【物理】4.6《超重和失重》教案(粵教版必修1)

1、4.6超重和失重一、素質(zhì)教育目標(biāo)（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn)1 .掌握超重、失重現(xiàn)象及其實(shí)質(zhì)2 .用牛頓第二定律解釋超重和失重的原因.（二）能力滲透點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律分析，解決實(shí)際問題的能力.（三）德育滲透點(diǎn)知識(shí)是力量的源泉，知識(shí)是能力的基礎(chǔ)的辯證唯物主義思想的滲透.（四）美育滲透點(diǎn)通過本節(jié)教學(xué)，使學(xué)生在推理中了解現(xiàn)象的本質(zhì)，體驗(yàn)自然規(guī)律的邏輯美.二、學(xué)法引導(dǎo)1 .運(yùn)用討論式引人超失重現(xiàn)象，引起學(xué)生思考.2 .利用演示實(shí)驗(yàn)，結(jié)合牛頓第二定律討論原因.3 .師生討論視重與重力的辯證關(guān)系.三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法1 .重點(diǎn)超重和失重的實(shí)質(zhì)不是物體重力發(fā)生了變化，而是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫?/p>

2、發(fā)生了變化.2 .難點(diǎn)示重，視重與實(shí)重的概念及區(qū)別.3 .疑點(diǎn)超重和失重在生產(chǎn)生活中有什么用途 ？4 .解決辦法在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析，思考，用事實(shí)說話（如彈簧秤提一物加速上升，學(xué)生根 據(jù)實(shí)物本身未變化，地球?qū)ζ湟Σ蛔兊氖聦?shí)可知，超重并不是物體重力發(fā)生變化），使學(xué)生掌握超重和失重的本質(zhì)及現(xiàn)象。四、課時(shí)安排1課時(shí)五、教具學(xué)具準(zhǔn)備多媒體投影儀彈簧秤、鉤碼、重錘、非常細(xì)的線、鐵架臺(tái).六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)1 .教師結(jié)合學(xué)生的實(shí)際體驗(yàn)介紹有關(guān)超失重現(xiàn)象引入課題.2 .師生共同以實(shí)驗(yàn)的方法來驗(yàn)證，并以討論的形式結(jié)合牛頓第二定律來從理論上闡述.3 .通過練習(xí)來辨析視重與重力的關(guān)系，鞏固知識(shí).七、教學(xué)步

3、驟（一）明確目標(biāo)用牛頓第二定律解釋超重與失重原因（二）整體感知當(dāng)懸掛物拉著物體加速向上時(shí)，由于向上的加速度，懸掛物對(duì)物體的作用力大于重力，據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)懸掛物拉力大于重力出現(xiàn)超重現(xiàn)象.當(dāng)懸掛物拉著物體向下加速時(shí)懸掛物拉力小于物體重力，由牛頓第三定律，物體對(duì)懸掛物的拉力小于物體重力，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，可見，超重與失重，是物體對(duì)懸掛物（或支持物）的拉力（或壓力）增大或減小，而 不是物體重力發(fā)生了變化.（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)及目標(biāo)完成過程自從人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來，人們經(jīng)常談到超重和失重， 究竟什么是超重和失重呢？今天我們來研究這個(gè)問題.1 .超重現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)1將圖3-20所示裝置放到桌

4、上，用多媒體投影儀放大彈簧秤讀數(shù).裝置左邊 為彈簧秤和彈簧秤下掛一鉤碼，右邊為一重錘.用手抓住重錘，使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)， 請(qǐng)學(xué)生觀察屏幕上彈簧秤的讀數(shù)并記錄下來. 將抓住重錘的手放開，與此同時(shí)請(qǐng)學(xué)生觀察屏幕上彈簧秤示數(shù).比較兩次讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)后者彈簧秤示數(shù)比前者大，為什么呢當(dāng)用手握住重錘時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)（平衡狀態(tài)）此時(shí) 彈簧秤示數(shù)應(yīng)等于鉤碼的重力，也就是鉤碼對(duì)彈簧秤的拉力等 于鉤碼自身重力.當(dāng)放開握重錘的手時(shí)，在重錘作用下，彈簧秤與鉤碼加速上升，設(shè)加速度為 a,以鉤碼為研究對(duì)象，據(jù)牛頓第二定律F合=mg可知F mg = maF=mg + ma>mg圖 320由分析可知，當(dāng)物體具有豎直

5、向上的加速度時(shí)，彈簧秤對(duì)物體的拉力大于物體的重力， 根據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)彈簧秤的拉力大于物體的重力（平衡時(shí)物體對(duì)彈簧秤拉力等于物體重力）結(jié)論：當(dāng)物體存在向上的加速度時(shí)，它對(duì)懸掛物的拉力大于物體的重力，這種現(xiàn)象稱為超重學(xué)生活動(dòng)學(xué)生思考并回答：若將一稱體重的體重計(jì)放在加速上升的升降機(jī)上，你所看到的讀數(shù)與體重比較是增大了 ？還是相等皿是減少？請(qǐng)同學(xué)用一根細(xì)線拴住重錘緩慢上提.細(xì)線不斷，若同學(xué)們迅速通過細(xì)線將重物上提，細(xì)線則被拉斷.這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了什么？上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，重錘或鉤碼或人的質(zhì)量變了嗎？重力變了嗎？（回答均未變）所以，發(fā)生超重現(xiàn)象時(shí)，是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫υ龃罅耍矬w自身

