超重与失重教学设计

一、教材分析

新旧教材在“超重与失重”的章节安排上有较大的差异，比如新教材提出“视重”的概念，二老教材未提出。

旧版教材在“超重失重”是作为牛顿运动定律解决问题（二）中的一个例子，内容上只举了一个电梯中的例题，在例题分析中引出“超重”和“失重”的概念。

新教材是单独的一节，有非常完整的教学流程，以实验中发现的问题引入，概念辨析，例题分析，思考与讨论，练习与应用，和实际生活结合非常紧密，特别是练习与应用，每一个题目都是发生在具体的生活场景里，学生需要用物理概念和计算来解决这些情景中的问题。

二、学情分析

学生学完匀变速运动规律，重力弹力摩擦力，以及牛顿运动三定律，在学习“超重与失重”现象时，需要用到匀变速直线运动规律来描述超重失重时的运动情况，需要对物体进行受力分析，还需要用牛顿第二定律对其受力列式分析，学生在掌握这些知识的基础上，有能力学习和分析“超重与失重”现象的运动学规律和力学本质。

三、教学目标设计

①超重和失重的概念

②超重和失重的运动学特征

③超重和失重的力学本质

④完全失重现象

四、教学流程设计

第一部分：引入设计

引入“超重与失重”现象，可以用多种方式，例如视频图片的观看，或者是演示实验，学生参与实验，关键是把“超重与失重”的现象呈现出来，让学生们能观察到。分别是物体对支持物的压力以及物体对悬挂物的拉力不等于物体重力的现象，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力，称为超重；物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力，称为失重。

物体对悬挂物的拉力              物体对支持物的压力

提出学习目标：

什么是超重和失重？什么情况下会出现超重和失重？为什么会出现超重和失重？

第二部分：教学过程设计

提出“视重”和“实重”的概念：物体对悬挂物的拉力或物体对支持物的压力

①为什么物体对弹簧测力计的示数等于物体的重力呢？

证明得出：只在平衡状态下“视重”=“实重”

物体静止：

根据牛顿第三定律：

综上：

同理可证明：

在平衡状态下，台秤的示数等于物体的重力

②用弹簧测力计和钩码完成学生实验，寻找规律，完成表格

合作探究：

器材：弹簧测力计，钩码

任务：1.分工合作，一个做，一个观察，互相交流

2.记录下钩码静止状态下的示数；突然上升，上升突然停止时的示数；突然下降，下降突然停止的示数，并将表格补充完整。

③根据实验回答：什么是超重和失重?

总结实验结果：

物体对支持物的压力，或对悬挂物的拉力大于重力的现象，即“视重”大于“实重”，称为超重。

物体对支持物的压力，或对悬挂物的拉力小于重力的现象，即“视重”小于“实重”，称为失重。

强调：超重或失重的时候，物体实际的重力没有发生变化。

④根据实验回答：什么情况下会出现超重和失重？

超重和失重与速度方向无关，由加速度方向决定。

当加速度a方向向上，即为超重；当加速度a方向向下，即为失重。

⑤根据实验进一步探究：为什么会出现超重和失重？

用牛顿第二定律列式分析

教师引导：

超重受力分析：

合力方向向上

学生自主分析：

失重受力分析：

合力方向向下

小结：超重是视重大于实重，加速度向上，物体可能向上加速或者向下减速；

      失重是视重小于实重，加速度向下，物体可能向上减速或者向下加速。

⑥DIS数据传感器精确分析

⑦例题练习计算，通过实例引入完全失重

物体质量为20kg,g取10m/s²

一、物体以5 m/s²的加速度加速上升时，求视重？

二、物体以5 m/s²的加速度加速下降时，求视重？

三、物体以10 m/s²的加速度加速下降时，求视重？

第三个计算可以引入完全失重的概念，即物体具备向下的加速度g时，处于完全失重状态，视重为0，即物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力为0。

实验演示完全失重现象：

两本书叠在一起自由下落，书之间弹力为0；

自由下落的矿泉水瓶里的水不会喷出来，因为水对瓶壁的压力为0。

第三部分：总结与板书设计

第四部分：课后练习设计

1. 当在盛水的塑料瓶壁上扎一个小孔时，水会从小孔喷出，但释放水瓶，让水瓶自由下落，水却不会从小孔流出。这是为什么？

2. 蹦极是一项极限体育项目。运动员从高处跳下，在弹性绳被拉直前做自由落体运动；当弹性绳被拉直后，在弹性绳的缓冲作用下，运动员下降速度先增加再减小逐渐减为0。下降过程中，运动员在什么阶段分别处于超重、失重状态？

3. 火箭发射时，宇航员要承受超重的考验。某火箭发射的过程中，有一段时间的加速度达到3.5 g，平时重力为10 N 的体内脏器，在该超重过程中需要的支持力有多大？

4. 一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重状态（图4.6-8）。一个可乘坐二十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，到地面时刚好停下。已知座舱开始下落时的高度为76 m，当落到离地面28 m 的位置时开始制动，座舱做匀减速运动。若座舱中某人用手托着质量为0.2 kg 的手机，当座舱落到离地面50 m 的位置时，手的感觉如何？当座舱落到离地面15 m 的位置时，手要用多大的力才能托住手机？

5. 小明住的楼房中有一部电梯，小明用了两种方法估测电梯在加速和减速过程中的加速度。

方法1 用测力计悬吊一个重物，保持测力计相对电梯静止，测得电梯上升加速时测力计读数为G1，减速时为G2。小明了解到该电梯加速和减速过程的加速度大小是相同的。由此，估算电梯变速运动时加速度有多大？

方法2 用手机的加速度传感器测量电梯上升中由起动到停止的加速度。请描述此过程电梯的a-t 图像是怎样的。再用手机实地测一下看是怎样的。