5.5《超重与失重》教学设计7(沪科版必修1)

5.5《超重与失重》教学设计
一、教学目标
1、了解超重和失重现象
2、运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。

3、培养学生分析和解决问题的能力。

二、重点难点
重点：超重和失重
难点：应用
三、教学方法
实验、讲练
四、教学用具
弹簧秤、钩码
五、教学过程
（一）、新课引入
自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。

那么，什么是超重和失重呢，本节课对此作专题研究。

（二）、超重现象
例题1：升降机以0.5 m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的人的质量是50 kg，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？
分析：人和升降机以共同的加速度上升，因而人的加速度是已知的，运用隔离法,以人作为研究对象进行受力分析
人在升降机中受到两个力：重力G和地板的支持力F，升降机地板对人的支持力和人对升降机地板的压力是一对作用力和反作用力，据牛顿第三定律，只要求出前者就可以知道后者。

取竖直向上为正方向，则F支，a均取正值，G取负值，依牛顿第二定律得：
F支－G＝ma
则：F支＝G＋ma
代入数值得F支＝515 N，所以，F压＝F支＝515 N。

问：如果升降机是静止的或做匀速直线运动，人对升降机地板的压力又是多大？
F压＝F支＝mg＝500 N
比较上述两种情况，可以发现当升降级机加速上升时，人对升降机地板的压力大于人的重力。

例题2：
一个质量是40 kg的物体，随升降机一起以2 m/s2的加速度竖直减速下降，求物体对升降机地板的压力大小，是大于重力还是小于重力？
学生分析得到：此时人对升降机地板的压力F＝480 N，也超过人的重力400 N，即产生了超重。

超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象称为超重现象。

超重的动力学特征：支持面(或悬线)对物体的(向上)作用力大于物体所受的重力。

超重的运动学特征：物体加速度向上,它包括可能的两种运动情况: 向上加速运动或向下减速运动。

产生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力
增大。

（三）、失重现象(类比法可以得到)
1、当物体有向下的加速度时，（包括匀减速上升，匀加速下降），F压或F拉小于G，产生失重现象。

2、当物体有向下的加速度且a＝g时，F压＝0或F拉＝0，产生完全失重现象。

失重现象：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象称为失重现象。

失重的动力学特征：支持面(或悬线)对物体的(向上)作用力小于物体所受的重力。

失重的运动学特征：物体加速度向下,它包括可能的两种运动情况: 向下加速运动或向上减速运动。

产生失重和完全失重时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力。

（四）、超重与失重的应用
例题1：某人在a=2 m/s2匀加速下降的升降机中最多能举m1=75kg的物体，则此人在地面上最多可举起多大质量的物体？若此人在一匀加速上升的升降机中最多能举起m2=50 kg 的物体，则此升降机上升的最大加速度为多大？（g=10 m/s2）
解：设此人在地面上的最大“举力”是F，那么他在以不同的加速度运动的升降机中最大“举力”仍为F，以物体为研究对象：
当升降机以加速度a1=2 m/s2匀加速下降时，对物体有：
m1g-F=m1a1F=m1(g-a1)
∴F＝75×（10－2）＝600 N
设人在地面上最多可举起质量为m0的物体
则F＝m0g m0==60 kg
当升降机以a2匀加速上升时，对物体有：
F－m2g=m2a2a2= m/s2
∴升降机匀加速上升的加速度为2 m/s2
例题2：质量为2 kg的物体通过弹簧秤挂在升降机的顶板上，升降机在竖直方向运动时，弹簧秤的示数为16 N，当升降机的速度为3 m／s时，经过1 s，升降机的位移可能为（g 取为10m/s2）
A.8m
B.4m
C.3m
D.2m
解析：弹簧秤的示数小于物体受的重力，说明升降机有竖直向下的加速度，以物体为研究对象，这个加速度的大小由mg-F=ma得
m/s2=2m/s2
计时开始，若升降机正在匀加速下降，则1 s内它的位移是
h1=v0t+at2=(3×1+×2×1) m=4 m
若升降机正在匀减速上升，则1 s内它的位移是
h2＝v0t+at2=(3×1－×2×1) m=2 m
答案：B .D
（五）、课堂小结：
当物体有向下的加速度时，产生超重
超重
超重和实质：重力不变F＞mg
失重
当物体有向下的加速度时，产生失重
失重当物体有向下的加速度，且a=g时，产生完全失重
实质：重力不变，０≤F＜mg
（六）、课外作业：。