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2、超重現象和失重現象的概念和原因。【教學難點】(1)準確理解超重、失重和完全失重現象的本質。(2)掌握超重和失重現象不是物體重力發(fā)生了變化,而是物體所受的支持力或拉力發(fā)生了變化。【教學器材】彈簧稱和鉤碼各25套,可樂瓶(開有孔)一個,多媒體課件視頻?!窘虒W方法】實驗探究法、啟發(fā)式教學【教材分析】超重和失重一節(jié)安排在牛頓運動定律之后,是一節(jié)牛頓運動定律 的應用課;從內容組織上講,本節(jié)內容首先從楊利偉和記者的對話切 入,接著用實驗探究引出超重和失重的概念, 然后運用牛頓運動定律 對產生超重和失重現象的條件進行分析推理,再到實際問題中的應 用,符合學生認知規(guī)律?!緦W情分析】通過前面對“牛頓第二定律”的

3、學習,學生對解決物體做勻 變速直線運動的問題已有所了解, 但對定律的運用還不是很熟練,很 難從理論上自主地得到超重、失重現象的運動學特征。學生在學習超 重和失重現象時會容易把生活中說的有些“超重”與物理學上的超 重混為一談,把物理學上的失重誤認為是物體“失去重力”; 容易把 超重、失重現象的運動學特征與物體的運動方向相聯(lián)系?!驹O計思想】本節(jié)課的設計思想主要是通過對身邊物理現象的實驗探究,培養(yǎng)學生 科學探究能力,實踐能力,自主學習能力。同時體現以學生為主的教 育思想,培養(yǎng)學生學習興趣,培養(yǎng)學生實事求是,勇于探索的科學態(tài) 度和科學精神。首先通過航空視頻引發(fā)學生學習興趣, 再從實驗出發(fā) 讓學生學會發(fā)

4、現問題并應用牛頓運動定律解決問題。 從而認清超重和 失重的事實?!窘虒W流程】播放視頻,引出課題一一實驗探究,發(fā)現問題一一分析問題,理論驗證(超重、失重、完全失重)一一鞏固練習,加強理解【教學過程】(一)新課引入情景引入:播放“楊利偉的太空生活”視頻片段(通過播放視頻, 引出要探究的問題)引導學生同時閱讀課本中記者和楊利偉的對話:記者:當你乘坐 船升空時,你有什么感覺?楊利偉:感到有載荷,就是感到胸部受到壓力。記者:壓力很大?感到很難受嗎?楊利偉:還可以,不覺得很難受。我們平時訓練時,這種壓力可達到 8個G,說得通俗一點,就等于有8個人壓在你的身上。飛船加速上 升時,壓力沒有這么大。記者:你什么

5、時候感到失重?當時的感覺怎樣?楊利偉:在船箭分離時候,感覺身體突然被拋了一下,就飄了起來, 船里的小灰塵也飄起來了。思考與討論:師:上面對話中的“有載荷”、“有壓力”、“失重”等是在怎樣 的情況下產生的?生:“有載荷”、“有壓力”、是在加速上升的產生的,而“失重” 是在飛船入軌后產生的。師:你是否也有過“類似”的經歷?生:坐電梯、在游樂場坐過山車時、滑沙時、蕩秋千時等。師:同學們說得很對,我們今天就來學習超重與失重。(二)新課教學1. 實驗探究,發(fā)現問題師:同學們,我們是怎樣測量物體重力的?生:通常情況下,我們把物體掛在測力計的掛鉤上,保持物體靜止, 再來讀取測力計的示數。教師講解彈簧測力計測

6、重力的原理:彈簧測力計的示數顯示的是彈簧 掛鉤所受的拉力,而彈簧對重物的拉力和重物對彈簧的拉力是一對作 用力和反作用力F=F',當物體保持靜止時,物體處于平衡狀態(tài),由 于二力平衡時拉力等于重力,故可以顯示出物體的重力大小。師:是不是在任何情況下,彈簧秤的示數都能顯示物體重力的大小呢?(當然不是)為了弄清這個問題先請同學們做個實驗(課前已發(fā)下器材)。實驗的 要求是:先記住鉤碼靜止時,彈簧秤的讀數和彈簧秤指針的位置,此 時彈簧秤的讀數就等于鉤碼的重力大小。然后讓一個學生提著彈簧秤,彈簧秤下端掛鉤碼,讓手提彈簧秤緩緩 上升、緩緩下降、突然上升、突然下降,另一個同學觀察指針的移動 情況(引指導

7、學生觀看測力計的示數變化情況, 說明指針的移動方向 對應示數大小的變化情況:指針下移,說明讀數變大,指針上移,說 明讀數變小。)學生分享實驗結果:鉤碼靜止時、緩緩上升、緩緩下降時彈簧秤讀數 基本不變;突然上升時,彈簧秤的讀數變大;突然下降時,彈簧秤的 讀數變小。2. 分析問題,得出結論引導學生分析鉤碼在各種狀態(tài)下的受力情況及加速度方向及應用牛 頓運動定律列出方程:(若設鉤碼質量為 m豎直方向上運動的加速 度為a )鉤碼受豎直向上的拉力和豎直向下的重力。 靜止、緩緩上升、緩緩下降時:物體處于平衡狀態(tài),F=mg 突然上升時:物體向上加速運動,則根據牛頓第二定律:F-mg =ma貝卩 F=mg+ma

