7.超重与失重（表格式教学设计）物理教科版2019必修第一册

第7节 超重与失重 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第7节 超重与失重 教学 目标 物理观念 通过“超重”和“失重”内容的学习过程,引导学生归纳得出本节课的内容是应用牛顿运动定律来解决生活中的实际问题,由此逐步提升学生“运动与相互作用”的物理观念。 科学思维 通过观察电梯内体重计示数的变化,引导学生分析产生超重和失重现象的条件,使用牛顿运动定律对超重和失重现象进行动力学原因的分析,进而理解超重和失重现象的本质。 科学探究 通过布置课前小任务-“拍摄电梯内体重计示数的变化”,让学生参与实验设计和实验器材的安装并完成实验,获取真实的数据,认识超重和失重现象,提升学生的科学探究能力。 科学态度 与责任 通过分享交流,引导学生了解超重和失重在各个领域中的应用,鼓励学生利用已有的知识分析解释生活中的现象,对于存在的问题敢于质疑,并提出基于证据的合理解释,从而激发学生的学习热情和兴趣,形成良好的科学态度与社会责任。 教学 重难点 1.熟练掌握测量重力的两种方法(重点)。 2.掌握什么是超重和失重现象,理解超重和失重现象的本质(重点)。 3.会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？ 学生观看视频，思考并回答问题。 新课讲授 一、视重与实重 教师：视重：测力计的示数反映了物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力，称为视重。 实重：物体实际的重力大小。静止或匀速状态下，视重=实重。 提问：什么情况下实重与视重不相等呢？ 学生：非平衡状态下，实重与视重不相等。 教师：如图所示 ，选取人为研究对象。人体受到重力mg和体重计对人的支持力 FN，这两个力的共同作用使人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。 小组合作，交流讨论，人加速向下运动的过程中，比较实重与视重的大小关系。 学生：设竖直向下方向为坐标轴正方向。 人加速向下运动的过程中(如图)，根据牛顿第二定律，有 mg － FN = ma FN = m（g－a）< mg 即体重计的示数所反映的视重（力）＜ 人所受的（实重）重力。 小组合作，交流讨论，人减速向下运动的过程中，比较实重与视重的大小关系。 加速度方向与运动方向相反，有 mg － FN = -ma FN = m（g－a）> mg 即体重计的示数所反映的视重（力）> 人所受的（实重）重力。 学生思考并回答问题。 新课讲授 二、超重与失重 教师：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（overweight）现象。播放视频。 请结合图片内容，说说超重现象有什么特征？ 学生：物体加速度向上，视重变大，实重不变。 教师：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（weightlessness）现象。 请结合图片内容，说说失重现象有什么特征？ 学生：物体加速度向下，视重变小，实重不变。 师生：共同归纳超重与失重的本质 1.超重与失重现象仅仅是一种表象，所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变。 2.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化。 思考：以下情况哪种物体处于超重？哪种处于失重呢？ 学生：a方向向上——超重，a方向向下——失重。 教师：引导学生填表。 师生：共同归纳总结 超重：加速度向上的运动现象可以总结为超重现象，其中包括加速上升，减速下降两种运动状态。 失重：加速度向下的运动现象可以总结为失重现象，其中包括加速下降，减速上升两种运动状态。 学生思考并回答问题。 新课讲授 三、完全失重 教师：思考：当电梯以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力是多少？ 学生：由FN = m(g – a)得：FN =0 教师：完全失重：当加速度 a = g时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。 提问：装满水的有孔瓶子自由下落时，瓶子中的水是否喷出？播放视频。 应用1 学生：当瓶子自由下落时，瓶子中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会喷出。但瓶子中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。 教师：应用2——跳楼机超失重体验。播放视频。 应用3——在航天飞机中失重。播放视频。 航天器在太空轨道上绕地球或其他天体运行时，航天器将处于完全失重状态。完全失重时，物体将浮在空中，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮，走路时稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”…… 学生思考并回答问题。 课 堂 练 习 1.(多选)下列有关超重与失重的说法正确的是(　　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下降过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内处于超重状态 D．