高中物理超重和失重教案

超重和失重
教学目标：
一、知识目标：
1：知道什么是超重和失重现象
2：运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。

3：知道超重和失重的条件
二、能力目标：
培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。

三、德育目标：
渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。

教学重点：
超重和失重的实质
教学难点：
在超重和失重中有关对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算。

教学方法：
实验法、讲练法
教学用具：
弹簧秤、钩码、投影仪、投影片、台秤（演示和支持力压力有关的现象）课时安排
1课时
教学步骤：
（引入）视频引入；或实验引入（用弹簧测量计和台秤）
（若有视频资料）自从人造地球卫星和宇宙飞船发生成功以来，（若无视频资料）有孔的饮料瓶，当饮料瓶自由下落时水不会流出？这现象就属于超重和失重现象，人们经常谈到超重和失重，那么：什么是超重和失重呢，本节课我们就来研究这个问题。

（再做一次演示实验）
静止：弹簧测量计的示数等于钩码的重力大小
当释放右边的重物时：弹簧测量计的示数大于钩码的重力的大小
（教师）如果我们此时仍然看弹簧测量计的示数作为钩码的重力大小，
那么“看起来的重力”（叫视重）就比实际重力大，这种现象在物理中
叫做超重。

一、超重
1、定义：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
情况称为超重现象。

（问1）为什么此时的拉力比静止时拉力要大？让我们一起来分析
（教师）如图中，重物在重力和拉力的作用下一起做加速度大小相同的
加速运动，重物向下加速，而弹簧测量计和钩码在拉力和重力作用下一起
向上作加速运动。

（分析）对物体受力分析可知，T—G=ma,所以：T=ma+G，因此拉力大于物体的重力，所以弹簧测量计的示数大于重力；再从过程分析看，物体加速向上运动，加速度向上，合力方向向上，拉力大于重力。

而物体重力未发生任何变化。

（问2）起重机在吊起重物时，有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因？
（过）超重现象在日常生活中很多，很多同学都有这样的感受，当站在电梯向上启动时，我们有种头晕的感觉，而此时放一台秤在你的脚下时，台秤的示数会比你的体重大，这种现象也是超重现象。

能说明这个问题吗？
（分析）对电梯上的人受力分析，N—G=ma ,所以N=G+ma ，因此支持力比物体的重力大，所以台秤的示数比我们平时的体重大（注意：物体的重力没有发生任何变化）（也是超重现象）；从运动状态分析，物体的加速度仍然向上。

我们可以用小台秤演示一下
（演示实验）台秤上匀速和加速测量物体的重力的比较
归纳：物体都有向上的加速度时，它们对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于自身的重力，物理中把这种现象叫超重现象。

注意：发生超重现象时物体的重力并没有发生变化；物体可能的运动状态（加速上升或减速下降）
练习：
a：用投影品出示例题1：
升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升，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？
b：分析题意：
1）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，为了能够用牛顿第二定律，应该把人作为研究对象。

2）对人进行受力分析：
人在升降机中受到两个力：重力G和地板的支持里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。

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

c：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＝500N
d：比较前边两种情况下人对地板的压力大小，得到人对地板的压力跟物体的运动状态有关。

e：总结：升降机加速上升的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的重力大，我们把这种现象叫超重。

那么：在什么情况下产生超重现象呢？
（3）用投影片出示练习题：
一个质量是40kg的物体，随升降机一起以2m/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？
学生自己分析得到：此时人对升降机地板的压力F＝480N，大于人的重力400N，即也产生了超重现象。

（过）用类比法得到失重现象
二、失重现象
1、定义：当物体有向下的加速度时，它对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物重的现象叫失重现象（包括匀减速上升，匀加速下降）。

2、理解：
a、产生失重时，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。

b、当物体有向下的加速度且a＝g时，产生完全失重现象；
（问3）日常生活中有没有遇到失重情况
（学生）电梯刚下降时;电梯上升要道目的地时（即上升减速时）
4、巩固训练：
例1：关于电梯的几种运动中，支持力的变化情况如何？
（1）电梯整个上升过程中加速上升（超重）匀速减速上升（失重）（2）电梯在整个下行过程中加速下降（失重）匀速减速下降（超重）思考：一个在地面上能举起100千克质量的运动员在一个加速向上运动（a=0.5g）的电梯上能举起多大的质量的杠铃？若匀加速下降的电梯中呢？
例2：一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为µ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

一根劲度系数为k 的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙壁上，开始时弹簧的伸长为x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动。

关键：物体对升降机的压力减小时，物体的最大静摩擦力减小时物体才能被拉动；所以当物体做向下的加速或向上的减速运动时，才能被弹簧拉动。

具体数据：kx=µN时物体开始被拉动，对物体受力分析，G—N=ma,
a=(G—N)/m=(mg-kx/µ)/m=g—kx/µm
所以：a＞g—kx/µm
5：解答本课上的思考与讨论：
三、小结：
1：叫超重；叫失重；叫完全失重。

2、产生超重、失重及产生完全失重的条件分别是什么？
3、产生超重和失重时，重力、压力、拉力变化的是什么？不变的是什么？ 强调在超重和失重现象中重力始终不变
四、作业：
课本练习六
五、板书设计：
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧=⎩⎨⎧与钟离的大小关系改变或）只是（）重力不变（实质时，产生完全失重。

度，且）当物体有向下的加速（度时，产生失重；）当物体有向下的加速
（度时，产生超重；）当物体有向上的加速（产生条件失重
超重超重和失重超重和失重压拉F F g a 21321。