超重和失重教案设计（精选6篇）
超重和失重
1课时
教材分析
从在教材中的地位来看，超重和失重既是牛顿第二定律的具体应用，又为后面理解航天器中失重现象打下基础。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。
学情分析
学生的现有的知识水平能对物体受力分析及应用牛顿定律解决简单问题的能力。
教学过程中可能会有疑惑，一是物体必生超重或失重时，物体所受重力是否发生变化。二是物体的超重或失重是决定于速度还是加速度。
教学目标
知识目标
通过实验认识超重和失重现象，会用牛顿运动定律来分析解释超重和失重现象。理解超重和失重现象与物体的运动方向无关，只与物体的加速度方向有关。了解超重和失重现象是我们日常生活中常见的现象学，它的影响是人类进行太空开发中的一个重要问题。
能力目标
培养学生的观察能力和分析推理能力。
培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。
德育目标
渗透“学以致用”的思想，学会理论联系实际 采用探究实验激发学习兴趣，保护学生的好奇心
教学重点
理解超重和失重的本质。
教学难点
利用牛顿第二定律有关的超重和失重问题 掌握超重失重在实际生活的应用
教学方法
实验法（演示实验，学生互动实验）、讨论法、探究法、比较法，教学用具
超重和失重演示仪、弹簧秤、钩码、细线、下面扎孔的矿泉水瓶、录像资料
教学程序
学生参与体会，观察现象，导入新课学生实验分析探讨什么是超重和失重及产生条件学生探究得到完全失重及产生条件课堂讨论，拓展本节知识自设实验巩固知识
教学过程 教学过程 教学过程
一
创设情景，引入新课 十几个人乘电梯上楼，走进电梯时电梯没有显示超载，但电梯刚向上启动时报警器却响了起来。难道人所受到的重力会因为电梯的运动状态变化而变化吗？ 学生产生疑问：这与我们在第二章学到的物体的重力在同一地点是一个定值是不一致的，由此切入本节主题超重和失重。二活动探究，新课教学
实验设计：如图在弹簧测力计下挂一重物，用手提着弹簧测力计，使物体上下做多种方式的运动。观察并记录
弹簧秤示数
加速度的方向
静止
由静止到向上运动
由向上到静止运动
由静止到向下运动
由向下到静止运动
实验分析：
1.由静止到向上运动,由向下到静止运动
现象：弹簧秤的示数增大，弹簧对钩码的拉力增大 分析：这两个现象可以用牛顿第二定律解析吗？ 由牛顿第二定律得：
结论：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
判定超重：向上的加速度（加速上升或者减速下降）
公式感悟：
F=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加速上升或减速下降时,人对电梯的压力大于人的重力，就好象是重力加速度g增大一样。物重并没有变化，本质是弹力变化
2.由向上到静止运动, 由静止到向下运动
现象：弹簧秤的示数减小，弹簧对钩码的拉力减小 分析：由牛顿第二定律得：
结论：失重现象 当物体存在向下的加速度时，它对支持物的 压力(或对悬挂物的拉力)小于物重的现象 重力没有变化，本质是弹力变化了
判定失重：向下的加速度（减速上升或者加速下降）3.拓展
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，叫做失重现象 当a=g时，F=0，叫做完全失重 超重失重现象分析拓展：
要注意在竖直方向上有加速度并不意味着物体一定在竖直方向运动。如果物体向斜上方（或向斜下方）做加速运动有超重（或失重）现象发生吗？ 三巩固知识，自设实验
在矿泉水瓶下面扎一些小孔，装上水后水从小孔喷出。如果让瓶自由下落，水会怎样喷？先让学生猜想可能发生的现象，再观察现象。抛出后水处于失重状态，对瓶无压力，水不喷。四．学生自己发现生活中的超重和失重问题并引导学生用自己理解到的超重和失重知识去解决式解释这些现象。
