处于超重状态，下降过程A、B处于失重状态 B．上升和下降过程A、B两物体均为完全失重 C．上升过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 D．下降过程中A物体对B物体的压力大于A物体受到的重力 【答案】B 【详解】AB．上升和下降过程A、B两物体均只受重力，处于完全失重状态，故A错误，B正确； CD．上升过程中和下降过程A物体对B物体的压力均为零，故CD错误。 故选B。 5．如图所示，甲中小球用轻绳系在轻支架上，轻支架固定在台秤的秤盘上；乙中小球用轻绳系在天花板上，已知，两小球全部浸没在水中，甲乙两图中除了小球系的位置不同，其他全部相同．设甲图未剪断轻绳时台秤示数为 ，剪断后小球在水中运动时台秤示数为 ，乙图未剪断轻绳时台秤示数为 ，剪断后小球在水中运动时台秤示数为 ，以下正确的是（    ） A． B． C．   D． 【答案】A 【详解】以容器和球组成的整体研究对象，将细线割断，在球下沉的过程中球加速下降，加速度方向向下，存在失重现象，而球下降留下的空位由水来填充，所以相当一个与球同样大小的水球向上加速运动，存在超重现象，由于同样体积的小球质量大于水球的质量，所以整体存在失重现象，台秤的示数小于系统总重力，台秤的示数减小，即 而 故 故选A。 二、多选题 6．沼泽地的下面蕴藏着丰富的泥炭，泥炭的纤维状和海绵状的物理结构导致人在其上面行走时容易下陷（设在下陷过程中，泥炭对人的阻力不计）。如果整个下陷的过程是先加速运动再减速运动，那么，下列说法中正确的是（　　） A．在加速向下运动时，人对沼泽地的压力大于沼泽地对人的支持力 B．在减速向下运动时，沼泽地对人的支持力大于人的重力 C．在整个运动过程中，人先处于超重状态，后处于失重状态 D．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力 【答案】BD 【详解】A．在加速向下运动时，加速度向下，所以重力大于沼泽地对人的支持力，但是人对沼泽地的压力和沼泽地对人的支持力属于相互作用力，相等，A错误。 B．在减速向下运动时，加速度向上，所以沼泽地对人的支持力大于人的重力，B正确。 C．在整个运动过程中，先加速运动再减速运动，所以加速度先向下再向上，所以先失重再超重，C错误。 D．在整个运动过程中，人对沼泽地的压力大小总是等于沼泽地对人的支持力，D正确。 故选BD。 7．如图是我国“美男子”长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景，宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B．飞船加速下落时，宇航员处于失重状态 C．飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力 D．火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力 【答案】BC 【详解】火箭加速上升时，加速度向上，对宇航员有 即 所以宇航员处于超重状态，上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力大于重力，加速下落时，加速度向下，对宇航员有 即 所以宇航员处于失重状态，落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力。 故选BC。 8．游乐园中，游客乘坐能加速或减速运动的升降机，可以体会超重与失重的感觉．下列描述正确的是（   ） A．当升降机加速上升时，游客是处在失重状态 B．当升降机减速下降时，游客是处在超重状态 C．当升降机减速上升时，游客是处在失重状态 D．当升降机加速下降时，游客是处在超重状态 【答案】BC 【详解】A．当升降机加速上升时，乘客有向上的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的。此时升降机对乘客的支持力大于乘客的重力，所以处于超重状态，A错误。 B．当升降机减速下降时，具有向上的加速度，同理此时乘客也处于超重状态，B正确。 C．当升降机减速上升时，具有向下的加速度，是由重力与升降机对乘客支持力的合力产生的，所以升降机对乘客的支持力小于乘客的重力，此时失重，C正确。 D．当升降机加速下降时，也具有向下的加速度，同理可得此时处于失重状态，D错误。 故选BC。 三、解答题 9．升降机以0.5m/s2的加速度匀减速上升，站在升降机里的人的质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？ 【答案】475N；475N 【详解】对人受力分析，受向下的重力和向上的支持力，则由牛顿第二定律可知 mg- FN=ma 解得 FN=mg-ma=475N 根据牛顿第三定律可知，人对升降机地板的压力是 FN＇=FN=475N 如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是475N。 10．如图所示，位于张家界武陵源风景名胜区的百龙天梯，修建于垂直的悬崖峭壁之上，垂直落差三百多米，是世界上最高的电梯之一（为方便计算，假设该电梯的高度为）。一名游客将一块电子秤（显示受到的压力大小，单位：N）放在电梯的水平地板上，自己站在电子秤上，通过电子秤的示数结合自己的体重去了解电梯运行时加减速的情况。已知电梯从地面静止开始，竖直向上匀加速运动，接着匀速运动，最后匀减速运动到达电梯的最高点，到达电梯的最高点时电梯速度刚好减为零；在匀减速阶段，电子秤的示数为“591”。电梯可看作质点，重力加速度取，求： （1）电梯运行过程中最大速度的大小； （2）该游客的质量； （3）匀加速阶段，电子秤的示数。 【答案】（1）；（2）；（3）618 【详解】（1）设电梯最大速度为，则有 解得 （2）减速阶段加速度大小为 根据牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可知游客对电梯的压力与电梯对游客的支持力大小相等 解得 （3）加速阶段加速度大小为 根据牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可知电梯对游客的支持力与游客对电梯的压力大小相等 解得 即匀加速阶段，电子秤的示数为“618”。 课 堂 小 结 板 书 设 计 §4.6 失重和超重 一、基本概念 实重：G = mg（不变） 视重：F_N（测力计示数，可变） 二、超重现象 条件：加速度方向向上 表现：F_N > G 实例：电梯加速上升、飞机起飞 三、失重现象 条件：加速度方向向下 表现：F_N < G 实例：电梯加速下降、蹦极下降 四、完全失重 条件：a = g，方向向下 表现：F_N = 0 实例：自由落体、太空航行 五、规律总结 超重失重只与加速度方向有关 与运动方向无直接关系 作业 布置 1. 基础题：教材第88页练习第1、2题 分析电梯运行中各阶段的超重失重情况 2. 分析题： 解释为什么在游乐场的"大摆锤"项目中，人在最高点时会有强烈的失重感 分析蹦极运动中超重失重的变化过程 3. 实践题： 乘坐电梯时，用手机加速度传感器测量并记录电梯启动、运行、制动过程中的加速度变化 撰写实验报告，分析观察到的超重失重现象 教学反思 本节课通过航天视频、电梯实验等生动素材，成功创设了富有吸引力的学习情境。学生在探究活动中表现出浓厚兴趣，特别是在电梯实验环节，能够通过亲身感受加深对超重失重现象的理解。理论推导与实验验证相结合的教学策略效果显著，大多数学生能够准确运用牛顿第二定律分析超重失重问题。但在区分"加速度方向"与"运动方向"的关系时，部分学生仍存在混淆，需要在后续教学中通过更多实例加以强化。完全失重概念的理解是另一个难点，通过水瓶自由下落实验的直观演示，有效帮助学生建立了正确的物理图景。整体来看，教学目标达成度较高，学生不仅掌握了基础知识，还对物理学在航天科技中的应用有了更深刻的认识。今后可以进一步引入数字化实验手段，让数据测量更加精确，提升科学探究的严谨性。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $