超重和失重教案

超重和失重教案
   一、教学目标
    1.了解超重和失重现象;
    2.运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因;
    3.培养学生利用牛顿第二定律分析问题和解决问题的能力。
    二、重点、难点分析
    1.超重和失重在本质上并不是物体受到的重力发生了变化,而是物体在竖直方向有加速度时,物体对支持物的压力或拉力的变化,这一点学生理解起来往往困难较大。让学生理解超重和失重的本质是本节课教学的重点之一,也是后面理解航天器中失重现象的基础。
    2.超重和失重中物体对支持物的压力和拉力的计算,是牛顿第二定律应用的一个方面,也应作为本节教学的重点之一。
    三、教具
    演示教具:超重和失重演示装置、弹簧秤、重物、细线、下面扎孔的可乐瓶、录像资料。
    学生用具:弹簧秤、钩码、打点计时器用重锤、绣花线。
    四、主要教学过程
    (一)引入新课
    看录像片《航天飞机上的失重现象》《失重物体的运动》。
    提问:刚才所看到的录像片是在什么地方发生的?它向我们展示了一种什么现象?
    这里给我们展示了失重现象,是在航天飞机中发生的。航天飞机在起飞中产生了超重现象,在太空中又产生了失重现象。超重和失重是怎么产生的呢?这就是我们这节课研究的内容。
    (二)教学过程设计
    板书:十、超重和失重
    我们先来研究一下超重现象。
    板书:1.超重现象
    实验:介绍装置,架子上有两个滑轮,两边挂有重物。我们取左边的重物加以研究,重物静止时,弹簧秤的示数大小等于物体所受的重力,物体对弹簧秤的拉力等于物体所受的重力。放手后物体做向上的加速运动,我们再观察弹簧秤示数的变化。
    提问:看到了什么现象?弹簧秤的示数增大,物体对绳的拉力增大。
    以上实验可以用更简单的装置来完成,只不过观察时的效果稍差一些。弹簧秤下挂一重物,物体静止时,弹簧秤的示数等于物体所受的重力。当物体向上做加速运动时,弹簧秤的示数大于物体所受的重力,物体对绳的拉力大于物重。
    学生小实验:细线拉重锤(绣花线、打点计时器用重锤)。线系在重锤上,缓慢拉起,再让重锤做向上的加速运动,线断。
    分析原因:取物体为研究对象,T-G=ma,T-mg=ma,弹簧秤的拉力为
    T=mg+ma=m(g+a)
    讨论:(1)物体做向上的加速运动时,弹簧对物体的拉力大于物体静止时的拉力,T>mg,物体对弹簧的拉力大于物重。
    举例:起重机在吊起重物时,有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因?
    (2)学生列举生活中的感受:电梯向上起动时,电梯对人的支持力大于静止时的支持力,同样人对电梯的压力也大于物重;电梯下降刹车时也一样。只要物体的加速度方向是向上的,就会产生以上现象。
    提问:在电梯中放一弹簧测力秤,人站在上面。当电梯向上加速度运动时秤的示数怎样变化?
    (3)整理公式:T=m(g+a)=mg′,g′叫做等效重力加速度,g′>g。站在电梯里的人在电梯向上加速或向下减速时,人对电梯的压力大于人的重力,好像是重力加速度g增大了。火箭起飞时有很大的向上的加速度,内部发生的是超重现象。
    当物体存在向上的加速度时,它对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物重的现象叫做超重现象。
    发生超重现象时,物重并没有变化。
    2.失重现象
    实验:重物静止时,弹簧秤的示数大小等于物体所受的重力,物体对弹簧秤的拉力等于物体所受的重力。放手后物体做向下的加速运动,我们再观察弹簧秤示数的变化。
    提问:看到了什么现象?弹簧秤的示数减少,物体对支持物的拉力减小。
    学生实验:观察感受失重现象。弹簧秤下挂一重物,物体静止时,弹簧秤的示数等于物体所受的重力。当物体向下做加速运动时,弹簧秤的示数小于物体所受的重力。(注意对减速时的示数增大的解释。)
    取物体为研究对象,G-T=ma,弹簧秤的拉力为T=mg-ma=m(g-a)
    讨论:(1)物体做向下的加速运动时,弹簧对物体的拉力小于物体静止时的拉力,T<mg,物体对弹簧的拉力小于物重。
    (2)学生列举生活中的感受:电梯向下起动时,电梯对人的支持力小于静止时的支持力,同样人对电梯的压力也小于物重;电梯上升刹车时也一样。
    (3)整理公式:T=m(g-a)=mg′,g′叫做等效重力加速度,g′<g。站在电梯里的人在电梯向下加速或向上减速时,人对电梯的压力小于人的重力,好像是重力加速度g减少了。
    失重:当物体存在向下的加速度时,它对支持物的压力(或拉力)小于物重的现象,叫做失重。当a=g时,T=0,叫做完全失重。
    发生失重时,物重并没有变化。
    实验:在可乐瓶下面扎一些小孔,装上水后水从小孔喷出。把水瓶抛出,喷水情况会怎样变化?分析瓶抛出后,水怎样喷。让学生先分析可能发生的现象,再观察上抛时的现象,下抛的情况让学生回家去做。解释现象出现的原因,抛出后水处于失重状态,对瓶无压力,水不喷。
    3.例题
    例1  关于电梯的几种运动中,支持力的变化情况如何?
    速度方向 加速度方向 支持力与重力
    静止:   无 无 =
    上升: 匀速 ↑ 无 =
    加速 ↑ ↑ >

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