多媒体演示
生活中乘电梯现象 因此过程比较短，所以 注意引导学生观察 老师引导学生动手
多媒体展示太空中的完全失重状态 学生分层教学思考
学生在老师引导下自设实验。可利用多媒体把实验过程慢放（课前准备）多媒体投影
巩固练习
1.质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶棚上，在下列哪种情况下，弹簧秤读数最小：
A: 升降机匀速上升
B: 升降机匀加速上升，且
C: 升降机匀减速上升，且
D: 升降机匀加速下降，且
2.运动员在地面上能举起100千克质量杠铃，在a=g/2加速上升的电梯中能举起多大质量的杠铃？
课堂小结
无论是超重还是失重，物体实际重力不变 超重和失重与速度方向无关，只与加速度方向有关 超重条件：加速度向上； 失重条件：加速度向下。
课后作业
1.学了超重失重的知识后，大家用弹簧秤测量物体的重量时，除了要注意弹簧秤的量程以及校正调零之还要注意什么呢？
2.上网查阅神州六号飞船上航天员应该怎样吃饭喝？ 3.完成课后练习与评价
板书设计
教学反思
学生是否能够通过合作式的探究学习方式感受生活中的超重和失重现象。学生是否能够从已有的牛顿定律知识从理论上了解超重和失重的本质。
自从人类成功发射地球卫星, 特别是成功发射载人飞船以来, 人们经常谈起超重和失重现象.那么什么是超重、失重现象?超重和失重是怎样产生的?处于超重或失重现象的物体是一个什么性质的运动?物体发生超重或失重现象的轻重程度究竟和哪些因素有关?物体重力、速度及惯性等概念和超、失重概念之间又有着怎样的区别?如何利用超重和失重概念解题?本文就这些问题作一初浅探究, 供同学们参考.
一、超重和失重概念
质量为m的物体①当存在竖直向上的加速度a (a的方向是背离地球球心) 时, 它对水平支持物的压力N (或对竖直悬挂线拉力T) 大于物体的重量mg, 等于m (g+a) , 这种现象叫物体超重, 常说物体处于超重状态.②当存在竖直向下的加速度a (a的方向是指向地球球心) 时, 它对水平支持物的压力N (或对竖直悬挂线拉力T) 小于物体的重量mg, 等于m (g-a) , 这种现象叫物体失重, 常说物体处于失重状态;如果a=g, 则它对水平支持物压力N (或对竖直悬挂线拉力T) 为零, 这种现象叫物体处于完全失重状态.
上述物体的超重、失重现象, 可以用牛顿第二定律解释:当物体存在竖直向上的加速度a时, 有N (或T) -mg=ma, 则N (或T) =m (g+a) ;当物体存在竖直向下的加速度a时, 有mg-N (或T) =ma则N (或T) =m (g-a) , 特别地当a=g时, 则N (或T) =0.由此看出, 物体发生超重或失重现象所表现出的一个力学特征是:物体对水平支持物的压力N (或对竖直悬挂线拉力T) 值出现了大于或小于物体的重量mg, 甚至N (或T) =0.
二、超重和失重现象事例
现实中, 我们能见到不少超重和失重的事例.
如图1所示, 在飞机加速上升离开地面升起时、在飞机缓缓降落时以及飞机在空中做俯冲运动等三个情形中, 飞机都有向上的加速度, 飞机及飞机上的所有物体处于超重状态, 这时会发生驾驶员、乘客对座椅的压力超过人体重、飞机承受着超过整机重量的压力来完成离开地面升起、缓缓降落以及做俯冲等这些飞行动作.
如图2所示, 汽车行驶在凹弧形路面上时、荡秋千的人摆至最低点以及振动打夯机的配重块转动至最低点时的三种情形中, 会发生车轮胎承受着超过整车重量的压力、秋千吊绳拉力大于人和秋千整体重量、打夯机机体以大于整个机体重量的压力来打夯地基等超重现象.
如图3所示, 在被点燃的载人宇宙飞船腾空升起时、在返回式卫星减速着陆时, 火箭、宇宙飞船、卫星等因为都具有向上的加速度而处于超重状态.
