4.6 超重和失重现象公开优质课教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计围绕超重、失重及完全失重现象展开，通过重锤纸带断裂、台秤称重变化、水瓶自由下落无水流出等实验演示导入概念，进而结合电梯运动过程分析加速度与超失重的关系，构建“实验观察-概念定义-原理探究-应用检测”的学习支架。 资料亮点在于以科学探究为核心，通过系列实验（如水瓶失重实验）引导学生自主建构物理观念，结合牛顿定律进行科学推理（如电梯减速下降受力分析），培养科学思维。融入航天员太空生活案例，渗透科学态度与责任，助力教师高效教学，提升学生探究与应用能力。

超重和失重现象教学逐字稿 一、课程导入 师：同学好，请坐。这节课我们来学习超重和失重。 首先看一下学习目标：第一，认识超重、失重、完全失重现象；第二，学会分析并判断超重和失重现象。 二、概念讲解（实验演示） 师：那首先，什么是超重、什么是失重呢？咱通过实验来认识。 师：（拿起重锤连纸带）大家看，这个重锤和纸带处于静止状态，纸带所受的拉力和物体重力是什么关系？ 生：相等。 师：对，相等。那现在我极速向上提纸带——看，绳断了对吧？ 生：嗯。 师：原因就是拉力比物体重力大太多，超过了纸带的承受能力，所以断了。这种现象就叫做超重现象。 师：再看这个重锤，我轻轻一松手，它加速下落。这时纸带受到的拉力比物体重力小，这种现象叫做失重现象。 师：我们再做个和同学配合的实验。小明同学，你来站在台秤上。大家看，现在台秤示数是54，这表示小明同学对台秤的压力，就等于他的体重、他的重力，对吧？ 生：是。 师：台秤示数反映的就是人对台秤的压力，示数变大说明压力变大，示数变小说明压力变小，能明白吗？ 生：能。 师：好，咱开始观察——台秤示数到80了，接着降到35。你们看，刚开始示数到80，他对台的压力比重力大，这种现象就是超重；后来示数降到35，压力比重力小，这就是失重。 师：所以超重和失重的定义是这样的：对支持物的压力或对悬挂物的拉力，比重力大，就是超重现象；比重力小，就是失重现象。大家记一下。 师：还有一种特殊情况，我和小红同学配合演示。大家看，这个水瓶注满水，下面开个小口，有水流出对吧？ 生：是。 师：为什么水流出来？因为液体有重力、有压强，水就从孔里跑出来了。待会小红同学把水瓶举高，让它自由下落，大家观察下落过程中有没有水流出，能听懂吗？ 生：能。 师：小红同学，你站高点，尽量举高水瓶，面朝我。好，开始！ 师：看清了吗？下落的时候有没有水流出来？ 生：没有！ 师：对，完全没有水流出来。为什么？因为水瓶和水一起做自由落体运动，自由落体只受重力，水对瓶壁没有压力，所以水不会流出来。这种现象叫做完全失重。 师：再举个例子，蹦极的时候，人跳离跳台，弹性绳没伸直之前，只受重力，对绳子没有拉力，这也是完全失重。这三个概念清楚了吧？ 生：清楚了。 三、原理探究（电梯实验+例题分析） 师：清楚之后，我们通过电梯里的超失重现象，研究它的根本原因。大家看这个台秤，指针越向下，示数越大，说明物体对台秤的压力越大；指针向上，压力就越小，对吧？ 生：对。 师：现在看电梯的运动过程—— 生：电梯静止，台秤示数2.0千克。准备启动，加速上升（超重），匀速上升；减速上升（失重），静止。准备下降，加速下降（失重），匀速下降；减速下降（超重），静止。 师：没错，整个过程出现了两次超重、两次失重。那为什么会这样呢？我们用例题分析。 师：电梯里，台秤上有个2000克（2千克）的物体，电梯以2米每二次方秒的加速度减速下降。求物体对台秤的压力，以及此时是超重还是失重。 师：首先，物体速度方向向下，做减速运动，加速度方向和速度方向相反，所以加速度向上，对吧？ 