高中物理6 超重和失重教案

第四章   运动和力的关系

4. 6  超重和失重

超重、失重是日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没有注意到这一现象的特点。本节课内容要让学生真正理解超重、失重的条件与本质所在。

【物理观念】相互作用观念，能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象。

【科学思维】经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

【科学探究】通过实验认识超重和失重现象，理解超重、失重现象的实质。

【科学态度与责任】引导帮助学生归纳总结超重、失重现象的实质；培养学生联系实际、实事求是的科学态度和科学精神。

【教学重点】

超重和失重概念及产生超重失重现象的条件

【教学难点】

（1）产生超重和失重现象的实质；

（2）运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例分析。

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【新课导入】

站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数先变小，后变大，再变小。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？

【新课讲授】

一、重力的测量

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，

（1）先测量物体做自由 落体运动的加速度 g；

（2）再用天平测量物体的质量，利用牛 顿第二定律可得

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

体重计的示数称为视重，反映了人对体重计的压力。 根据牛顿第三定律，人对体重计的压力与体重计对人的支 持力 FN 大小相等，方向相反。

如图所示 ，选取人为研究对象。人体受到重力 mg 和 体重计对人的支持力 FN，这两个力的共同作用使人在下蹲 的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。

     1. 超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）大于物体所受重力的现象

      2. 失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）小于物体所受重力的现象。

       3. 完全失重：当升降机以加速度 a = g竖直加速下降时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力（视重）为零的现象。
       4. 视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力
  （1）视重大于重力    超重
  （2）视重小于重力    失重
  （3）视重等于重力    静止或匀速状态
  （4）视重等于零        完全失重

人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。

图 4.6-4 呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况。很明显，图线直观地描绘了人在下蹲过程中力传感器的示数先变小，后变大，再变小，最后保持某一数值不变的全过程。

如图 4.6-5，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”过程中超重和失重的情况。

【例题】设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。（g 取 9.8 m/s2）

超重、失重学生有一定感性和模糊的体会，但理解超、失重概念，对学生而言有一定的困难。我觉得主要来自两方面，首先是物理语言的误导，使学生认为超重（或失重）就是物体重量的增加（或减少）；其次学生往往认为向上运动时就超重，向下运动时就失重，没有真正理解超重与失重的原因。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，自主学习与小组合作学习的方式，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，养成动手与合作能力，生成学生透过现象看本质的物理意识。