如图4所示, 坠落或抛出的果汁罐头以及摩托车越过壕沟时等三个情形中, 因为它们都有向下的加速度, 因而将发生果汁对罐头底部压力和摩托车人对座垫的压力几乎为零的失重现象.
如图5所示, 人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器它们在轨道上运行时, 因具有指向地球方向的加速度, 且大小为所在位置的地球重力加速度, 所以在轨道运行的这些航天器处于完全失重状态, 这时航天器里的人和物体对航天器底板没有压力.
三、物体发生超重或失重现象的条件
从前面牛顿第二定律解释知, 物体发生超重或失重现象的条件是:物体有竖直方向的加速度 (即物体有地球径向加速度) .当物体有背离地球球心方向的加速度时, 则物体会发生超重现象;当物体有指向地球球心方向的加速度时, 则物体发生失重现象.
四、物体处于超重或失重状态的运动性质
当物体加速上升、减速下降、或斜向上加速、斜向下减速时, 物体将处于超重状态;当物体加速下降、减速上升、或斜向下加速、斜向上减速时, 物体将处于失重状态.可见, 处于超重或失重状态的物体是一种变速运动性质的运动状态.但应注意, 做变速运动的物体就不一定会发生超重或失重现象.比如, 物体沿水平方向做匀加速直线运动时, 物体却没有发生超重或失重现象.
五、影响物体超重或失重现象轻重程度的因素
因为物体发生超重或失重时, 其对水平支持面的压力N (或对竖直悬挂线拉力T) 值为m (g±a) , 压力N (或拉力T) 比物体自重mg多 (或少) 了ma.所以超重或失重现象轻重程度取决于物体质量m和加速度a (注意指竖直方向加速度) 的乘积, 其积值越大, 则物体发生超重或失重现象程度越重, 反之物体发生超重或失重现象程度越轻.
六、完全失重状态下的奇特物理现象事例
平常一切由重力产生的物理现象, 会因物体在完全失重的状态下完全消失而表现出奇特现象.
如图6所示在绕地球做圆周运动的太空实验站里:
①杯子倾斜, 杯里的水不会倒出来;
②单摆将停止摆动;
③铁块、木块均可悬浮于液体中;
④一团液体因表面张力作用呈球形悬于空间;
⑤抛出的物体都做匀速直线运动;
⑥人们站着 (甚至倒立) 睡觉和躺着睡觉的感觉一样.
在完全失重状态下, 一切与重力相关的物理仪器会失效.
例如在绕地球做圆周运动的太空实验站里下面仪器将不能使用:
①天平, 杆秤或磅秤;
②水银气压计;
③气泡水平仪;
④弹簧秤称量物体重量 (注意拉力计与它们有别可以使用) .
七、相关概念的辨析
1.重力与超重、失重现象
有学生说:“物体处于超重或失重状态时, 其重力增加了或重力减少了, 而物体处于完全失重状态时, 其重力为零”这种说法对吗?
从两点来分析:①物体的重力是地球施加于物体的, 是一个引力性质的力, 压力N (或拉力T) 值的特征是超重、失重现象的标志, 压力N (或拉力T) 是属于弹力性质的力.重力与压力 (或拉力) 是完全不同性质的两种力, 两个概念相互不能混同.②“超重”与“失重”中的“超”“失”两个字, 其含义并不指重力“超”了或“失”了, 而是指物体对水平支持物的压力 (或对竖直悬挂线拉力) 的值比重力值“多”了或“少”了.
通常情况下, 在物体处于超重、失重或完全失重状态时, 物体的重力作用始终存在, 且大小方向不变.有时物体处于超重或失重状态的同时自身重力也可能会变化.比如被点燃的火箭腾空拔地而起升空的过程, 在座舱里的宇航员处于超重状态, 宇航员座垫之间的弹力大于宇航员体重, 同时宇航员自身受到的重力会因宇航员重力加速度g值变小而变小.
