高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第六节 失重和超重第1课时教学设计

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第六节 失重和超重第1课时教学设计，共6页。教案主要包含了失重和超重现象，失重和超重现象产生的条件，失重和超重现象的解释，完全失重现象等内容，欢迎下载使用。

1. 理解超重、失重的概念。
2. 能够结合情况，灵活地判断超重、失重状态。
3. 知道超重、失重的应用。
教学重难点
教学重点
超重和失重的概念、超重和失重的发生过程
教学难点
超重和失重的概念、超重和失重的发生过程
教学准备
多媒体课件
教学过程
新课引入
教师活动：播放载人航天发射时包含有航天员的视频。
教师设问：从视频中，我们可以看到，载人航天发射时，地面上的工作人员则精力高度集中，不敢有丝毫地松懈，而航天员“悠闲”地躺着。这是为什么呢？
讲授新课
一、失重和超重现象
教师活动：播放视频《观察体重计示数的变化》。
教师设问：请大家总结一下实验现象。
学生活动：思考老师所提问题。
教师活动：描述实验现象，并引出人对体重计的压力的变化。
人在体重计上迅速蹲下的过程中，体重计的示数是先减小后增大；人在体重计上迅速站起的过程中，体重计的示数是先增大后减小。
我们知道，人站在体重计上静止时的示数是人对体重计的压力，等于人的重力。由上面的实验可知，在体重计上，人快速下蹲或站起，体重计示数出现了减小或增大。这个示数的变化，不是人质量的变化，也不是人重力的变化，而是人对体重计的压力的变化。
教师活动：讲解失重和超重的概念。
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现象称为失重，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象称为超重。
教师设问：在失重和超重现象中，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，但物体所受的重力并没有发生变化。那么，什么情况下会出现超重(失重) 现象？是否向上的运动就一定产生超重现象，向下的运动就一定产生失重现象呢？
二、失重和超重现象产生的条件
教师口述：下面我们再来看一遍人在体重计上起立、下蹲的视频，同时，然后观看人在升降机中的失重、超重现象。请大家仔细观察视频中的现象并总结发生失重、超重现象的条件。
教师活动：播放视频《观察体重计示数的变化》、《探究电梯中的超重失重现象》。
学生活动：观看老师播放的视频，然后学生之间讨论老师所提的问题。
教师活动：描述人在体重计上时体重计示数的变化过程。
人在体重计上迅速蹲下的过程中，体重计的示数先减小后增大，说明人在体重计上下蹲时，先出现失重现象，后出现超重现象；人在体重计上迅速站起的过程中，体重计的示数先增大后减小，说明人在体重计上由下蹲向上站起时，先出现超重现象，后出现失重现象。
人在直梯中上升时，人和电梯的速度是向上的，大小变化为先增大，然后不变，最后减小。在此过程中体重计的示数在电梯刚开始上升时，示数是增大的，在即将停止时，示数是减小的。
人在直梯中下降时，人和电梯的速度是向下的，大小变化为先增大，然后不变，最后减小。在此过程中体重计的示数在电梯刚开始下降时，示数是减小的，在即将停止时，示数是增大的。
教师设问：请大家归纳失重和超重现象产生的条件。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：总结失重和超重现象产生的条件。
由此可见，无论是超重现象还是失重现象，都不是取决于速度的方向。
当物体加速上升或减速下降时，即有向上的加速度时，物体出现超重现象；当物体加速下降或减速上升时，即有向下的加速度时，物体出现失重现象。
三、失重和超重现象的解释
教师活动：创设人在直梯中上升的情境，分析人在直梯上升过程中的受力状况。
设想一个人站在直梯中上升。直梯上升的过程中分别经历了匀加速上升，匀速上升，匀减速上升，静止这几个阶段。假设直梯在加速、减速过程中的加速度的大小均为a。试分析在直梯上升过程中人的受力状况。
教师活动：引导学生进行分析。
教师活动：讲解直梯上升过程中里面的人的受力状况。
人在直梯中静止或匀速直线运动时，由重力的产生的条件知，人受到了向下的重力G=mg。根据力的平衡知人还受到了电梯对人的向上的支持力FN的作用，这时G=FN。
人在加速上升的过程中，根据重力产生的条件知人受到了向下的重力G=mg。根据力与运动的关系知人还受到了向上的支持力FN，由牛顿第二定律
ma=FN-mg
解得FN=m(a+g)。
直梯在匀速上升时，人的受力状况与静止时一样。
人在减速上升时，加速度的方向与速度方向相反是向下的，由牛顿第二定律
-ma =FN-mg
解得FN=m(g-a)。
教师活动：播放视频《失重实验》。
教师活动：播放视频《航天员在太空失重状态下的生活》。
教师活动：让学生分析载人航天发射时，航天员躺着升空的原因。教师对学生的分析作相应评论。
教师活动：讲解载人航天发射时，航天员躺着升空的原因。
火箭发射时，加速度可达8g, 火箭升空时相当于人的重力猛然增加8倍。若站立人的骨骼不一定能承受得了，且在较大的超重状态下，若站立也不能确定心脏能否正确供血。
若航天员躺着，则减轻了体重对骨骼的压力，也能减小心脏供血所需要的压力。
四、完全失重现象
教师活动：展示式子FN=m(g-a)，并设问a的大小等于g时的情形。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题，然后集体回答。
教师活动：讲解完全失重现象。
如果一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重现象。例如，自由下落过程中的物体就处于一种完全失重的状态。考虑到一般情况下会有空气的阻力，因此物体并不是严格意义的自由下落，通常也把这种接近完全失重的状态称为微重力状态。
典题剖析
例1 如图所示是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( )
A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D．返回舱在喷气过程中处于失重状态
答案：A
例2 如图所示为一物体被吊车用钢索竖直向上提升过程的简化运动图象．下列判断正确的是( )
A．0～36 s内物体被吊起的高度为25 m
B．0～10 s内的平均速度大于30～36 s内的平均速度
C．30～36 s内物体处于超重状态
D．前10 s内钢索最容易发生断裂
答案：D
教师活动：总结超重失重的判断技巧。
1．从受力的角度判断：当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。
2．从加速度的角度判断：当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。
3．从速度变化的角度判断：①物体向上加速或向下减速时，超重；②物体向下加速或向上减速时，失重。
教师活动：总结3种判断方法不是独立的，后两种是第一种的延伸。
课堂小结