《超重和失重》教案（1）(1).doc

超重和失重一、教学目标1、知识与技能：1.通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重、失重现象的条件和实质.2.进一步熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤.2、过程与方法：1.培养学生的分析推理能力和实验观察能力.2.引导帮助学生归纳总结发生超重、失重现象的条件及实质.3、情感态度与价值观：1.渗透“学以致用”的思想，有将物理知识应用于生产和生活实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题.2.培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神.二、教学内容剖析1、 本节课的地位和作用： 本节是牛顿定律的具体运用，能否灵活的运用牛顿定律是学号本章最关键的问题。关于超重和失重，学生观察现象和生活体验都有一定的基础，接受起来不难，但弄清“视重”是关键。2、本节课教学重点：1.发生超重、失重现象的条件及本质.3、本节课教学难点：1.超重、失重现象的实质.正确分析受力并恰当地运用正交分解法.三、 教学思路与方法牛顿运动定律是经典力学的基础，它在日常生活中有着广泛的应用。上一节课主要是以理论的分析为主，研究如何根据已知运动情况求解物体的受力情况和已知受力情况求解物体的运动情况。本节课是从应用角度学习牛顿运动定律，举例说明了牛顿运动定律的具体应用。主要用到的方法是力的正交分解和建立直角坐标系。超重和失重研究的是在竖直方向上物体的受力情况和物体运动情况的关系，要注意引导学生区别视重和实际重力。了解加速下落和减速上升其实加速度的方向是一样的。四、 教学准备课件、多媒体、体重称等。五、 课堂教学设计教学环节教学内容师生互动设计意图备注引入问题：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？师：上一节课中我们学习了用牛顿运动定律解决问题的两种方法，根据物体的受力情况确定物体的运动情况和根据物体运动情况求解受力情况.这一节我们继续学习用牛顿运动定律解题.。思考几个问题。师：我们常见的物体的运动状态有哪些种类？生：静止，匀速运动、加速、减速等等。师：比如说在日常生活中，我们会乘坐电梯，这时会在刚刚向上运动时会加速、加速完毕向上运动时可能会匀速运动、而到达所需要的楼层后会做减速的运动。这做的运动就比较复杂了。有一次，我乘坐电梯，发现了这样一个现象：多人同乘一台电梯，当电梯静止时，超重报警装置并没有响，可是当电梯刚向上启动时，报警装置却响起来了。在运动时，人的体重难道变大了？生：不可能。师：那么，发生什么现象了呢？（让学生思考与讨论）师：结果我又发现电梯运行了一段时间后，报警装置又不响了，难道人的体重又发生变化了？生：不可能。师：带着这个问题，我们来学习超重和失重。通过“话题”自主思考，激发学生探索自然并从中发现问题的热情。超重和失重超重和失重物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体受到的重力的现象称为超重现象。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力的情况称为失重现象。注意：在超重现象和失重现象中，物体对支持物压力（或对悬挂物拉力）的大小与物体的重力大小不相等。但物体实际的重力并没有发生改变。先做一个实验。实验过程：用一个体重称，让学生在上面蹲下或站起，让另一个同学观察读数的变化并记录。师：在甲同学蹲下的过程中，你观察体重称读书怎样变化？生：变小。师：在甲同学起来的过程中，你观察体重称读书怎样变化？生：变大。这种现象中，甲同学的体重并没有发生多大的改变，体重称示数却变化，体重称真的是测量体重的么？（让学生讨论并思考）生：不是，是测量人给体重的压力的。教师此时提出超重和失重的定义。引导学生思考、想象、归纳、总结；超重和失重的解释例题：人站在电梯中，人的质量为m.如果当电梯以加速度a加速上升时，人对地板的压力为多大？解：取向上为正方向，根据牛顿第二定律写出支持力f、重力g、质量m、加速度a的方程fg=ma，由此可得：f=g+ma=m（g+a）人对地板的压力f与地板对人的支持力大小相等，即f=m（g+a）由于m（g+a）mg，所以当电梯加速上升时，人对地板的压力比人的重力大.另：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态是怎样的？人以加速度a减速上升，这时人对地板的压力又是多大？看影片。超重与失重。师：我们再来看一个例题。请分析。生1：选取人作为研究对象，分析人的受力情况：人受到两个力的作用，分别是人的重力和电梯地板对人的支持力。