所以, 重力与超重、失重现象没有直接关联, 这位学生的说法是错误的.
2.速度与超重、失重现象
有学生认为:“游泳员仰卧在水面静止不动时、体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时人都处于失重状态, 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、运动快的物体处于超重……”等, 请分析这些认识.
上述这些都是把速度与超重、失重现象错误地联系起来的认识.我们知道物体有无竖直加速度是发生超、失重现象的条件, 与物体运动快慢和方向没有关系.
物体的加速度与速度有区别, 当物体加速度大时, 速度可大、可小甚至可以为零;相反地, 当物体加速度小时, 速度可小, 可以很大甚至可为零.物体加速度和速度的方向也可以同向 (指两者方向夹角大于等于0°而小于90°情形的广义含义) 、也可以反向甚至可以互为垂直.
由于速度与加速度无直接关系, 所以物体的速度怎样与是否发生超重或失重现象也一定没有直接关联.其实, 上述的游泳员、体操运动员、举重运动员、杠铃等他们都没有竖直加速度 (处于平衡状态) , 都没有发生失重或超重现象.
3.惯性与超重、失重现象
有学生说:“在绕地球运行的宇宙飞船里的人和物没有惯性”这个说法对吗?
绕地球运动的宇宙飞船里的人和物体都处于完全失重状态, 说飞船里的人和物体没有惯性这是一种混淆惯性和力概念的错误说法.惯性和力有4点区别:
①惯性是物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质;而力是指物体对物体的作用.
②惯性是物体本身的属性, 始终具有这种性质, 它与外界条件无关;力则只有物体与物体发生相互作用时才有, 离开物体就无所谓力.
③惯性只有大小 (惯性大小由质量大小量度) , 没有方向和作用点, 而大小也没有具体数值, 无单位;力是由大小、方向和作用点三要素构成, 它的大小有具体的数值, 单位是牛.
④无力作用时, 惯性表现为要保持物体原运动状态不变, 有力作用时, 惯性表现为物体原运动状态难以改变.而力的作用效果是使物体发生形变和运动状态改变.所以超重、失重、惯性和力 (指“压力或拉力”) 之间没有直接关联.
八、超重和失重概念在解题中的应用
例1 一辆卡车在丘陵地匀速行驶, 地形如图7所示, 由于轮胎太旧, 途中爆胎, 爆胎可能性最大的地段应是 ( )
(A) a处 (B) b处
(C) c处 (D) d处
解析:轮胎与地面间作用力越大, 轮胎越易爆破, 当卡车行驶在a、c地段处时车处于失重状态, 而行驶在b、d地段处时车处于超重状态.对卡车行驶在b、d地段处由向心力和牛顿第二定律得卡车受到支持力
例2 如图8所示, 人在磅秤上静止, 称量读数为mg.若人突然下蹲时, 请问磅秤的读数应如何变化?
解析:人下蹲过程可分为二个阶段.刚开始时, 人重心从静止开始运动, 有一向下的加速度而人处于失重状态, 此时支持力小于重力, 磅秤读数小于体重mg;在下蹲到最低点停止时, 人的重心又做向下减速运动到静止, 人重心有一向上的加速度 (速度仍向下, 人为减速下降) 而处于超重状态, 此时支持力大于重力, 磅秤读数大于体重mg.所以在人下蹲的全过程中, 磅秤的读数是由mg先偏小然后又偏大, 磅秤读数指针有一个来回摆动的过程.
例3 如图9所示, 质量为M的斜面静止在水平地面上, 斜面倾角为θ, 质量为m的物块沿光滑斜面匀加速下滑过程中 (M始终对地静止) , 地面对斜面的支持力大小是多大?
解析:取m和M组成系统为研究的对象, 系统中物块m沿光滑斜面下滑时, 由牛顿第二定律得其加速度a=gsinθ, 依矢量合成法则得其加速度竖直分量ay=asinθ=gsin2θ, 此时系统整体失去压力may, 所以地面对斜面的支持力大小为:N= (m+M) g-mgsin2θ=Mg+mgcos2θ.
