超重失重现象研究论文

课题超重与失重现象课型新授课教学目标一、 知识与技能 1、 认识超重和失重现象，理解在超重与失重现象中，物体的重力并没有变化； 2、 能够根据加速度的方向，判别物体的超重和失重现象； 3、 理解掌握完全失重状态的特征和条件， 能正确的运用牛顿第二定律分析理解实际生活中的超重与失重的现象； 二、过程与方法 1、 经过实验、探究、讨论、交流的过程去观察体验物体的超重与失重现象； 2、 用科学的研究分析方法用牛顿第二定律分析解决实际生活中的超重失重现象； 三、 情感态度与价值观 1、 通过探究性的学习活动，深刻体会牛顿定律在认识自然，解释其在自然现象中的重要性；通过运用超重与失重知识解释身边物理现象，激发学生学习物理的兴趣教学重点难点重点：用牛顿第二定律去分析超重与失重的本质难点：典型实验的设计、学生探究、正确理解超重与失重现象中重力未发生变化。教学活动情境引入： 播放杨利伟在太空中的工作视频片段。一 老师提出问题 1、当杨利伟乘坐飞船加速升空时，胸部有什么感觉？是否难受？ 2、 杨利伟在什么时侯感到失重？感觉怎样？二 思考与讨论（师生共同讨论，学生之间也可以进行交流） 1、胸部感到有压力，这是飞船加速上升产生的结果，但杨利伟因平时训练时这种压力可达到8个G，因此感觉不是很难受； 2、在飞船与火箭分离时，感觉身体突然被抛出了一下，飘了起来，呈悬浮状态，这就是失重现象。三、老师提出问题：同学们是否也有类似的经历？学生回答： 1、 在商场坐电梯时 2、 在游乐场坐过山车时四、 引出课题同学们说的很对，这就是我们今天要学习的超重与失重现象。实验探究 如图所示，在弹簧秤下端挂一钩码，仔细观察钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时、突然上升和突然下降时弹簧秤示数的变化。将实验现象填入下列表格： 请一组同学来回答实验结果： 生：钩码静止时、匀速上升、匀速下降时弹簧秤读数基本不变。 突然上升时，弹簧秤的读数变大。 突然下降时，弹簧秤的读数变小。 引导学生分析钩码在各种状态下的受力情况及加速度方向及应用牛顿运动定律列出方程： 由此引入超重与失重的概念： 物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）大于物体所受的重力的现象，称为超重现象。 物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）小于物体所受的重力的现象，称为失重现象。 同时说明拉力（压力）的含义。 引导学生得出超重与失重的四种情况： 讨论与思考1（1）据报载，我国航天第一人杨利伟的质量为63kg，（装备质量不计）假设飞船以加速度8．6m/s2竖直加速上升，这时他对座椅的压力多大？（2）杨利伟训练时承受的压力可达到8个G，这表示什么意思？（3）当飞船返回地面，减速下降时，请你判断一下杨利伟应该有什么样感觉？ 让学生思考5分钟后回答。 老师点评：在生活中也存在超重与失重现象。讨论与思考2：一个质量为70kg的人乘电梯下楼，刚开始电梯以3m/s2的加速度匀加速下降。 求：这时他对电梯地板的压力。（取g＝10m/s2） 若电梯的加速度为10m/s2，结果又如何？ 学生通过计算发现当电梯的加速度为10m/s2时，人对地板的压力为零。 此时引入完全失重的概念：当物体以大小为等于g的加速度竖直下落时，它对悬挂物或支持物完全没有作用力，好像没有了重力一样，称为处于完全失重状态。实验验证当装有水的水杯壁上有一个孔时，在水压作用下，水会从孔中流出来。如果让这个杯子自由下落又是什么情况呢？ 经过实验发现水柱消失，原因是什么？ 老师点评：当瓶子自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，小孔以上部分的水对小孔处的水的没有压力，小孔没有水流出。 老师点评：太空中飞船中的人和物也处于完全失重状态。 课堂小结：通过本节探究分析、讨论，理解物体的超重、失重现象时，要明确不论物体的运动方向如何，只要加速度的方向向上时，为超重；加速度方向向下时，为失重。当加速度为重力加速度时为完全失重，在超重失重的情况下，重力并没有发生变化。课堂达标1.（2005 全国理综） 一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为 g，g为重力加速度。人对电梯底部的压力为 . A. mg 2.(2004 全国理综) 下列哪个说法是正确的（ ） A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 B．蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D．游泳运动员仰卧在水面上静止不动时处于失重状态板书设计物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）大于物体所受的重力的现象，称为超重现象。物体对悬挂物的拉力（或者对支持物压力）小于物体所受的重力的现象，称为失重现象。 课外作业家里有体重计的同学可以回家做一做，先站体重计上不动，读出台秤的示数；接着突然下蹲，读出开始下蹲时台秤的示数变化，想一想为什么会发生这样的现象？ 然后先蹲着不动，读出台秤的示数；接着突然起立，读出开始起立时台秤的示数变化？ 也想一想为什么会发生这样的现象？

