超重和失重

超重和失重
【教材分 析】
【教学目标 与核心素 养】
【教学重 点】
本节教材是人教版物理必修一第四章中的第六节内容，本节课是 利用牛顿第二定律来研究超重和失重现象，是本章知识应用一个典型 例子。对超重和失重现象产生原因的分析要用到牛顿第二定律，这不 仅有利于学生对定律的理解和巩固，同时也有助于培养学生分析问题 和解决问题的能力。另外，这还是一个贴近日常生活的实际问题，而 且与航天技术紧密联系，容易激发学生的学习兴趣和探究热情。这节 课对于培养学生主动学习具有极其重要的引导作用，是一个很好的教 学资源。
9 / 12
D．用水银气压计测太空实验舱内气体 的压强
答案：C 3．一人站在体重计上，在他蹲下到停 止的过程中，体重计的示数（ ） A．先小于体重，后大于体重，最后等 于体重 B．先大于体重，后小于体重，最后等 于体重 C．先小于体重，后等于体重 D．先大于体重，后等于体重 答案：A 4．一质量为 m 的人站在电梯中，电梯 加速上升，加速度大小为 g/3，g 为重力加 速度，人对电梯底部的压力为（ ） A．mg/3 B．2mg C．mg D．4mg/3 答案：D 拓展提高 1．下列说法正确的是（ ） A．体操运动员双手握住单杠吊在空中 不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程 中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那 段时间内处于超重状态 D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时 处于失重状态 答案：B
4 / 12
出示图片：在体重计上的人 参考答案：起立时先超重后失重，F 先 大于 500N，后小于 500N； 下蹲时，先失重后超重，F 先小于 500N，后大于 500N； 思考讨论：人的运动状态对体重计上显 示出的结果是有影响的。那么，如果站在体 重计上的人既不蹲下，也不站起，体重计上 的示数就不会变吗？ 参考答案：站在体重计上的人既不蹲 下，也不站起，但如果把体重计放在加速下 降或上升的电梯中，体重计上的示数就会变 化。 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。
（2）人减速向下运动 如图所示：
加速度方向与运动方向相反，有 mg－FN＝－ma FN＝m（g＋a）>mg 此时，体重计的示数大于人受到的重 力。 所以属于超重现象。 α 向上视重>重力超重现象 （3）人静止时，受力分析如图：
根据二力平衡的原理：FN＝mg 教师总结：人站在体重计上向下蹲，体 重计的示数先变小，后变大，再变小，最后 保持不变。 思考与讨论：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”和下蹲过程中超重 和失重的情况。
另一种方法是，利用力的平衡条件对重 力进行测量。
二、超重和失重 1．超重：α 向上视重>重力超重现象 2．失重：视 α 向下视重<重力失重现象 三、完全失重 向下的加速度 a=g 时，物体对支持物 （或悬挂物）完全没有作用力。 四、航天器的超重现象 1．火箭发射 2．载人航天发射
12 / 12
电梯加速上升电梯减速下降 体重计示数变大，属于超重现象。
5 / 12
α 向上视重>重力超重现象
电梯加速下降电梯减速上升 体重计示数变小，属于矢重现象。 α 向下视重<重力失重现象 电梯匀速运行过程中（a=0）：FN＝mg 例题：设某人的质量为 60kg，站在电 梯内的水平地板上，当电梯以 0．25m/s2 的 加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。 g 取 9．8m/s2。 分析：人站在电梯内的水平地板上，随 电梯上升过程中受到两个力的作用：重力 mg 和地板的支持力 FN，受力分析如图所 示。
一、教学目标 1．认识超重和失重现象的本质，知道超重与失重现象中，地球 对物体的作用力并没有变化； 2．能够根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象； 3．知道完全失重状态的特征和条件，知道人造卫星中的物体处 于完全失重状态； 4．运用牛顿第二定律，解释实际中的超重和失重现象。 二、核心素养 物理观念：建构超重和失重的物理观念，了解超重和失重的原 因，超重和失重与运动方向、加速度方向关系。 科学思维：学会对实际情景“建模”，用科学的方法解决实际问 题。培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力。 科学探究：经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学 探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。 科学态度与责任：体验学以致用的乐趣，感受物理与生活、社会 与科学技术的相关性。 把超重和失重现象与牛顿运动定律联系起来，探究现象本身和加 速度的内在联系。
