超重和失重 一、素质教育目标（一）知识教学点1掌握超重、失重现象及其实质2用牛顿第二定律解释超重和失重的原因（二）能力渗透点培养学生应用牛顿第二定律分析，解决实际问题的能力（三）德育渗透点知识是力量的源泉，知识是能力的基础的辩证唯物主义思想的渗透（四）美育渗透点通过本节教学，使学生在推理中了解现象的本质，体验自然规律的逻辑美二、学法引导1运用讨论式引人超失重现象，引起学生思考2利用演示实验，结合牛顿第二定律讨论原因3师生讨论视重与重力的辩证关系三、重点难点疑点及解决办法1重点超重和失重的实质不是物体重力发生了变化，而是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力发生了变化2难点示重，视重与实重的概念及区别3疑点超重和失重在生产生活中有什么用途?4解决办法在实验基础上，引导学生分析，思考，用事实说话（如弹簧秤提一物加速上升，学生根据实物本身未变化，地球对其引力不变的事实可知，超重并不是物体重力发生变化），使学生掌握超重和失重的本质及现象。四、课时安排1课时五、教具学具准备多媒体投影仪弹簧秤、钩码、重锤、非常细的线、铁架台六、师生互动活动设计1教师结合学生的实际体验介绍有关超失重现象引入课题2师生共同以实验的方法来验证，并以讨论的形式结合牛顿第二定律来从理论上阐述3通过练习来辨析视重与重力的关系，巩固知识七、教学步骤（一）明确目标用牛顿第二定律解释超重与失重原因（二）整体感知当悬挂物拉着物体加速向上时，由于向上的加速度，悬挂物对物体的作用力大于重力，据牛顿第三定律，物体对悬挂物拉力大于重力出现超重现象当悬挂物拉着物体向下加速时悬挂物拉力小于物体重力，由牛顿第三定律，物体对悬挂物的拉力小于物体重力，出现失重现象，可见，超重与失重，是物体对悬挂物（或支持物）的拉力（或压力）增大或减小，而不是物体重力发生了变化（三）重点、难点的学习及目标完成过程自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重，究竟什么是超重和失重呢?今天我们来研究这个问题1超重现象实验1将图320所示装置放到桌上，用多媒体投影仪放大弹簧秤读数装置左边为弹簧秤和弹簧秤下挂一钩码，右边为一重锤用手抓住重锤，使整个装置处于静止状态，请学生观察屏幕上弹簧秤的读数并记录下来将抓住重锤的手放开，与此同时请学生观察屏幕上弹簧秤示数比较两次读数，发现后者弹簧秤示数比前者大，为什么呢?当用手握住重锤时，物体处于静止状态（平衡状态）此时弹簧秤示数应等于钩码的重力，也就是钩码对弹簧秤的拉力等于钩码自身重力当放开握重锤的手时，在重锤作用下，弹簧秤与钩码加速上升，设加速度为a，以钩码为研究对象，据牛顿第二定律mg可知Fmgma Fmgmamg 图320由分析可知，当物体具有竖直向上的加速度时，弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力，根据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的拉力大于物体的重力（平衡时物体对弹簧秤拉力等于物体重力）结论：当物体存在向上的加速度时，它对悬挂物的拉力大于物体的重力，这种现象称为超重学生活动学生思考并回答：若将一称体重的体重计放在加速上升的升降机上，你所看到的读数与体重比较是增大了?还是相等?还是减少?请同学用一根细线拴住重锤缓慢上提细线不断，若同学们迅速通过细线将重物上提，细线则被拉断这个实验证明了什么?上述三个实验现象中，重锤或钩码或人的质量变了吗?重力变了吗?（回答均未变）所以，发生超重现象时，是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大了，物体自身重量没有发生变化2失重现象实验：如321装置铁架台左边是弹簧秤下挂的重锤，右边为钩码，仍请同学观察屏幕上弹簧秤读数并记下先用手抓住钩码，使整个装置平衡，请同学观察弹簧秤读数并记录下来迅速放开抓住钩码的手，重锤加速下降，与此同时，请同学观察屏幕上弹簧秤示数，并记录下来结论是第二次弹簧秤示数小于第一次弹簧秤示数什么原因造成的呢，我们来分析当用手握住钩码，整个装置平衡，弹簧秤示数应等于重锤的重力， 图321或者说重锤对弹簧秤的拉力等于重锤的重力当放开握钩码的手时，重锤加速下降，由牛顿第二定律：mgFma Fmgmamg可见，当物体有竖直向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体的重力，这种现象称为失重失重时，物体自身重力不变化讨论：（1）当电梯里放有一台体重计，人站在电梯里的体重计上，电梯静止时，体重计读数与人体重比较应如何，当电梯加速下降时呢?（2）若电梯下降的加速度为g，体重计示数为多少?（这种现象称完全失重）3示重、视重与实重上面所说弹簧称的读数，体重计的读数，习惯上称为示重或视重，而物体受地球引力产生的重力为实重（四）总结、扩展物体具有竖直向上的加速度时，物体就超重；物体具有竖直向下的加速度时，物体就失重，若向下的加速度为g，则称为完全失重超重与失重的实质是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大或减小了，而物体自身重力并未发生改变超重与失重在生活中常见，为减轻桥梁所受压力，桥一般造成凸型，使汽车过桥时有一个向下的加速度而使桥梁所受压力减轻，如图322所示当车经过凹陷的路面时，由于有竖直向上的加速度而出现超重现象，往往使车轮胎由于压力大而爆破。 图322在宇宙飞船上，由于失重现象，食品主要是流体，象棋需磁性棋子等背景知识与课外阅读余弦定理在运动学问题中的应用图323甲如图323（甲）所示，一轮子在地面上做纯滚动运动时，轮子的轴心O的速度恒为，轮边缘上一点A，相对轮心的位置可用角表示，当A点与地（点C）重合时0，试求A点转到任意角度时，相对地面的速度大小解析：设轮子半径为R，当点A转到角位置时，轮子的转动角速度点A相对O点的速度为v，其大小为R，方向与A点处的半径垂直，如图323（乙）所示设A点相对地面的速度为vA，由余弦定律得：图323乙 对于轮子的触地点，其速度为零，这是轮子轴心的速度与点相对轮心转动的速度R叠加的结果，即R0，所以R，代入的表达式得，故轮缘点A相对地面速度大小为2sin随堂练习1一个弹簧秤最多能挂上60kg的物体，在以5m加速下降的电梯里，则它最多能挂上_kg物体，如果在电梯内弹簧秤最多能挂上40kg物体，此刻电梯在作_运动加速度值为_m（g取10m）2一电梯从静止开始上升，在电梯顶板的弹簧秤下悬挂一质量为3kg的物体，前5s内弹簧秤示数为36N，第二个5s内示数为30N，最后5s内示数为24N，且在第15s末电梯停止，求电梯在此15s内上升高度3关于超重与失重，下列说法中正确的是 （ ）A超重就是物体的重力增加了B失重就是物体的重力减少了C完全失重就是物体的重力一点都没有了D不论是超重还是失重，物体的重力是不变的4如图324所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，物体被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，突然发现A被弹簧拉动，则木箱的运动情况可能是（ ）A加速下降 B减速上升C匀速向右运动 D加速向左运动5某人在一以2.5m加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体，在地面上最多能举起多少千克的物体?若此人在一匀加速 图324上升的电梯里最多能举起40kg的物体，则此电梯的加速度是多少?参考答案：1120；匀减速下降或匀加速上升；5ms2 2100m3D4ABD560kg，2.5m