由于地板对人的支持力与人对地板的压力是一对作用力与反作用力，根据牛顿第三定律，只要求出地板对人的支持力就可以求出人对地板的压力。师：当物体的加速度方向向上时，物体的运动状态可能是怎样的？（思考与讨论）生：应该是加速上升或者减速下降。师：人以加速度a减速上升，这时人对地板的压力又是多大？生：此时人对地板的压力也是小于重力的，压力大小是：f=m（g-a）.生：加速度向上时物体的运动状态分为两种情况，即加速向上运动或减速向下。注重引导学生对物理研究方法的选择，让学生明确物理研究的一种重要方法是：抓住主要因素、忽略次要因素。 视重和完全失重现象加实验1、一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数.注意观察接下来的实验现象. 我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重， 发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？2、取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动.物体的加速度等于重力加速度g，物体对支持物的压力（或对悬挂的拉力）为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重现象。学生活动：实验一：一位同学甲站在体重计上静止，另一位同学说出体重计的示数.注意观察接下来的实验现象. 1、突然下蹲时，体重计的示数是否变化？怎样变化？生：体重计的示数发生了变化，示数变小了.2、突然站起时，体重计的示数是否变化？怎样变化？生：体重计的示数发生了变化，示数变大.3、当人下蹲和突然站起的过程中人受到的重力并没有发生变化，为什么体重计的示数发生了变化呢？生：这是因为当人静止在体重计上时，人处于受力平衡状态，重力和体重计对人的支持力相等，而实际上体重计测量的是人对体重计的压力，在这种静止的情况下，压力的大小是等于重力的.而当人在体重计上下蹲或突然站起的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时人受力不再平衡，压力的大小不再等于重力，所以体重计的示数发生了变化.师：我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小.师：发生超重和失重现象时，物体实际受的重力是否发生了变化？生：没有发生变化，只是物体的视重发生了变化.实验二：取一装满水的塑料瓶，在靠近底部的侧面打一小孔，让其做自由落体运动.生：观察到的现象是水并不从小孔中喷出，原因是水受到的重力完全用来提供水做自由落体运动的加速度了.师：物体的加速度等于重力加速度g叫做完全失重培养学生通过分析，自己找到答案的能力。让学生自己动手做实验，不仅可以满足学生的操作欲望，而且可以培养学生的操作技能，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和实践能力。 【课堂训练】 1.某人站在台秤的底板上，当他向下蹲的过程中a.由于台秤的示数等于人的重力，此人向下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的示数也不变b.此人向下蹲的过程中，台秤底板既受到人的重力，又受到人向下蹲的力，所以台秤的示数将增大c.台秤的示数先增大后减小d.台秤的示数先减小后增大答案：d2、在一个封闭装置中，用弹簧秤称一物体的重力，根据读数与实际重力之间的关系，以下说法中正确的是a.读数偏大，表明装置加速上升b.读数偏小，表明装置减速下降c.读数为零，表明装置运动加速度等于重力加速度，但无法判断是向上还是向下运动d.读数准确，表明装置匀速上升或下降答案：c师：做课堂训练（可以真得用一个台秤，让同学们上去做实验，然后，在一起分析）。学生在教师的引导下，得出超重和失重的结论。并且讨论说明，加深理解。初步把握超重和失重，并用它来说明实际问题。小结教师对本节进行小结。本节课是牛顿运动定律的具体应用，物体在竖直方向上做变速运动时超重和失重现象.对于这两种现象，我们应该注意以下几个问题：物体处于“超重”或“失重”状态，并不是说物体的重力增大了或减小了（甚至消失了），地球作用于物体的重力始终是存在的且大小也无变化.即使是完全失重现象，物体的重力也没有丝毫变大或变小.当然，物体所受重力会随高度的增加而减小，但与物体超、失重并没有联系.超（失）重现象是指物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于（小于）重力的现象.“超重”“失重”现象与物体运动的速度方向和大小均无关，只决定于物体的加速度方向.作业作业：1、搜索电脑中宇航员在太空中的生活片段。2、做课后题1、2、3、4、5。研究性作业利于拓宽学生知识面，课后复习巩固了基础知识，渗透了新课标理念。