不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变 答案　BD 解析　体操运动员双手握住单杠吊在空中静止不动时单杠对运动员的拉力等于运动员的重力，运动员既不处于超重状态也不处于失重状态，A错误；蹦床运动员在空中上升和下降过程中都有方向竖直向下的加速度，都处于失重状态，B正确；举重运动员在举起杠铃后静止不动的那段时间内地面对运动员和杠铃的支持力等于运动员和杠铃的重力，运动员和杠铃既不处于超重状态也不处于失重状态，C错误；不论是超重、失重或是完全失重，物体所受的重力都没有发生改变，D正确． 2.(多选)电梯的顶部挂一个弹簧测力计，弹簧测力计下端挂了一个质量为1 kg的重物，电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，在某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N．关于电梯的运动，以下说法正确的是(g取 10 m/s2)(　　) A．电梯可能向上加速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态 B．电梯可能向下加速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态 C．电梯可能向上减速运动，加速度大小为4 m/s2，处于失重状态 D．电梯可能向下减速运动，加速度大小为2 m/s2，处于超重状态 答案　AD 解析　电梯在做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数为10 N，即质量为1 kg的重物重力为10 N，某时刻电梯中的人观察到弹簧测力计的示数变为12 N，属于超重现象，超重时，加速度向上，向上加速和向下减速的加速度都是向上的，由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，解得a＝2 m/s2，A、D正确． 3.在电梯中，把一物体置于水平台秤上，台秤与力传感器相连，电梯先从静止加速上升，然后又匀速运动一段时间，最后停止运动；传感器的屏幕上显示出其所受的压力与时间的关系图像，如图所示(g取10 m/s2)，则： (1)电梯在启动阶段经历了多长时间的加速上升过程？ (2)该物体的重力是多少？电梯在超重和失重时物体的重力是否变化？ (3)算出电梯在超重和失重时的最大加速度分别是多大？ 答案　(1)4 s　(2)30 N　不变　(3) m/s2　 m/s2 解析　(1)由题图可知：电梯在启动阶段经历了4 s加速上升过程． (2)根据题意知，在4～18 s时间内，物体随电梯一起匀速运动，由平衡条件及牛顿第三定律知，台秤受的压力大小和物体的重力相等，即G＝30 N 根据超重和失重的本质知物体的重力不变． (3)超重时：台秤对物体的支持力最大为50 N， 由牛顿第二定律得F合＝ma1，则 a1＝＝ m/s2＝ m/s2，方向竖直向上 失重时：台秤对物体的支持力最小为10 N 由牛顿第二定律得F合′＝ma2，则 a2＝＝ m/s2＝ m/s2，方向竖直向下． 课 堂 小 结 本节课是在学习了牛顿运动定律的基础上,探索和研究超重和失重的问题,目的是深化学生对牛顿运动定律的理解,培养学生科学分析问题的能力。对于超重和失重现象,可以从动力学和运动学两个角度来理解。从运动学来看,当物体加速上升和减速下降时,物体处于超重状态;当物体加速下降或减速上升时,物体处于失重状态。而从牛顿运动定律来看,物体受到的合外力向上时,物体处于超重状态;物体受到的合外力向下时,物体处于失重状态。前者为表象,而后者为本质,两者之间存在着递进关系。通过本节课的研究,学生应从知识的表象递进到知识的本质。 板 书 设 计 第7节 超重与失重 一、视重与实重 1.视重：体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。 2.实重：物体实际的重力大小。 二、超重与失重 1.超重现象 (1)定义：物体对支持物的压力大于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度。 2.失重现象 (1)定义：物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象。 (2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度。 三、完全失重 1.定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态。 2.产生条件：a＝g，方向竖直向下。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节课从实际情境中提取出关键信息,利用牛顿第二定律对电梯上升和下降过程中出现的物理现象作出合理的解释,并能归纳概括出超重和失重的真正原因,实现从现象到本质的跨越。一方面可以提升学生“运动与相互作用”的物理观念,另一方面让学生感受到物理学是一门与自然,生活和技术进步及社会发展有着最为广泛联系的科学,学好物理能为我们的国家和社会贡献自己的一份力量。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $