统编人教版高中物理必修 第一册《6 超重和失重》教学设计.doc

6.超重和失重知识纲要导引,核心素养目标,物理观念超重、失重、完全失重科学思维测量重力的方法科学探究探究超重失重现象及其实质科学态度与责任结合牛顿运动定律分析生活体验失重和超重基 础 导 学一、重力的测量(自学教材第105页“重力的测量”部分)　方法一：先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝mg.　方法二：利用力的平衡条件对重力进行测量．将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态．这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小．二、超重和失重(自学教材第105、106页“超重和失重”部分)1．失重(1)定义：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，叫作失重(weightlessness)现象．(2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度．2．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象，叫作超重(overweight)现象．(2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度．3．完全失重(1)定义：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象被叫作完全失重状态．(2)产生条件：加速度a＝g，方向竖直向下．【思考】(1)物体向上运动时一定处于超重状态．(　　)(2)物体减速向下运动时处于失重状态．(　　)(3)物体处于失重状态时重力减小了．(　　)(4)超重就是物体的重力变大的现象．(　　)(5)减速上升的升降机内的物体对地板的压力小于重力．(　　)(6)做自由落体运动的物体处于完全失重状态．(　　)答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√【教材解疑】(第106、107页)[思考与讨论]人站在力传感器上完成下蹲动作．观察计算机采集的图线．图1呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况．很明显，图线直观地描绘了人在下蹲过程中力传感器的示数先变小，后变大，再变小，最后保持某一数值不变的全过程．如图2，图线显示的是某人站在力传感器上，先“下蹲”后“站起”过程中力传感器的示数随时间的变化情况．请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况．问题解答：人“站起”过程中，先是加速上升超重，到达一个最大速度后再减速上升失重，所以人“站起”过程先超重再失重．[做一做]在电梯地板上放一台体重计．站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化．问题解答：设电梯向上运行，电梯启动过程体重计的示数变大且大于重力，人处于超重状态；电梯在制动过程中体重计的示数减小且小于重力，人处于失重状态；电梯在运行过程中体重计的示数不变且等于重力，人既不失重也不超重.课 堂 探 究主题一　对超重与失重的理解1．重力与视重(1)重力：是地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力．物体所受重力不会因物体运动状态的改变而变化．(2)视重：当物体竖直悬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称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力．2．超重和失重的实质(1)超重时，物体所受支持力(或拉力)与重力的合力方向向上，测力计的示数大于物体的重力．(2)失重时，物体所受支持力(或拉力)与物体重力的合力方向向下，测力计的示数小于物体的重力．(1)超重与失重不是物体本身重力变了，而是“视重”变化了．(2)超重或失重都属于一种现象，是“力”的视觉体现.空间站中的宇航员处于完全失重状态3.超重、失重常对应的物体运动状态(1)超重对应的运动状态：向上加速运动，向下减速运动．(2)失重对应的运动状态：向上减速运动，向下加速运动．4．对完全失重的解释当物体具有向下的加速度g时，设支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F.由牛顿第二定律有：mg－F＝mg可得F＝0.完全失重现象是失重现象的极限.,特别提醒,完全失重状态下，一切由重力产生的物理现象都将完全消失．如：气压计不能使用——因为液柱不再产生向下的压力天平不能测质量——天平在任何条件下都平衡．(1)下蹲过程：静止→向下加速→向下减速→静止．(2)起立过程：静止→向上加速→向上减速→静止．【典例示范】例1　如图是某同学站在压力传感器上做下蹲—起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线，纵坐标为压力，横坐标为时间．由图线可知，该同学的体重约为650 N，除此以外，还可以得到以下信息(　　)A．1 s时人处在下蹲的最低点　　　　　　　　　　　B．2 s时人处于下蹲静止状态C．该同学做了2次下蹲—起立的动作 D．下蹲过程中人始终处于失重状态解析：可通过以下表格对各选项逐一分析.选项过程分析结论A人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，到达最低点后处于平衡状态，由图可知，t＝1 s时人仍然加速下降×B由图可知在t＝2 s时刻人处于下蹲静止状态√C人下蹲动作分别有失重和超重两个过程，先是加速下降失重，到达一个最大速度后再减速下降超重，对应先失重再超重，起立对应先超重再失重，对应图像可知，该同学做了一次下蹲—起立的动作×D结合A的方向可知，下蹲过程先失重后超重×答案：B,方法技巧,判断超、失重有“三看”一看“力”：物体受竖直向上的拉力(或支持力)大于重力时，处于超重状态；小于重力时，处于失重状态．二看“加速度”：物体具有向上的加速度时，处于超重状态；具有向下的加速度时，处于失重状态；向下的加速度为重力加速度时，处于完全失重状态．三看“速度”：物体向上加速或向下减速时，处于超重状态；物体向下加速或向上减速时，处于失重状态．,训练1　(多选)如图所示，小敏正在做双脚跳台阶的健身运动．若忽略空气阻力，小敏起跳后，下列说法正确的是(　　)A．上升过程处于超重状态 B．下降过程处于超重状态C．上升过程处于失重状态 D．下降过程处于失重状态解析：若忽略空气阻力，小敏起跳后，在空中运动的过程中只受重力，加速度就是重力加速度，则小敏起跳后，上升过程与下降过程均处于失重状态，故C、D两项正确．答案：CD主题二　定量分析超重、失重问题　超重、失重现象原因的定量分析特征状态加速度视重(F)与重力的关系运动情况受力图平衡a＝0F＝mg静止或匀速直线运动超重向上F＝m(g＋a)>mg向上加速或向下减速失重向下F＝m(g－a)