例4 如图10所示, 天平左盘上放着盛水的杯, 杯底用细绳系一木质小球, 右盘上放着砝码, 此时天平处于平衡, 若细绳断裂小球加速上升过程中, 天平平衡状态将发生怎样变化?
解析:当细绳断裂木球加速上升的同时, 木球体积对应的部分的水是加速下降.即这一过程中木球产生向下压力比木球自身重力大m木a, 而木球体积对应部分的水球产生向下压力比水球自身重力少m水a.但因m木a<m水a, 即由杯、水及木球组成系统处于失重而对天平左盘压力减少, 所以天平将失去平衡出现右盘下降左盘升起现象.
例5 一根一端开口, 粗细均匀的玻璃管开口朝下竖直放置.此时玻璃管内有一段长为l的水银柱封闭了一段长为L的空气柱.如图11所示, 当水银柱随玻璃管一起竖直向上作加速运动时, 空气柱的长度将 ( )
(A) 大于L (B) 小于L
(C) 等于L (D) 以上均不对
解析:在玻璃管和水银都静止时, 管内气柱压强p=p0+ρgh, 当玻璃管和水银一起以竖直向上的加速度a运动时, 水银超重, 气柱压强p′=p0+ρh (g+a) , 则p′>p, 根据玻—马定律, 气体压强增大的同时气体体积减少, 故空气柱长度变短, 正确答案是 (B) .
从上述例题可见, 利用超重或失重概念解题有时能省去复杂地运算, 使解题过程变得非常简洁.
奇妙的失重世界
我们知道，物体的重量是由于地球对物体的吸引力而产生的，这时物体受到的力叫做“重力”。
需要指出的是：物体的“质量”是固定数值，不会随位置而改变，而物体的“重量”数值则会有所变化。同一物体在地球赤道上的重量比在两极要小一些；在同一地方离开地面越高，则重量越轻，每升高1千米，重量大约减轻万分之三。如果物体升高到6400千米(这个数值相当于地球半径)时，物体的重量只有原来的1/4，如果继续升高则地球对物体的引力越来越小，最后将失去了重量，这一系列的变化就是失重现象。
除了高度影响重量外，运动速度也能改变重量。坐电梯时，当开始快速下降时，有一种“提心吊胆”的感觉，启动速度越快，感觉越强烈。如果你站在电梯中的台秤上，就可以发现：体重数值变小了!这也是一种失重现象。设想电梯钢索断裂而自由下落(当然实际不会发生)，你会发现：台秤上显示你的体重数值等于0，这时就是“完全失重”了。
圆周运动也会出现这种现象，游乐场的高速“过山车”以及各种航天器都是利用这个原理。当飞行速度达到7.9千米/秒，就会在地球引力作用下围绕地球运动而不掉下来。这时地球的引力正好等于航天器圆周运动所需的向心力，这个速度叫做“第一宇宙速度”。
“失重空间”打造“太空合金”
失重也是一种极其宝贵的资源。人们可以利用太空中的失重条件，生产在地球上无法获得的新型产品。目前，这样的工厂已经涉及到制药、冶金、电子和机械制造等领域，而且正在向更为广阔的方向发展。
在太空中，由于排除了重力的作用，人们就可以提取在地面上无法提取的疫苗和干扰素。一些合金，例如铝钨合金，在地面上受到重力影响，始终没有取得成功。其原因就因为它们是两种不同性质的金属材料，很难进行化合。铝是轻金属，熔点仅有660℃，沸点也只有2467℃；钨是重金属，熔点高达3380℃，是地球上最难熔化的金属之一。若要把铝和钨放在一起熔炼，钨还呈现固体形态时，铝就早已气化了。即使把它们分别熔化，也不能融合在一起，而是呈现不同的层次。如果把这两种金属转移到失重空间进行冶炼，固体钨在铝液中均匀融解。熔化的金属经过冷却后，便得到带有孔隙的海绵状的铝钨合金。失重空间里还能得到高纯度半导体材料和理想圆度的轴承滚珠。