8、引導學生得出:當物體具有向上的加速度時,物體對懸掛物的拉力大 于物體本身的重力。師:人們常把彈簧秤稱出的讀數 F'稱為視重,mg稱為物體的實重, 則視重和實重誰大?生:視重大。1) .教師總結提出超重概念:當物體具有向上的加速度的時候,物體 對懸掛物的拉力或對支持物的壓力大于物體本身重力的情況稱為超 重現象。此時視重大于實重。師:在超重情況下,物體本身的重力變沒有變?生:物體本身的重力大小不變。即實重不變。 突然下降時:物體向下做加速運動,加速度方向向下,則根據牛頓 第二定律:mg-F =ma貝卩 F=mg - ma引導學生得出:當物體具有向下的加速度時,物體對懸掛物的拉力小 于物體本

9、身的重力。師:這種彈簧秤的讀數小于物體實際重力的現象我們就稱它為什么現 象?生:失重現象。2) .引導學生類比得出失重概念:當物體具有向下的加速度的時候, 物體對懸掛物的拉力或對支持物的壓力大于物體本身重力的情況稱 為失重現象。此時視重小于實重。師:現在我們知道超重和失重現象了,那么,你們在什么樣運動情況 下觀察到超重與失重現象?讓學生回憶上面實驗現象,大膽猜想,發(fā)生超重與失重現象可能哪些 運動量有關?(學生可能會提出:速度的方向,速度的大小,加速度 的方向,加速度的大小,位移大小方向等)請觀看在觀光電梯中拍攝運動電梯中的超重、失重現象視頻。提問:電梯的上升過程包括幾個階段?下降過程包括幾個階

10、段(請學 生回答)生:上升過程包括加速上升、勻速上升、減速上升三個階段,下降過程包括加速下降、勻速下降、減速下降三個階段。請同學們將觀察過程的現象填在下表中運動電梯中的超重、失重現象運動方向運動狀態(tài)加速度a方向示數F與G的大小關系超重或失重加速上升a向上F>G(F=mg+ma超重上升過程勻速上升a=0F=G平衡減速上升a向下F<G(F=mg - ma)失重加速下降a向下F<G(F=mg - ma)失重下降過程勻速下降a=0F=G平衡減速下降a向上F>G(F=mg+ma超重提問1在發(fā)生超和失重現象時,物體的加速度方向與超重和失重的 具體關系是怎樣的?(請學生歸納)生:當物

11、體加速上升或減速下降時,具有豎直向上的加速度,此時物 體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力大于本身重力,我們稱物體處于 超重狀態(tài);當物體減速上升或加速下降時,具有豎直向下的加速度, 此時物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力小于本身重力,我們稱物體處于失重狀態(tài);提問 2:超重的時候物體是否變重了?失重的時候物體是否變輕了?(請學生回答)生:發(fā)生超、失重現象時物體的重力沒有發(fā)生變化,物體的重力與物 體的運動狀態(tài)無關。提問3:失重現象中如果a=g且方向向下,那么繩對物體的拉力等于 多少?學生分析: mg - F =ma而a=g貝S F=03).師:測力計的示數等于零,測力計測不出物體的重力,這就是“完全失

12、重”。完全失重:物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)等于零的這種 狀態(tài)稱為完全失重狀態(tài)。特征是 a=g ,方向豎直向下。師:同學們在完全失重的情形下,會有許多奇妙的事情發(fā)生,請先來觀察一個實驗。演示實驗2:師拿出開有口的可樂瓶,灌入水,水從孔中流出,師問:有沒有辦法讓水流中斷?學生提出各種方法。師演示實驗:讓可樂瓶自由下落,水不再流出。師:為什么水不會流出呢?引導學生得出:水和水瓶的重力完全用以提供各自的重力加速度了,所以水不流了。師:除了自由下落的物體處于完全失重外,還有一種完全失重的情況。 事實上環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船里用秤是稱不出任何物體的重力的。 這說明宇宙飛船里的物體處于什么狀態(tài)?

13、飛船內的空間是一個什么 樣的空間?生:飛船內的物體都處于完全失重狀態(tài), 飛船內的空間是一個完全失 重的空間。師:在完全失重的空間里,科學家可以進行大量的生物、生理、生化、 物理、醫(yī)學等實驗,并能取得地面上進行同樣實驗無法達到的優(yōu)秀效 果。同學們可上網查閱相關資料。4). 課堂鞏固練習例題:質量是60kg的人站在升降機中的體重計上,當升降機做下列 運動時,體重計的讀數分別是多少?(取 g=10m/s2)(1)升降機以0.6 m/s 2的加速度加速上升。(2)升降機以2.0 m/s 2的加速度加速下降。(三)課堂總結1、知識總結超重、失重現象只取決于物體具有的豎直方向的加速度,與物體的運動方向和水平方向的加速度無關。(將物體受到的豎直方向的支持力 或拉力記為F。)(1)超重:有豎直向上的加速度; F=mg+ma(2)失重:有豎直向下的加速度;F=mg - ma。完全失重:豎直向下的加速度 a=g 則F=0;2、分析超重、失重的方法對超重、失重的分析實質就是牛頓第二定律的應用。【板書設計】超重與失重1. 超重:當物體加速上升或減速下降時,具有豎直向上的加速度, 此時物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力大于本身重力, 我們稱物 體處于超重狀態(tài)。F=mg+ma2. 失重:當物體減速上升或加速下降時,具有豎直向下的加速度, 此時物體對支持物的壓力或對懸

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