資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 秋季
課題 6 超重和失重
教科書 物理必修第一冊教材
教學目標
1. 通過體驗或者實驗，認識超重和失重現象 2. 通過在電梯里觀察體重計示數變化分析超重和失重現象產生的條件 3. 應用牛頓運動定律分析超重和失重現象發生的動力學原因 4. 理解超重和失重現象的本質 5. 培養學生從實際情境中捕捉信息，發現問題并提出問題的能力
教學內容
教學重點： 應用牛頓運動定律分析超重和失重現象
教學難點： 1. 引導學生對超重和失重的物理內涵有清晰的認識
教學過程
新課引入：生活中，你感受過超重和失重嗎？ 游樂場里的急速云霄，充滿挑戰的蹦極，參與者不僅能體會完全失重還能在過程中感覺到超重。（圖片呈現） 視頻：神州十六號載人飛船發射過程 問題：火箭發射時，宇航員為什么保持平躺的姿勢嗎？ 重力的測量 1.1重力的兩種測量方法 一種方法是，先測量物體做自由落體運動的加速度g，再用天平測量物體的質量，利用牛頓第二定律求得物理的重力G=mg 第二種方法是，將物體懸掛或放置在測力器上，使物體靜止，這時測力器對物體的拉力和支持力與重力大小相等。 提問：在第二種方法中，為什么要使物體處于靜止狀態？ 1.2 方法二測量重力的受力分析 總結：在平衡狀態下，體重計的示數就等于人的重力大小。我們就把體重計的示數叫做“視重”。 1.3 超重和失重的定義 提問：如果物體不處于靜止狀態，會有什么影響？ 視頻：觀察體重計示數的變化 現象：人站在體重計上，向下蹲的過程中，體重計的示數先變小后變大。 物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）大于所受重力的現象。 物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）小于所受重力的現象。 超重和失重產生的運動條件 提問：物體在臺秤上不動，臺秤的讀數一定不會變嗎？ 視頻：“電梯中的超重與失重” 觀察并記錄“電梯里的超重與失重” 分析產生超重和失重現象的運動條件 提問：①超重、失重與運動方向有關嗎？ ②超重、失重與物體做變速運動有關嗎？ ③超重、失重現象與加速度有什么關系呢？ 總結：當物體的加速度為0時，沒有出現超重、失重現象；當物體具有向上的加速度時，出現超重現象；當物體具有向下的加速度時，出現失重現象。 超重和失重的動力學分析 超重和失重的牛頓運動定律分析 總結：超重、失重現象的動力學關系 超重： 失重： 力傳感器記錄蹲起過程的圖象分析 視頻：力傳感器測量人蹲起的超重和失重現象 思考與討論：請觀察計算機采集的圖線，分析人在“下蹲”、“站起”兩個過程中超重和失重的情況。 超重和失重的物理本質 提問：在超重與失重中，物體的重力發生改變了嗎？ 無論是超重還是失重，物體所受的重力都沒有變化。即“實際的重力”并沒有變化。超重與失重現象僅僅是一種表象。所謂超重與失重，只是拉力(或支持力)的增大或減小，是“視重”的改變。 超重和失重的理解與應用 4.1 完全失重 分析：如圖所示，當物體隨升降機一起以加速度 a = g 豎直加速下降，測力計上的視重是多少？ 完全失重 當物體的加速度 a = g 時，物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力（視重）為零的現象。 視頻：拋出的水瓶 現象：靜止時，水瓶底部的小孔處有水流噴出。當水瓶自由下落或拋出后，底部沒有水流出來。 解釋：靜止時，瓶中的水受到重力和向上的支持力，水與水之間有擠壓，所以在小孔處有水流噴出。而拋出的水瓶，瓶中的水只受重力作用，處于完全失重狀態，水與水之間沒有了擠壓，水不再從小孔中流出。 