资源描述
4.6 超重和失重
一、素养训练目标
（一）学问教学点
1．把握超重、失重现象及其实质
2．用牛顿其次定律解释超重和失重的缘由．
（二）力量渗透点
培育同学应用牛顿其次定律分析，解决实际问题的力量．
（三）德育渗透点
学问是力气的源泉，学问是力量的基础的辩证唯物主义思想的渗透．
（四）美育渗透点
通过本节教学，使同学在推理中了解现象的本质，体验自然规律的规律美．
二、学法引导
1．运用争辩式引人超失重现象，引起同学思考．
2．利用演示试验，结合牛顿其次定律争辩缘由．
3．师生争辩视重与重力的辩证关系．
三、重点·难点·疑点及解决方法
1．重点
超重和失重的实质不是物体重力发生了变化，而是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力发生了变化．
2．难点
示重，视重与实重的概念及区分．
3．疑点
超重和失重在生产生活中有什么用途?
4．解决方法
在试验基础上，引导同学分析，思考，用事实说话（如弹簧秤提一物加速上升，同学依据实物本身未变化，地球对其引力不变的事实可知，超重并不是物体重力发生变化），使同学把握超重和失重的本质及现象。
四、课时支配
1课时
五、教具学具预备
多媒体投影仪
弹簧秤、钩码、重锤、格外细的线、铁架台．
六、师生互动活动设计
1．老师结合同学的实际体验介绍有关超失重现象引入课题．
2．师生共同以试验的方法来验证，并以争辩的形式结合牛顿其次定律来从理论上阐述．
3．通过练习来辨析视重与重力的关系，巩固学问．
七、教学步骤
（一）明确目标
用牛顿其次定律解释超重与失重缘由
（二）整体感知
当悬挂物拉着物体加速向上时，由于向上的加速度，悬挂物对物体的作用力大于重力，据牛顿第三定律，物体对悬挂物拉力大于重力消灭超重现象．当悬挂物拉着物体向下加速时悬挂物拉力小于物体重力，由牛顿第三定律，物体对悬挂物的拉力小于物体重力，消灭失重现象，可见，超重与失重，是物体对悬挂物（或支持物）的拉力（或压力）增大或减小，而不是物体重力发生了变化．
（三）重点、难点的学习及目标完成过程
自从人造地球卫星和宇宙飞船放射成功以来，人们经常谈到超重和失重，到底什么是超重和失重呢?今日我们来争辩这个问题．
1．超重现象
〔试验1〕将图3－20所示装置放到桌上，用多媒体投影仪放大弹簧秤读数．装置左边为弹簧秤和弹簧秤下挂一钩码，右边为一重锤．
用手抓住重锤，使整个装置处于静止状态，请同学观看屏幕上弹簧秤的读数并记录下来．
将抓住重锤的手放开，与此同时请同学观看屏幕上弹簧秤示数．
比较两次读数，发觉后者弹簧秤示数比前者大，为什么呢?
当用手握住重锤时，物体处于静止状态（平衡状态）此时弹簧秤示数应等于钩码的重力，也就是钩码对弹簧秤的拉力等于钩码自身重力．
当放开握重锤的手时，在重锤作用下，弹簧秤与钩码加速上升，设加速度为a，以钩码为争辩对象，据牛顿其次定律＝mg可知
F－mg＝ma ∴ F＝mg＋ma＞mg 图3－20
由分析可知，当物体具有竖直向上的加速度时，弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力，依据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的拉力大于物体的重力（平衡时物体对弹簧秤拉力等于物体重力）
结论：当物体存在向上的加速度时，它对悬挂物的拉力大于物体的重力，这种现象称为超重
同学活动
①同学思考并回答：若将一称体重的体重计放在加速上升的升降机上，你所看到的读数与体重比较是增大了?还是相等?还是削减?
②请同学用一根细线拴住重锤缓慢上提．细线不断，若同学们快速通过细线将重物上提，细线则被拉断．这个试验证明白什么?
