超重和失重-高中-物理-教学设计

超重和失重白胜兰西安铁一中滨河高级中学【教学目标与核心素养】建立物理观念∶学生理解超重和失重现象的含义。培养科学思维∶学生能通过牛顿定律对超重和失重进行分析。科学探究设计：通过人乘坐电梯的实例知道什么是视重，掌握什么是超重和失重现象。科学态度与责任∶学生理解超重失重的原因，并可以结合生活描述超失重现象。【教学重点】1．掌握什么是超重和失重现象,理解超重和失重现象的本质。2．会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题会利用牛顿运动定律分析超重和失重的问题。【教学难点】学生能通过牛顿定律对超重和失重进行定量地分析计算。【教学过程】一、新课导入展示人站在体重计上向下蹲的视频，引出问题：为什么体重计的示数会变化呢？二、新课学习如图，质量为m的人站在电梯内的体重计上，电梯上升或下降过程中会经过加速、匀速或减速的过程，在加速和减速的过程中，体重计的示数(人对体重计的压力)会发生变化，试分析判断(设加速和减速过程的加速度大小均为a)：问题：(1)向上加速运动阶段，对人进行受力分析，求出体重计对人的支持力FN，并比较FN和重力mg之间的关系？向上减速运动阶段，对人进行受力分析，求出体重计对人的支持力FN′，并比较FN′和重力mg之间的关系？电梯下降过程中，加速下降和减速下降阶段，体重计的示数和人的重力的关系各怎样？提示：根据加速度的方向，结合牛顿第二定律进行分析。结论：①加速度方向向上时，体重计的示数大于重力，人处于超重状态。②加速度方向向下时，体重计的示数小于重力，人处于始终状态。③若电梯自由下落时，人对体重计的压力为0，此时处于完全失重。解释超重和失重现象：①超重现象：当人在电梯中开始上升时，感觉对底板的压力增大，即当物体具有竖直向上的加速度时，这个物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)大于它所受的重力，称为超重现象．如用弹簧竖直悬挂一重物静止，当用力提弹簧使重物加速上升时，弹簧伸长，弹力就会变大，这就是一种超重现象。②失重现象：当人在电梯中开始下降时，感觉对底板的压力减小，即当物体具有向下的加速度时，这个物体对支持而的压力(或悬挂绳的拉力)小于它所受的重力，称为失重现象。如果物体对支持面的压力(或对悬挂绳的拉力)等于零，叫完全失重现象。如用弹簧竖直悬挂着一重物保持静止，人拿着悬挂点加速下移时，弹簧会缩短，说明弹力变小，这就是一种失重现象。若人松手，让弹簧和重物一起自由下落，则弹簧的示数为零，此为完全失重现象。注意：a．超重与失重现象，仅仅是一种表象，好像物体的重力时大时小．处于平衡状态时，物体所受的重力大小等于支持力或拉力，但当物体在竖直方向上做加速运动时，重力和支持力(或托力)的大小就不相等了。所谓超重与失重，只是拉力(或支持力)的增大或减小，是视重的改变。b．物体处于超重状态时，物体不一定是竖直向上做加速运动，也可以是竖直向下做减速运动。即只要物体的加速度方向是竖直向上的，物体都处于超重状态。物体的运动方向可能向上，也可能向下。同理，物体处于失重状态时，物体的加速度竖直向下，物体既可以做竖直向下的加速运动，也可以做竖直向上的减速运动。c．当物体正好以向下的大小为g的加速度运动时，这时物体对支持面、悬挂物完全没有作用力，即视重为零，称为完全失重。超重和失重的判断方法：提出问题：如何判断物体处于超重还是失重呢？请同学回答，老师总结。①若物体加速度已知，看加速度的方向，方向向上超重，方向向下失重。②若物体的视重已知，看视重与重力的大小关系，视重大于重力，超重；视重小于重力，失重。超重、失重问题的处理方法超重、失重现象的产生条件是具有竖直方向的加速度，我们用牛顿第二定律可以分析到其本质，故对超重、失重问题的处理方法有：(1)用牛顿第二定律去定量地列方程分析，以加速度方向为正方向，列方程，注意使用牛顿第三定律，因为压力和支持力并不是一回事，同时注意物体具有向上(或向下)的加速度与物体向上运动还是向下运动无关。(2)对连接体问题的求解，如测力计、台秤示数变化的问题，对于其中一物体(或物体中的一部分)所处运动状态的变化，而导致系统是否保持原来的平衡状态的判断，若用“隔离法”分别进行受力分析，再通过对系统整体的运动状态的分析推理而得出结论固然可以，但繁琐费力。如果从整体观点出发，用系统的重心发生的超重、失重现象进行分析判断，则会更加简捷方便。【练习巩固】【例1】如图所示，轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上，弹簧下端悬挂一个小铁球，在电梯运行时，乘客发现弹簧的伸长量比电梯静止时的伸长量小，这一现象表明()A．电梯一定是在下降B．电梯可能是在上升C．电梯的加速度方向一定是向上D．乘客一定处在失重状态【答案】BD【例2】某人在地面上用弹簧测力计称得其体重为490N．他将弹簧测力计移至电梯内称其体重，t0至t3时间段内，弹簧测力计的示数如图所示，电梯运行的v－t图可能是(取电梯向上运动的方向为正)()【答案】AD【例3】在升降电梯内的地面上放一体重计，电梯静止时，晓敏同学站在体重计上，体重计示数为50kg，电梯运动过程中，某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示．在这段时间内下列说法中正确的是()A．晓敏同学所受的重力变小了B．晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C．电梯一定在竖直向下运动D．电梯的加速度大小为g/5，方向一定竖直向下【答案】D【例4】（2015安徽百校联考）金属小桶侧面有一小孔A，当