4.2 太空中的超重和失重 4.2.1 超重對宇航員的影響 火箭發射時向上的加速度很大，宇航員要承受數倍于自身體重的壓力。如果宇航員采用站立或者坐姿，會造成頭部血壓降低，足部血壓升高，影響靜脈血的回流，導致頭部供血不足。所以宇航員采用平躺姿勢，這樣對人體的影響較輕，以便順利飛向太空。 4.2.2 太空中的失重環境 視頻：空間站里的微重力環境 人造地球衛星、宇宙飛船等航天器，進入軌道后，其中的人和物都將處于完全失重狀態。完全失重時，物體將飄浮在空中；液滴呈顯出完美的球形，氣泡在液體中將不會上浮...... 小結 處理超重、失重問題的思路是：通過運動情況判斷加速度的情況，再根據牛頓第二定律判斷支持力（或拉力）與重力的大小關系。作業練習
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 秋季
課題 6 超重和失重
教科書 物理必修第一冊
作業練習
1. 判一判 (1)物體向上運動時一定處于超重狀態。(　　) (2)物體減速向下運動時處于失重狀態。(　　) (3)物體處于失重狀態時重力減小了。(　　) (4)超重就是物體的重力變大的現象。(　　) (5)減速上升的升降機內的物體對地板的壓力小于重力。(　　) (6)做自由落體運動的物體處于完全失重狀態。(　　) 2. 2022年3月23日，在繞地球做勻速圓周運動的中國空間站內，航天員王亞平觀察到北京冬奧會吉祥物“冰墩墩”被拋出后近似做勻速直線運動，不計空氣阻力。則剛拋出后（ ） A．“冰墩墩”不受外力 B．“冰墩墩”的合外力為零 C．“冰墩墩”處于完全失重狀態 D．該運動過程可以用來驗證牛頓第一定律 3. 如圖甲所示，質量為m=60 kg的同學，雙手抓住單杠做引體向上，他的重心的速率隨時間變化的圖像如圖乙所示，g取10 m/s2，由圖像可知（ ） A．t=0.5 s時，他的加速度為3 m/s2 B．t=0.4 s時，他處于超重狀態 C．t=1.5 s時，他處于超重狀態 D．t=1.1 s時，他受到單杠的作用力的大小是620 N 4. 小明站在裝有力傳感器的臺秤上，完成下蹲、起立動作。計算機采集到的力傳感器示數隨時間變化情況如圖所示。下列判斷正確的是（ ） A．a點對應時刻，小明向下的速度最大 B．a點對應時刻，小明向下的加速度最大 C．b點對應時刻，小明處于超重狀態 D．圖示時間內，小明完成了兩次下蹲和兩次起立 5. 一質量為m＝40 kg的學生站在電梯內的體重計上．電梯從t ＝0時刻由靜止開始上升，在0～6 s內體重示數F的變化如圖所示．取重力加速度g＝10 m/s2，求在這段時間內電梯上升的高度。 1. × × × × √ √ 2. C 3. B 4. A 5. 49 m.學習任務單
課程基本信息
學科 物理 年級 高一 學期 秋季
課題 6 超重和失重
教科書 書 名：物理必修第一冊
學習目標
認識超重和失重現象 分析產生超重和失重現象的運動條件 運用牛頓第二定律分析超重和視重現象的動力學原因
課前學習任務
1. 查閱和收集生活中的超重和失重現象
2.了解超重和失重現象在各個領域中的應用
課上學習任務
【學習任務一】
記錄電梯運行過程中觀察到的現象，分析產生超重與失重現象的運動條件 結論：
【學習任務二】
根據牛頓第二定律分析超重和失重現象中，臺秤上的物塊的受力與加速度的關系 超重狀態： 失重狀態： 【學習任務三】 觀察計算機采集的圖線，分析人在“下蹲”、“站起”兩個過程中超重和失重的情況。 【學習任務四】 分析：如圖所示，當物體隨升降機一起以加速度 a = g 豎直加速下降，測力計上的視重是多少？
推薦的學習資源
1. 中央電視臺節目《天宮課堂》系列
“電梯中的現象”觀察記錄單
速度方向
運動情況
加速度方向
現象（超重
或失重)
a

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