为下面研
（1）视重：测量仪器显示的读数，是
记忆理 究超重和失重
指物体对台秤的压力或对弹簧秤的拉力。 解超重和失 打下基础
（2）测量重力常用的两种方法
重的概念
掌握加速
一种方法是，先测量物体做自由落体运
学生分 度向下失重现
动的加速度 g，再用天平测量物体的质量， 析加速、减 象；加速度向
利用牛顿第二定律可得 G＝mg。
2．失重：物体对支持物的压力（或对 考讨论
步骤
悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象
课下让
巩固理解
（视重<实重）。
学生切身体 完全失重的概
思考讨论：人站在体重计上向下蹲的过 验超重和失 念
程中，为什么体重计的示数会变化呢？
重
锻炼学生
分析：体重计的示数称为视重，反映了
在教师 的自主学习能
人对体重计的压力。
（2）当人与电梯共同加速下降或减速 上升时，FN<G，人对电梯的压力将小于人 的重力，出现失重现象。
处理这类问题的一般思路： 1．确定研究对象； 2．对研究对象进行受力分析并规定正 方向。 3．根据牛顿第二定律列出方程或方程 组； 4．求解方程，并对结果做必要说明。 针对练习：电梯里有一台秤，台秤上放 一个质量为 m=10kg 的物体，当电梯静止 时，台秤的示数是多少？当电梯以大小为 3m/s2 的加速度匀减速上升时，台秤的示数 又是多少？（g=10m/s2） 参考答案：当电梯静止时，台称的示数 为 100N，当电梯以大小为 3m/s2 的加速度匀 减速上升时，台秤的示数是 70N。 三、完全失重 1．完全失重：如果人在加速下降的过 程中加速度 a=g，那么，体重计的示数为 0。这时物体对支持物（或悬挂物）完全没 有作用力，这种现象被叫作完全失重状态。 出示图片：航天器 航天器在太空轨道上绕地球或其他天体 运行时，航天器内的物体将处于完全失重状 态。 例题：已知人的质量为 50kg，若该人
加速、减速和静止三个阶段。
中完全失重
的现象
学生阅
读课文
学生练
习
（1）人加速向下运动 设竖直向下方向为坐标轴正方向，如图 所示 根据牛顿第二定律，有 mg－FN＝ma FN＝m（g－a）<mg 即体重计的示数所反映的视重（力）小 于人所受的重力，所以属于失重现象。 α 向下视重<重力失重现象
3 / 12
掌握超重
的重力 G=物体对台秤的压力 F'（数值上） 器上的人 和失重的四种
这是测量重力最常用的方法。
“站起”和 情况
二、超重和失重
下蹲过程中
掌握解题
2 / 12
1．超重：物体对支持物的压力（或对 超重和失重 的一般思路
悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象 的情况。
巩固解这
（视重>实重）。
学生思 类问题的思路
7 / 12
和电梯一起自由下落，台秤的示数是多少？ 解：对人进行受力分析设竖直向下方向
为坐标轴正方向
有牛顿第二定律得：mg-FN=ma 因为自由下落所以：a=g 代入得：FN=0 根据牛顿第三定律，人对台秤的的压力 FN′为： FN′＝－FN＝0 台秤的示数是 0。 当物体向下的加速度 a=g 时，物体对支 持物的压力（或对悬挂物的拉力）将等于 零，这种状态称为完全失重现象。 完全失重时，物体将飘浮在空中，液滴 呈球形，气泡在液体中将不会上浮，走路时 稍有不慎，将会“上不着天，下不着 地”…… 出事图片：航天员在天宫二号上展示水 球的实验 2．完全失重的状态下所有和重力有关 的仪器都无法使用！ 出示图片：弹簧秤 弹簧测力计无法测量物体的重力，但仍 能测量拉力或压力的大小。 出示图片：天平
解：设竖直向上方向为坐标轴正方向。 根据牛顿第二定律，有 FN－mg＝ma FN＝m（g＋a）＝60×（9．8＋0．25） N＝603N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压 力 FN′为 FN＝－FN＝－603N 人对电梯的压力大小为 603N，方向竖 直向下。 这个结果说明
6 / 12
（1）当人与电梯共同向上加速或向下 减速运动时，FN>G，人对电梯的压力将大 于人所受的重力，出现超重现象。
a=g=9．8m/s2。
3．物体是超重还是失重是由 α 的方向
来判定的，与 v 方向无关。不论物体处于超
重还是失重状态，重力不变。
α 向上视重>重力超重现象；
α 向下视重<重力失重现象；
α=g 视重=0 完全失重。
板书
一、重力的测量
11 / 12
测量重力常用的两种方法：一种方法利 用牛顿第二定律 G＝mg；
仪器能继续使用的是（ ）
A．水银气压计
B．体重计
C．打点计时器
D．天平
答案：C
课堂小结
1．超重：压力（或拉力）大于重力，
梳理自
根据学生
具有向上的加速度；
己本节所学 表述，查漏补
失重：与超重刚好相反。
知识进行交 缺，并有针对
2．完全失重：压力（或拉力）等于 流
性地进行讲解
0，具有向下的加速度 a，且
补充。
引导下计算 力
根据牛顿第三定律，人对体重计的压力 人对电梯的
了解相等，方向 压力
航天器的超重