生：对。 师：研究对象是这个物体，它受几个力？ 生：两个，重力和支持力。 师：加速度向上，根据牛顿第二定律，合力方向和加速度方向一致，也是向上。所以列方程：支持力N重力mg。N=mg+ma 师：代入数据，m=2kg，g取10m/s²，a=2m/s²，算一下N是多少？ 生：N=mg+ma==24牛。 师：那台秤受到的压力怎么求？ 生：用牛顿第三定律！ 师：非常好！支持力和压力是相互作用力，等大反向，所以压力也是24牛。物体重力是mg=20牛，压力大于重力，这就是超重现象。 师：所以分析思路是：1.确定研究对象，受力分析；2. 判断加速度方向；3. 用牛顿第二、第三定律列方程计算。 师：现在给大家5分钟，完成学案上7个小问题中的前6组，填到表格里，开始！ （5分钟后） 师：都完成了吧？小组之间对一下答案，没问题的话，以小组为单位讨论：超失重的根本原因是什么？也就是由什么判断超失重、谁引起的超失重？ （小组讨论5分钟） 师：时间到，哪组来分享？ 生：我们认为根据加速度方向判断超失重：加速度向上是超重，加速度向下是失重，和速度方向无关。完全失重是加速度向下且等于g（10m/s²）。 师：太对了！这就是超失重的实质。大家看，匀速上升、匀速下降时，加速度为0，压力等于重力，既不超重也不失重；加速上升、减速下降，加速度向上，超重；减速上升、加速下降，加速度向下，失重。 师：从力的角度看：加速度向上时，支持力N=mg+ma，大于重力；加速度向下时，N=mg-ma，小于重力；当加速度向下且a=g时，N=0，就是完全失重。这里要注意：超重、失重时，物体的重力没变，变的是对支持物的压力或对悬挂物的拉力！产生原因就是物体有竖直方向的加速度。 生：明白了。 四、生活应用与拓展 师：我们看个视频，航天员在太空站用筷子夹茶水。大家看，茶水是球形，筷子要拴绳子，不然会飘走。航天员在太空处于完全失重状态，生活看着有趣，但很艰辛——他们要克服全身浮肿、钙流失、肌肉萎缩这些问题，所以航天员是在奉献，甚至可能牺牲，大家要以他们为榜样，认真学习。 师：再看王亚平的“空中气泡”实验：两个气泡没融合，各自漂浮。生活中液体里的气泡会上浮，因为浮力大于重力；但完全失重时，液体上下表面没有压力差，浮力消失，气泡就停在任意位置。 师：完全失重在生活中有应用：比如融化金属做理想滚柱——地面做的滚柱不是绝对球形，磨损率高；太空里液体金属呈绝对球形，做成的滚柱磨损小、寿命长。还能做泡沫金属，在融化的金属里充气，气泡是绝对球形，做成的泡沫金属质量轻、强度够，能用于飞机外壳，减轻飞机重量。 五、课堂检测 师：我们检测一下知识点，看学案第14题—— 1. 人在单杠上静止不动：加速度0，既不超重也不失重。 2. 运动员空中上升、下落：只受重力，加速度g向下，完全失重；所有抛体运动都只受重力，都是完全失重。 3. 举起杠铃后不动：对地面压力大是因为杠铃有重力，不是加速度引起的，所以既不超重也不失重。 4. 物体静止漂浮：浮力等于重力，加速度0，既不超重也不失重。 师：重点说蹦极问题：跳下来后，弹性绳没伸直（O到A），只受重力，完全失重；绳伸直后，弹力逐渐增大——刚开始弹力小于重力，加速度向下，还是失重，速度继续增大；当弹力等于重力时，加速度0，速度最大；之后弹力大于重力，加速度向上，开始超重，速度减小，直到为0。所以B点（弹力等于重力处）速度最大，这点要记清。 六、课堂总结与作业 师：这节课我们学了超重、失重、完全失重，关键是看加速度方向：加速度向上是超重，向下是失重，与速度方向无关。分析方法是数理结合，用牛顿第二、第三定律。 师：课后完成相应作业，下课！ 生：起立，老师再见！ 师：同学们再见！ 学科网（北京）股份有限公司 $