上述三个试验现象中，重锤或钩码或人的质量变了吗?重力变了吗?（回答均未变）
所以，发生超重现象时，是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大了，物体自身重量没有发生变化．
2．失重现象
〔试验〕：如3－21装置铁架台左边是弹簧秤下挂的重锤，右边为钩码，仍请同学观看屏幕上弹簧秤读数并登记．
先用手抓住钩码，使整个装置平衡，请同学观看弹簧秤读数并记录下来．
快速放开抓住钩码的手，重锤加速下降，与此同时，请同学观看屏幕上弹簧秤示数，并记录下来．
结论是其次次弹簧秤示数小于第一次弹簧秤示数．
什么缘由造成的呢，我们来分析
当用手握住钩码，整个装置平衡，弹簧秤示数应等于重锤的重力， 图3－21
或者说重锤对弹簧秤的拉力等于重锤的重力．
当放开握钩码的手时，重锤加速下降，由牛顿其次定律：
mg－F＝ma ∴ F＝mg－ma＜mg
可见，当物体有竖直向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体的重力，这种现象称为失重．失重时，物体自身重力不变化．
争辩：
（1）当电梯里放有一台体重计，人站在电梯里的体重计上，电梯静止时，体重计读数与人体重比较应如何，当电梯加速下降时呢?
（2）若电梯下降的加速度为g，体重计示数为多少?（这种现象称完全失重）．
3．示重、视重与实重
上面所说弹簧称的读数，体重计的读数，习惯上称为示重或视重，而物体受地球引力产生的重力为实重．
（四）总结、扩展
物体具有竖直向上的加速度时，物体就超重；物体具有竖直向下的加速度时，物体就失重，若向下的加速度为g，则称为完全失重．
超重与失重的实质是物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力增大或减小了，而物体自身重力并未发生转变．
超重与失重在生活中常见，为减轻桥梁所受压力，桥一般造成凸型，使汽车过桥时有一个向下的加速度而使桥梁所受压力减轻，如图3－22所示．当车经过凹陷的路面时，由于有竖直向上的加速度而消灭超重现象，往往使车轮胎由于压力大而爆破。 图3－22
在宇宙飞船上，由于失重现象，食品主要是流体，象棋需磁性棋子等．
背景学问与课外阅读
图3－23甲
余弦定理在运动学问题中的应用
如图3－23（甲）所示，一轮子在地面上做纯滚动运动时，轮子的轴心O的速度恒为，轮边缘上一点A，相对轮心的位置可用θ角表示，当A点与地（点C）重合时θ＝0°，试求A点转到任意角度θ时，相对地面的速度大小．
解析：设轮子半径为R，当点A转到θ角位置时，轮子的转动角速度点A相对O点的速度为v，其大小为ωR，方向与A点处的半径垂直，如图3－23（乙）所示．设A点相对地面的速度为vA，由余弦定律得：
图3－23乙
对于轮子的触地点，其速度为零，这是轮子轴心的速度与点相对轮心转动的速度ωR叠加的结果，即－ωR＝0，所以＝ωR，代入的表达式得
，故轮缘点A相对地面速度大小为＝2sin
随堂练习
1．一个弹簧秤最多能挂上60kg的物体，在以5m／加速下降的电梯里，则它最多能挂上__________kg物体，假如在电梯内弹簧秤最多能挂上40kg物体，此刻电梯在作_________________运动加速度值为__________________m／（g取10m／）
2．一电梯从静止开头上升，在电梯顶板的弹簧秤下悬挂一质量为3kg的物体，前5s内弹簧秤示数为36N，其次个5s内示数为30N，最终5s内示数为24N，且在第15s末电梯停止，求电梯在此15s内上上升度．
3．关于超重与失重，下列说法中正确的是 （ ）
A．超重就是物体的重力增加了
B．失重就是物体的重力削减了
C．完全失重就是物体的重力一点都没有了
D．不论是超重还是失重，物体的重力是不变的
4．如图3－24所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，物体被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，突然发觉A被弹簧拉动，则木箱的运动状况可能是（ ）
A．加速下降 B．减速上升
C．匀速向右运动 D．加速向左运动
5．某人在一以2.5m／加速度匀加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体，在地面上最多能举起多少千克的物体?若此人在一匀加速 图3－24
上升的电梯里最多能举起40kg的物体，则此电梯的加速度是多少?
参考答案：1．120；匀减速下降或匀加速上升；5m／s2
2．100m
3．D
4．ABD
5．60kg，2.5m／
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