不可忽视的超重现象
在坐电梯加速上升时，你会感到血液向下涌去，有一种受到压力的感觉。如果这时你站在台秤上，就会发现你的体重数值会有所增加，这就是所谓的超重现象。
在载人航天活动中，超重现象主要发生在航天器的发射和返回阶段中。巨型三级火箭要把航天器加速到第一宇宙速度，在加速过程中，载人航天器中的设备和航天员，都会产生超重现象。同样道理，载人航天器在返回地面时，需要从第一宇宙速度急速降低，这时宇航员又一次进入超重状态。
宇航员必须接受严格的超重训练，在正常环境中，我们承受一个G的重力，在这里用G表示地球表面重力加速度，数值为9.8米/秒2。宇航员一般要进行承受3G～4G，最高8G的“超重”训练。利用大型离心机，甚至可以达到10G的效果。
早期运载火箭每级发动机燃烧时间比较短，所达到的加速度峰值较高，是7G～9G的数值，对于航天器设备带来损坏，宇航员也难以承受。后来随着航天技术的发展，发射和返回时的超重现象有所减轻，一般不超过5G的数值。尤其是航天飞机条件更好了，不但经过特殊训练的宇航员完全可以适应，一般健康的人也可以乘坐。
兄弟行星的重力
如果宇航器在到达卫星轨道的“第一宇宙速度”以后，它的速度继续加快，当达到11.2千米/秒时，地球的引力就拉不住它了，宇航器就可以脱离地球，这时的速度称为“第二宇宙速度”。自从1961年以来，人类已经多次发射无人宇宙飞船，探测了金星、火星、水星和木星等。不久的将来，人类还要亲自登门“拜访”这些兄弟行星。
前面提到，100多千克的宇航服，在月球上仅有近20千克重，那是因为月球的引力只有地球的1/6。但是，如果穿这件宇航服，到了兄弟行星上面，将会有多重呢?科学家经过仔细测量研究，主要是根据行星的质量及球体半径进行计算，然后告诉了我们这些数据：在地球上1千克重的物体，到了水星仅有0.37千克重；到了金星有0.88千克重；到了火星有0.38千克重；到了木星有2.64千克重；到了土星有1.15千克重；到了天王星有1.17千克重；到了海王星有1.18千克重；而到了冥王星时，仅有0.05千克重了。
可见，即使我们前去拜访重力较小的水星或火星，这件宇航服也有近40于克重，象个沉重的包袱，绝不会像在月球上那样轻松了。因此科学家面临的一个重要课题就是研制高性能而重量轻的“火星服”，标准是在地球上的重量不能超过45千克重。
如果冒险前去木星探险，那可了不得啦!这件“登月宇航服”就会把宇航员压垮(它将变成将近300千克重)，而且宇航员本身的体重也会变重，如果80千克的体重，在木星上面就会变成200多千克重的“巨胖”。这是一个宇宙航行探险中必须解决的一个难题。
还有的读者会问：太阳上的重力是多少呢?太阳是整个太阳系的中心，表面温度就达6000℃，因此任何航天器都到不了那里。根据研究计算，太阳表面的重力很大，地球上1千克重的物体在太阳表面是28千克重!
