4.6
过去,超重和失重的概念主要通过例题在教材中呈现,现在则作为一个独立课时进行讲解,并通过实验探究逐步形成概念。本节的内容又十分注重分析过程,是对前面学习牛顿定律的总结和提升。超重与失重现象在日常生活中已普遍存在。通过电子秤的测量,教材帮助学生更清晰地理解超重和失重的物理本质。
物理观念:通过实验认识超重和失重现象。
科学思维:观察并感受失重和超重现象。
科学探究:探究超重与失重现象的形成过程,领悟物理规律在日常生活中的实际应用。
科学态度与责任:培养学生科学探究能力,激发成就感;养成学科学、爱科学、用科学的习惯;从探究中体验科学之美,体会合作的重要性。
重点:1、发生超重、失重现象的条件及其本质。
2、判断超重和失重现像。
难点:超重和失重的本质。
教师启发引导教学与学生小组合作探究法、实验分析相结合。
弹簧测力计、物块、电子称、多媒体课件。
一、
通过多媒体课件动图展示:站在体重计上晃动。在体重计上进行下蹲动作时,你会发现其读数先减少,随后增加,最后再次减少。当人静止后,保持某一数值不变。这是为什么呢?
二、
重力(体重):由于地球的吸引而受到的力。请明确区分重量与重力的概念,即重量实际上是重力的量度。
问题:怎么测量重力的大小呢?
有两种方法,①第一种方法:根据牛顿第二定律F=ma,通过将F替换为G和a替换为g,公式可简化为G=mg。首先,通过测量物体自由落体运动的加速度g,然后利用天平测定其质量m,即可计算出重力。
②第二种方法:平衡法。将待测物体悬挂或放置在测力计上,使它处于静止状态。此时,物体所受重力与测力计的拉力或支持力相等,测力计读数直接反映物体的重力大小。
弹簧测力计的示数我们称之为视重。即:物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的大小。
问题:什么是超重呢?
在日常体重测量中,我们通常设定一个标准值。超出这一标准则被视为超重,如同汽车超载的情况。但物理的超重并不是这样的。
通过多媒体课件动图展示:下蹲起立的过程。选取人为研究对象。人体受到重力mg和体重计提供的支持力FN共同作用于人体,在下蹲过程中,人先后经历加速阶段。减速和静止三个阶段。
①下降阶段:
即体重计的示数所反映的视重(力)小于人所受的重力。
归纳,失重: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。
②上升阶段:
FN-
即体重计的示数大于人所受的重力。
归纳,超重: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。
当人相对于体重计静止不动时,FN=mg。
注意:无论是处于超重状态还是失重状态,这些都是个体的感受,而你的实际重力mg并未发生改变。
人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。通过多媒体课件动图展示:下蹲起立的过程。通过分析得到起立、蹲下和静止不动的三种情况下,所对于的超重和失重情况。
在电梯地板上获一台体重计,站在体重计上,观察电梯启动、制动和运行过程中体重计示数的变化。
通过多媒体课件动图展示:电梯上下过程。观察示数的变化,变大时则为超重、变小则为失重。为此总结得下图。
电梯从低楼层加速上升,处于超重状态;到达高楼层准备出电梯时,进行减速上升,进入失重状态;随后在下降过程中先加速下降,再次经历失重;最后在低楼层减速下降,恢复到超重状态。
总结:高楼层不论什么运动都是失重,低楼层不论什么运动都是超重。
从加速上看,凡是加速度向上的都是超重、反之失重。
例题:设某人的质量为60kg,站在电梯内的水平地板上,当电梯以0.25m/s2的加速度匀加速上升时,求人对电梯的压力。g取9.8m/s2。
分析:人站在电梯内的水平地板上,随电梯上升程中受到两个力的作用:重力mg和地板的支持力FN。
按照我们以前的解题步骤来解这道题。
解:设竖直向上方向为坐标轴正方向。
FN-
FN=-F=-603
这个结果同样也说明了。
当FNmg:
FN与mg当FNmg:
特别:当a=g,FN=0时:
当升降机以加速度a=g物体在竖直加速下降时,对支持物的压力或悬挂物的拉力(视重)为零的现象。叫做完全失重。
我们平时的跳跃在脚离地后也是完全失重,在太空当中也是如此。
实际中有许多领域涉及超重和失重现象。
火箭发射时,其向上加速度显著增强,导致底部承受的压力远超静止状态。通过多媒体课件动图展示:火箭发射。
航天器内的物体将处于完全失重状态。完全失重时,物体将飘浮在空中,液滴呈球形。动图展示刘亚平的水球实验。
超重和失重现象在实际中还有许多,请你通过读书、上网、请教专业人员等多种途径进一步学习和了解。
一、
重力(体重):由于地球的吸引而受到的力。
①第一种方法:
②第二种方法:
二、
①视重:
即:物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的大小。
②失重: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。
③超重:物体