高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重教案设计

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第5节 超重与失重教案设计，共7页。教案主要包含了物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，教学重点，教学难点，导入新课，新课讲授等内容，欢迎下载使用。


超重与失重是高中物理学过程中应用分析现象的实际案例，通过本节的学习，既能进一步巩固学生学习过的受力分析，又能对牛顿运动定律有更深入、更本质的理解，还能增强物理知识与日常生活的联系，培养有助于培养学生分析解决实际问题的能力。
【物理观念】能理解牛顿运动定律的内涵，能分析超重和失重现象，知道单位制的意义及国际单位制中的力学单位；能利用牛顿运动定律解释生产生活中的相关现象、解决一些实际问题。
【科学思维】能用牛顿运动定律相关的证据表达自己的观点；能从不同的角度解决动力学问题，具有质疑和创新的意识。
【科学探究】经历实验探究的过程，观察并体验超重和失重现象；学习科学探究的方法，进一步学会运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
【科学态度与责任】将物理知识与生活现象紧密联系，让学生学会观察生活，知道物理就在身边。
【教学重点】理解超重和失重的含义以及产生超重和失重现象的条件
【教学难点】运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对生产生活中的超失重现象进行分析推理，并解决相关现象。
【导入新课】
（以“对杨利伟升空时的采访”为导入，引出本节主题。）
记者：当你乘坐飞船升空时，你有什么感觉？
杨利伟：感觉有载荷，就是胸部受到压力。
记者：什么时候感觉到失重？当时感觉怎么样？
杨利伟：在船箭分离时，突然感觉身体被抛了一下，就飘了起来。
支持力F
压力F’
思考：上面对话中的“有载荷”、“有压力”、“失重”等情况是怎样产生的呢？
【新课讲授】
一、对视重的理解
（知识铺垫“台秤的读数与物体重力的关系”）
1、压力与支持力是作用力与反作用力
2、读数 = 压力 = 支持力
F
G
3、视重：当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数视为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力。
4、支持力F与重力G是平衡力
静止状态的物体，视重（示数）=重力
二、 “电梯实验”，引出超失重概念及条件。
播放电梯实验视频。观察并记录电梯运行过程中，台秤示数的变化情况。
根据电梯的运行情况，截取相应阶段的视频，将数据记录到表格中。
（1）电梯静止时，读出同学的体重535N。
（2）电梯加速上升时，读出同学的体重567N。
（3）电梯匀速上升时，读出同学的体重535N。
（4）电梯减速上升时，读出同学的体重500N。
（5）电梯加速下降时，读出同学的体重500N。
（6）电梯匀速下降时，读出同学的体重535N。
（7）电梯减速下降时，读出同学的体重570N。
观察表格中数据，得出超重、失重定义。
1.超重：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象。
2.失重：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象。
根据表格，总结得出发生超失重现象的条件。
3.当加速度方向竖直向上时，产生超重现象。
4.当加速度方向竖直向下时，产生失重现象。
思考：为什么会出现这种现象呢？（接下来理论分析进行验证）
5.理论分析：人在电梯中的受力情况
N
G
（1）向上运动
eq \\ac(○,1)静止或匀速时
a
N
G
a=0时，合力为零，则：N=G

eq \\ac(○,2)加速时
a向上时，合力向上，N-G=ma ，N=G+ma>G 【超重】
a
N
G
eq \\ac(○,3)减速时
a向下时，合力向下，G-N=ma ，N=G-maN
G
（2）向下运动
eq \\ac(○,1)静止或匀速时
a
N
G
a=0时，合力为零，则：N=G
eq \\ac(○,2)加速时
a
N
G
a向下时，合力向下，G-N=ma ，N＝G－ma eq \\ac(○,3)减速时
a向上时，合力向上，N-G=ma ，N=G+ma>G 【超重】
a
N
G
向上加速时
向下减速时
a
N
G
6、总结超失重条件及本质
超重时：
超重的原因：物体具有竖直向上的加速度，与物体的运动状态无关。
向上减速时
a
N
G
a
N
G
向下加速时
实质：物体处于超重状态时，物体的重力并没有发生变化，只是因为竖直方向上有向上的加速度，物体对水平支持物的压力（或对悬挂物的拉力）相对平衡状态时增大了，出现了 “视重”大于“实重” 的现象。
失重时：
失重的原因：物体具有竖直向下的加速度，与物体的运动状态无关。
a=g
N
G
实质：物体处于失重状态时，物体的重力并没有发生变化，只是因为竖直方向上有向下的加速度，物体对水平支持物的压力（或对悬挂物的拉力）相对平衡状态时减小了，出现了“视重”小于“实重”的现象。
思考：若人站在升降机里和升降机一起以重力加速度g下降，测力计的示数是多少？
分析：以人为研究对象，人受到重力Ｇ和支持力Ｆ作用。根据牛顿第二定律得
G - F = mα=mg,由此可得支持力F＝０。根据牛顿第三定律，人对地板的压力
也是０，测力计的示数是０。
根据该思考，得出完全失重的定义。
7. 完全失重：当物体对支持物（或对悬挂物的拉力）等于零时，我们称物体处于完全失重状态。
原因：物体竖直向下的加速度等于重力加速度。
8.完全失重实验
侧面有一个洞的水瓶里面装满水，让水瓶做自由落体运动，水会不会从洞中射出来？为什么？
当杯子自由下落时，杯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。但杯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。
三、实验小结
1.超重、失重定义。
2.超重现象与失重现象的产生条件。
3.超重现象与失重现象产生原因和实质。
4.什么是完全失重。
5.不论是超重、失重，还是完全失重，物体本身受到的重力不变，这些现象反映的是重力作用效果的变化。
运动情况
视重（FN ） /N
FN与mg的大小关系
静止
535
FN=mg
加速上升
567
FN＞mg
匀速上升
535
FN=mg
减速上升
500
FN＜mg
加速下降
500
FN＜mg
匀速下降
535
FN=mg
减速下降
570
FN＞mg
运动情况
视重（FN ） /N
FN与mg的大小关系
加速度方向
静止
535
FN=mg
a=0
加速上升
567
FN＞mg
向上
匀速上升
535
FN=mg
a=0
减速上升
500
FN＜mg
向下
加速下降
500
FN＜mg
向下
匀速下降
535
FN=mg
a=0
减速下降
570
FN＞mg
向上