第6节　超重和失重

教材分析

本节通过让学生站在体重计上下蹲的过程中观察体重计示数的变化，引发疑问，强调学生的参与、体验与思考。在学生开展活动之前，先帮助学生明确两种常见的测量重力的方法，为学生后续利用体重计寻找超重和失重的条件并理解超重和失重搭建了台阶。教材通过引导学生利用牛顿运动定律对体重计上的人进行分析，并根据体重计的示数与重力的关系，介绍超重和失重现象。在思考与讨论中将体重计示数图像化，强调学生的分析过程，再通过“做一做”栏目和例题，再次体验超失重过程，强化牛顿运动定律的应用。最后提出了超重和失重现象在许多领域的应用，引导学生通过各种方式进一步学习。

教学目标与核心素养

物理观念：

1.知道测量重力的两种方法；

2.知道什么是视重；

3.理解超重、失重和完全失重现象。

科学思维：

1.         能够在具体实例中判断超失重现象；

2.         会利用牛顿运动定律分析超失重现象。

科学态度与责任： 培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣。

教学过程                                                                                                                                                            

情景导入

新课讲授

一、重力的测量

问题：阅读课本并思考：测量物体重力的方法有哪些？测力计测量重力的原理是什么？

有两种方法，①第一种方法：公式法。自由落体运动的物体受到的作用力为G，加速度为g，由牛顿第二定律F=ma可知，G=mg。所以先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量m，就可以求重力了。

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。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。

二、超重和失重

问题：人站在体重计上下蹲时，为什么体重计的示数会变化呢？

视重：体重计的示数。反映人对体重计的压力。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F_N大小相等，方向相反。人在下蹲的过程中，先后经历加速、减速和静止三个阶段。

加速阶段：mg-F_N=ma

F_N=m（g-a）<mg

即体重计的示数所反映的视重(力)小于人所受的重力。

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，叫作失重现象。

减速阶段：F_N - mg=ma

F_N=m（g+a）>mg

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，叫作超重现象。

总结：1.物体处于超重与失重状态时，物体的实际重力并未发生变化，只是视重变了。

      2.超重的运动学特征：有向上的a（或加速度有向上的分加速度）。

3.失重的运动学特征：有向下的a（或加速度有向下的分加速度）。

思考与讨论：人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。图甲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。图乙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。

             甲                                       乙

做一做   在电梯地板上放一台体重计，人站在体重计上，观察电梯启动、制动和运行过程中体重计的示数变化。

【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。

拓展：（1）若电梯以0.25 m/s² 的加速度匀加速下降时，求人对电梯的压力。

（2）若电梯以g的加速度匀加速下降时，求人对电梯的压力。

完全失重：物体对支持物(或悬挂物)完全没有作用力，这种现象叫做完全失重状态.

完全失重的运动学特征：以加速度g匀加速下降。

常见的完全失重现象：自由落体、竖直上抛、抛体，航天器中的完全失重等。

做一做  在一个矿泉水瓶里装上水，瓶子的底部或者侧面打一个小孔，由于水受到上面水对它的压力，水就会从小孔中流出。释放水瓶，让水瓶自由下落，观察水会不会从小孔流出；将水瓶抛出，在瓶子离开手后到落地前，观察瓶子中的水会不会流出。并解释出现这种现象的原因。

课堂小结：