6、重量沒有發(fā)生變化.2 .失重現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)：如3-21裝置鐵架臺(tái)左邊是彈簧秤下掛的重錘，右邊為鉤碼，仍請(qǐng)同學(xué)觀察屏幕上彈簧秤讀數(shù)并記下.先用手抓住鉤碼，使整個(gè)裝置平衡，請(qǐng)同學(xué)觀察彈簧秤讀數(shù)并 記錄下來.迅速放開抓住鉤碼的手，重錘加速下降，與此同時(shí)，請(qǐng)同學(xué)觀察屏幕上彈簧秤示數(shù)，并記錄下來.結(jié)論是第二次彈簧秤示數(shù)小于第一次彈簧秤示數(shù).什么原因造成的呢，我們來分析圖 3-21當(dāng)用手握住鉤碼，整個(gè)裝置平衡，彈簧秤示數(shù)應(yīng)等于重錘的重力，或者說重錘對(duì)彈簧秤的拉力等于重錘的重力.當(dāng)放開握鉤碼的手時(shí)，重錘加速下降，由牛頓第二定律：mg F= maF= mg ma v mg可見，當(dāng)物體有豎直向下的加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛

7、物的拉力小于物體的重力，這種現(xiàn)象稱為失重.失重時(shí)，物體自身重力不變化.討論:（1）當(dāng)電梯里放有一臺(tái)體重計(jì)，人站在電梯里的體重計(jì)上，電梯靜止時(shí)，體重計(jì)讀數(shù)與人體重比較應(yīng)如何，當(dāng)電梯加速下降時(shí)呢（2）若電梯下降的加速度為 g,體重計(jì)示數(shù)為多少？（這種現(xiàn)象稱完全失重）3.示重、視重與實(shí)重上面所說彈簧稱的讀數(shù)， 體重計(jì)的讀數(shù)，習(xí)慣上稱為示重或視重， 而物體受地球引力產(chǎn)生的重力為實(shí)重.（四）總結(jié)、擴(kuò)展物體具有豎直向上的加速度時(shí)，物體就超重；物體具有豎直向下的加速度時(shí),物體就失重，若向下的加速度為 g,則稱為完全失重.超重與失重的實(shí)質(zhì)是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫υ龃蠡驕p小了，而物體自身重力并未發(fā)生

8、改變.超重與失重在生活中常見，為減輕橋梁所受壓力,a3- 22橋一般造成凸型，使汽車過橋時(shí)有一個(gè)向下的加速度而使橋梁所受壓力減輕，如圖所示.當(dāng)車經(jīng)過凹陷的路面時(shí)，由于有豎直向上的加速度而出現(xiàn)超重現(xiàn)象，往往使車輪胎由于壓力大而爆破。圖 3 22圖3-23甲到任意角度0時(shí)，相對(duì)地面的速度大小.在宇宙飛船上，由于失重現(xiàn)象，食品主要是流體，象棋需磁性棋子背景知識(shí)與課外閱讀余弦定理在運(yùn)動(dòng)學(xué)問題中的應(yīng)用如圖3 23 （甲）所示，一輪子在地面上做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí),輪子的軸心O的速度恒為v0 ,輪邊緣上一點(diǎn)A,相對(duì)輪心的位置 可用0角表示，當(dāng)A點(diǎn)與地（點(diǎn)C）重合時(shí)。=0° ,試求A點(diǎn)轉(zhuǎn)解析：設(shè)輪子半徑為

9、 R,當(dāng)點(diǎn)A轉(zhuǎn)到。角位置時(shí)，輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度點(diǎn)A相對(duì)。點(diǎn)的速度為vA',其大小為coR,方向與A點(diǎn)處的半徑垂直，如圖323（乙） 所示.設(shè)A點(diǎn)相對(duì)地面的速度為 vA,由余弦定律得:圖323乙對(duì)于輪子白觸地點(diǎn)C',其速度為零，這是輪子軸心的速度 V0,4與點(diǎn)C'相對(duì)輪心轉(zhuǎn)動(dòng)的速度 3 R疊加的結(jié)果，即V0 3 R= 0,所以v0 = 3 R,代入VA的表達(dá)式得22222.22 :vA =v0+v0 2v0 cos日=2v0 (1 cosB) =4v0 sin ,故輪緣點(diǎn)A相對(duì)地面速度大小為 Va =2v0 sin|隨堂練習(xí)1 .一個(gè)彈簧秤最多能掛上60kg的物體，在以5m/

10、S2加速下降的電梯里，則它最多能kg物體，如果在電梯內(nèi)彈簧秤最多能掛上40kg物體，此刻電梯在作80kg的物體，在地面2 一225. 60kg, 2.5m/s運(yùn)動(dòng)加速度值為 m/s （g取10m/s ）2. 一電梯從靜止開始上升，在電梯頂板的彈簧秤下懸掛一質(zhì)量為3kg的物體，前5s內(nèi)彈簧秤示數(shù)為36N,第二個(gè)5s內(nèi)示數(shù)為30N,最后5s內(nèi)示數(shù)為24N,且在第15s末電梯停 止，求電梯在此15s內(nèi)上升高度.3.關(guān)于超重與失重，下列說法中正確的是（）A.超重就是物體的重力增加了B.失重就是物體的重力減少了C.完全失重就是物體的重力一點(diǎn)都沒有了D.不論是超重還是失重，物體的重力是不變的4.如圖324所示，在原來靜止的木箱內(nèi)，放有 A物體，物 體被一伸長的彈簧拉住且恰好靜止，突然發(fā)現(xiàn)A被彈簧拉動(dòng)，則木箱的運(yùn)動(dòng)情況可能是（）A,加速下降B.減