第三章 第七节 超重和失重教学设计 教材：《全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册》第3章 第7节海口市第一中学 刘喜明一、指导思想 如果设计一项系列的问题探究活动，使学生根据已有的经验可以解决一部分问题，但会被另外一部分问题难住，因而必须超越已有的经验认识，探寻新的解决办法。这样的活动，有利于调动学生在智力上积极、主动的投入，对于学生构建正确的科学概念、获得对科学的积极情感和态度体验，极有价值。如果课堂上能给予学生较充分的时间和活动机会，可以使他们有可能更深入地理解概念，更易于知识的迁移和应用。设计这样的系列问题探究活动，实质上可以提高概念教学的效率，激发学生的探究兴趣和深层次的学习潜能。“超重和失重”就是建立在上述指导思想上的全新教学设计。二、设计思路1．精心设计活动的问题情景，激发学生的活动积极性。2．探究活动带有明显的游戏色彩和学习的挑战性，学生参与的积极性高。3．分组活动三、教学设计 教学目标 知识与技能a. 知道超重和失重的概念及产生的条件。b. 能分析和解释生活中超重和失重的现象。c. 培养学生获取知识的能力 方法与过程a、深入了解探究的一般过程，并在探究的过程中感受超重、失重现象。b、掌握用牛顿运动定律分析问题的一般思维方法。 情感态度与价值观让学生在探索与自学中获得成功的体验，享受成功的喜悦，同时激发他们学习的热情和愿望，进而培养学生的责任感和使命感。教学重点通过观察与实验探索、归纳、总结出超重和失重的条件及原因教学难点通过观察与实验探索、归纳、总结出超重和失重的条件及原因。教学用具超重失重演示仪、矿泉水瓶、体重计、弹簧称、钩码、细绳、橡皮筋、塑料杯、照明用导线（）等教学环境多媒体网络教室 教学方法网络环境下的高中物理探究式教学模式。此模式如下：创设情景 提出课题 动手探索 思维探索课题小结 课题延伸 资源共享 自主学习学法指导自学、实验、观察、分析、讨论、归纳、总结、交流等 教师活动学生活动设计意图先让学生观察几种现象：现象（一）：飞机上的超重现象（二）：航天英雄杨利伟现象（三）：录像《国际空间站上的失重现象》 观看感受思考一．创设情景、引发兴趣唤醒学生已有的生活经验，使学生有亲切感，引发学生的学习兴趣，触动学生的思维。 问题一：究竟什么是超重和失重呢？演示（一）：照明用导线弯成螺旋型，在下面轻轻挂一重物，突然向上加速，导线被拉直。 演示（二）：当橡皮筋有加速度时，橡皮筋上系的红导线间隔与静止时不同。 思考得出：静止时：拉力等于重力加速上升：导线被拉长，说明拉力大于重力 静止时：拉力等于重力加速下降：间隔变短，说明拉力小于重力 二．精彩演示、导入新课激起学生强烈的求知欲望和探索欲望，为下面学生的自主探索实验和教学目标的实现作好铺垫 为引入超重和失重概念设计根据演示实验，提出超重与失重的概念 理会建立科学的物理概念的一般方法和过程 问题二：在什么样的条件下会产生超重或失重呢？ 学生动手探索：设计方案 选择方案 实施方案 交流讨论 条件 结论：加速度a向上物体超重加速度a向下物体失重三．小组探究、增强感受： 本环节围绕教学目标，为突破重难点而设计，它能培养学生动手能力，制定计划能力，分析归纳能力，合作交流能力。同时通过探索，学生初步获得超重和失重的知识，享受成功的喜悦，培养学生自信心。 提问：我们在现实生活中有没有超重和失重的感受呢？ 结合我们的探索和生活中的感受，在学生回答基础上，用动画模拟电梯中超重和失重的情况。进一步研究以下问题：问题三：产生超重和失重的原因是什么呢？学生答：有（例如：剩坐电梯、坐车上下坡、蹦级、跳水、荡秋千等） 观察动画思考其中有几种运动情景尝试用牛顿运动定律分析超重、失重的产生原因四．知识迁移、深化理解：1．唤醒学生已有的生活经验 2．动画帮助学生建立清晰的物理情景 全面总结：（师生交流总结） 3．利用多媒体环境，师生互动、总结电梯中的超重和失重的条件、四种运动情景和尝试用牛顿运动定律分析原因。4．让学生全面了解超重和失重5．概念和规律是学生经过主动学习，探索、分析、归纳、总结得出的，因此学生对其理解更透彻，起到事半功倍的作用。 教师展示材料并指导操作 学生自主学习材料： ①、阅读材料②、浏览因特网上资源③、分析课前展示的问题和思考题④、实例分析与练习 五．自主选择、突显个性： 左边材料全集中在已制作好的网络课件之中。学生可以利用自己的电脑作为学习平台，自主而有目的、有选择的上网浏览学习。多媒体与网络技术为学生创造了一种自主学习的环境，可以对不同层次的学生进行非线性的教学，达到因材施教的目的。也实现了资源的再利用。 提出研究性课题：在宇航飞行时人们处于失重状态。失重给宇航员的生活和工作带来很大的不便,因此，有必要制造一个“人工重力”.请同学们利用所学的知识,通过自学、查资料、和其他同学交流等方式思考这种装置的可能性. 同学们利用所学的知识,通过自学、查资料、和其他同学交流等方式思考这种装置的可能性 六．作业安排、拓展空间： 设计一道有研究性性质的题目。这样设计摆脱过去以布置课后的几道题来检查教学效果和学生掌握知识程度的作法，它能有效培养学生的自学能力、分析解决问题能力、获取知识的能力，以及学生的创新能力。总结：�6�1 超失两现象�6�1 牛顿找原因�6�1 加速两条件�6�1 运动四情景 理解四句话的含义，领会总结方法七．有效总结、生动结尾： 帮助学生如何有效总结抓住本节课学习的要点。 四、教学设计反思本节课我的体会是：1、 探究性学习具有高效率，体会最深。2、 对教师素质要求高：包括业务知识，组织才能，对学生的了解程度。3、对不同的学生小组，进行不同的指导要及时，且要有针对性。有的小组指导实验的科学态度，有的小组重点辅导设计的完善，有的小组指导具体的操作过程，有的小组要在各环节进行具体帮助。4、深感分层教学模式为探究性学习的组织实施提供了可能。