视野拓展失重和超重失重和超重（weight lessness and overweight）物体所受的重力可用弹簧秤来测量.把物体挂在对地面处于相对静止状态的弹簧秤下方，弹簧秤的示数就等于物体所受的重力.如果在一个对地面做相对运动的参考系中，把物体挂在弹簧秤的下方，随着参考系运动状态的不同，弹簧秤的示数可能不等于物体所受的重力.这时弹簧秤示数表示的力称为物体的视重.当视重为零时，称为物体处于失重状态；当视重大于物体所受的重力时，称为物体处于超重状态.视重不为零但小于物体所受重力时，物体处于部分失重状态.失重和超重这两种状态都是由于物体所在的参考系相对于地面做加速运动造成的.自由降落的电梯、在轨道上运行的人造卫星、沿抛物线下落的飞行器，它们相对于地面的加速度都等于重力加速度g.在以这些物体为参考系的非惯性系中，物体都受到一个跟重力大小相等而方向相反的惯性力，它抵消了重力的作用，使物体的视重为零，物体即处于失重状态.加速上升的火箭和飞机、正在返回地面的卫星等，它们相对于地面的加速度都跟重力的方向相反，在这些参考系中，物体都受到一个跟重力方向相同的惯性力，二者之和使物体的视重大于物体的重力，物体即处于超重状态.人在失重条件下，心跳和呼吸减慢，体液会在体内重新分布，大部分移到上身，身长增长，体重减轻，腿部动静脉变得脆弱，出现贫血.重返地面时会感到全身乏力和平衡感丧失.但这些反应会很快消失，一周左右即可复原.比较严重的问题是在失重条件下，骨中所含的钙质会逐渐减少.因此，对于未来的长期航天飞行，须设计旋转的航天器，用惯性离心力来模拟重力.宇航员在飞船起飞和返回地面时处于超重状态，特别是在升空时，超重可达重力的9倍.超重使人不适，起初会感到头晕、呕吐，超重达到3倍重力时即感呼吸困难，超重达到4倍重力时，颈骨已不能支持头颅，有折断的危险.所以升空时宇航员须采取横卧姿势，以增强对超重的耐受能力.，可是没办法，这是由于惯性。平衡、物体的平衡条件、平衡状态平衡指物体或系统的一种状态.处于平衡状态的物体或系统，除非受到外界的影响，它本身不能有任何自发的变化.在不同的科学领域，它有不同的含义.在力学系统里，平衡是指惯性参考系内，物体受到几个力的作用，仍保持静止状态，或匀速直线运动状态，或绕轴匀速转动的状态，叫做物体处于平衡状态，简称物体的“平衡”.因稳度的不同，物体的平衡分为：稳定平衡、随遇平衡、不稳平衡三种情况.物体的平衡条件：要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力或力矩必须满足一定的条件，这叫做“物体平衡条件”.使物体保持平衡的条件：（1）使物体处于平动平衡的条件是，作用在物体上的合外力为零，即=0；（2）使物体处于转动平衡的条件是，作用在物体上的所有力的合力矩为零，即=0.当上述两个条件同时满足时，物体处于完全的平衡.中学阶段只讨论平面力系的平衡条件.处于平衡状态的物体，可以是静态平衡，即物体既无平动又无转动，保持静止状态；也可以是动态平衡，即物体做匀速直线运动或匀角速转动.无论物体处于静态平衡还是动态平衡，物体受力状况并无区别，区别在于物体的初始运动状态，即物体开始处于力平衡的即时，它是静止的还是做平动或转动.处于平衡状态的物体，由于某种外界微小的作用而偏离了平衡状态时，可能有四种情形.见平衡状态条.平衡状态：处于平衡状态的物体，由于外界某种微小的作用而偏离了平衡状态时，因稳度的不同，物体的平衡状态可分为四种情形：稳定平衡；不稳平衡；亚稳平衡；随遇平衡.这些平衡状态的区分，应视我们放置该物体的平衡位置而定.稳定平衡：凡能在被移动离开它的平衡位置后，仍试图恢复其原来位置（此时其重心比较低）从而恢复到原来的平衡状态的物体，它原来的平衡状态叫“稳定平衡”.例如，圆球体在一个凹进的圆盘中时；一圆锥体以其底面竖立时，都属于稳定平衡状态.不稳平衡：处于平衡状态的物体，由于受到某种外界微小的作用，如果物体稍有偏离就不能恢复到原来的平衡状态，这种情况叫“不稳平衡”.例如，当一个圆球体放在一个凸起的圆盘上，或是一个圆锥体，以其尖端竖立在一个平面上，这些物体都处于不稳定平衡状态.翻倒后，一直要等到它们的重心相对地取得最低位置时，这些物体才会静止不动.即任何微小的运动都能使其重心降低的物体，一定处于不稳定平衡状态之下.亚稳平衡：如果物体在外力作用下，稍有偏离尚可恢复，而偏离稍大就失掉平衡的状态，称为“亚稳平衡”.随遇平衡：如果物体在外界作用下，它的平衡状态不随时间和坐标的变化而改变，这种状态叫“随遇平衡”.例如，当一个圆球体停在一个水平平面上的时候，或是一个圆锥体以其外壳的一条边线与平面相接触，即横向放在一个水平平面上时，都会出现随遇平衡状态.这些物体如被移置到一个新的位置时，虽然它们不能自动地恢复其原来的位置，但它们在新的位置上，却仍能停住不动，其重心之高度，亦保持不变.一般说来，任何微小之运动，既不能将其重心提高，亦不能使其重心降低之物体，一定处于随遇平衡状态之下.上述几种平