高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系6 超重和失重教案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系6 超重和失重教案设计，共4页。教案主要包含了重力的测量，超重和失重等内容，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、重力的测量
教师活动：讲解重力的测量方法。
在地球表面附近，物体由于地球的吸引而受到重力。测量重力常用两种方法：一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得
G = mg
另一种方法是，利用力的平衡条件对重力进行测量。将待测物体悬挂或放置在测力计上，使它处于静止状态。这时物体所受的重力和测力计对物体的拉力或支持力的大小相等，测力计的示数反映了物体所受的重力大小。这是测量重力最常用的方法。
二、超重和失重
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)。
这时，人所受到的直梯对人的支持力的大小大于人所受的重力的大小。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。
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)。
这时，人所受到的直梯对人的支持力的大小小于人所受的重力的大小。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。
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。
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