同校。三中~

失重是物体的视重为零 也就是说，在物体自由落体的时候，如果你去称它的重量的话是0。即是，视重为0 其原因也是物体具有向下的加速度，而且其全部重力都提供了物体向下的加速度 卫星中的物体与卫星做同样的圆周运动，重力充当向心力，这时，物体在卫星中就好像没有重力一样（实际上重力还在），不需要支持物提供支持力就可以相对卫星静止。人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态。航天器进入轨道后可以近似认为是绕地球做圆周运动，做圆周运动的物体的速度方向是时刻改变的，因而具有加速度，它的大小等于卫星所在高度处的重力加速度的大小。这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似，航天器中的人和物都处于完全失重状态。你能够想像出失重的条件下会发生什么现象吗？你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象。物体将飘在空中，液滴呈绝对球形，气泡在液体中将污泥浊水上浮。宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，以防不慎，将“上不着天，下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中，进入宇航员的眼睛、鼻孔……你还可以继续发挥你的想像力，举出更多的现象来。你还可以再想一想，人类能够利用失重的条件做些什么？下面举几个事例，将会帮助你思考。这里所举的事例虽然还没有完全实现，但科学家们正在努力探索，也许不久的将来就会实现。在失重的条件下，熔化了的金属的液滴，形状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠。而在地面上，用现代技术制成的滚珠，并不呈绝对球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一。玻璃纤维（一种很细的玻璃丝，直径为几十微米），是现代光纤通信的主要部件。在地面上不可能制成很长玻璃纤维，因为没等到液态的玻璃丝凝固，由于重力的作用，它将被拉成小段。而在太空的轨道上，将可以制造出几百米长的玻璃纤维。在太空的轨道上，可以制成一种新的泡沫材料?泡沫金属。在失重条件下，在液态的金属中通以气体，气泡将不“上浮”，也不“下沉”，均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢,用它做机翼,又轻又结实。同样的道理，在失重的条件下，混合物可以均匀地混合，由此可以制成地面上不能得到的特种使合金。电子工业、化学工业、核工业等部门，对高纯度材料的需要不断增加，其纯度要求为“6个9”至“8个9”，即－.在地面上,冶炼金属需在容器内进行，总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中。而在太空中“悬浮冶炼”，是在失重条件下进行的，不需要用容器，消除了容器对材料的污染，可以获得纯度极高的产品。在电子技术中所用的晶体，在地面上生长时，由于受重力的影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生长是均匀的，生长出来的晶体也要大得多。在不久的将来，如能在太空建立起工厂，生产出砷化镓的纯晶体，它要比现有的硅晶体优越得多，将会引起电子技术的重大突破。在太空失重的条件下，会生产出地面上难以生产的一系列产品。建立空间工厂，已经不再是幻想。科学家们在太空中做各种实验，青年学生也可以提出自己的太空实验设想，展开你想像的翅膀，为宇宙开发贡献一份力量！

（1）生活中最常见的失重超重现象是人坐电梯的现象。电梯上升（以竖直向上为正方向）：N - mg = ma =>N = m(g + a)> mg 即超重；电梯下降（以竖直向下为正方向）：mg - N = ma =>N = m(g - a )