太空站的“人造重力”
有人也许会认为：还是失重好!轻飘飘跟神仙似的。其实不对，我们长期生长在地球上，已经适应有引力的生活。如果在太空站长期处于失重状态，将会产生骨骼损耗及免疫系统失调等一系列问题，有损人体健康。
现在国际太空“空间站”上，已经有多名宇航员在工作，美国航空航天局目前用于减轻零重力对人体影响的方法，主要是内服药物和进行适应性锻炼，还有身穿“抗荷服”，这是一种可充气的紧身裤，在裤内有很多侧管，管内充气时可以压迫下肢的静脉，防止血液潴留，促使全身血液循环。但是，目前还不知道应用上述措施是否能顺利完成持续一年以上的火星探险任务。因此科学家必须考虑在太空站制造“人造重力”的问题。
制造“人造重力”，从理论上说并不复杂，就是旋转——让空间站和飞向火星的飞船绕自身轴‘旋转起来。这时宇航员有被向外甩出的趋势，而空间站和宇宙飞船的内壁阻挡着他，宇航员就对内壁有了压力，与在地球上有“重力”的感觉相近，这就是制造“人造重力”的简单原理。
科学家计算后描述，一个直径450米的圆柱型空间站，如果一分钟绕轴自转两周，在内壁产生的“人造重力”几乎与地球相似。如果这个空间站有1千米高，那么内壁面积可超过1平方千米，能够容纳1万人居住。
如果一个直径1800米的球型太空“空间站”，每分钟绕轴心自转1周；你居住在内壁“赤道”地区，那里的“人造重力”也会和地球差不多；倘若你到了空间站北纬60度的地方，你会吃惊地发现体重减轻了一半；假如你到了北纬80度，就仿佛到了月球，体重只有1/6啦!一跺脚就登上高台；要是到了太空站的“北极”，引力等于零，你又要尝到“飘飘欲仙”失重的滋味了。
宇航时代的重力之谜十分复杂，对于人类飞向太空又极其重要，这个课题还等待我们继续深入地进行研究呢!(文章代码：2009)
西北中学 周昌鲜
一、设计学生分组实验的原因
由于本课课文中,只有超重、失重、完全失重三个结论，既没有教师的演示实验，更没有学生的分组实验，而很多学生对超重、失重特别是完全失重缺乏感性认识，学生从形象思维到抽象思维的坡度太陡，不利于学生顺利地去认识现象、建立概念，以及应用知识去解决具体问题。鉴于此,我设计了三个学生分组实验和一个教师演示实验。
二、学生分组实验的准备
为了让学生观察到明显的超重和失重现象，通过多次筛选，确定了弹簧秤下悬挂钩码的最佳方案，我把钩码用线拴在弹簧秤的悬钩上，解决了超重失重现象越明显，钩码越容易脱离弹簧秤钩的问题。为了使学生认识完全失重现象，我用了一根短线两端分系螺帽的装置来模拟演示，即用一科螺帽来表示重物，另一颗螺帽表示弹簧秤，通过观察短线是否有形变，来认识完全失重的条件下用弹簧秤是秤不出物体的重力的，这就解决了用弹簧秤演示，指针反弹快不易观察且容易损坏弹簧秤的问题。最后设计的教师演示实验:水袋下落漏水停止，并引导学生分析短线两端分系螺帽、水袋下落漏水停止两个实验之间的内在联系加深了学生对完全失重的理解。
三、进行分组实验的意义
1.通过学生亲自动手实验，把学习的主动权交给了学生；通过引导学生观察实验现象，分析原因,总结出物理概念并将所学的知识用于解决具体问题。这样，让学生懂得，依靠自己的能力是可以探索并掌握新的知识的，从而树立持久的学习信心。更重要的是，在实验、观察、总结过程中，使学生潜移默化地感受到“实践—认识—再实践—再认识”的认知规律。从近期来看，可以培养学生良好的学习方法，从长远发展来看，可以培养学生受益终身的学习能力。
2.通过进行学生的分组实验,可以培养学生的动手能力、观察能力、分析能力和学生之间的协作能力，使学生全面素质的提高落到实处。
3.通过进行学生的分组实验，抛弃了那种由教师分析总结并得出结论的传统教学模式，科学地合理地探索随堂实验课这种教学模式所遵循的一般规律。
四、教学过程中的几点体会
如果这节课可以认为比较成功，能有可供他人借鉴之处的话，我有以下体会：
1.要以优化课堂教学为目标，勇于探索，大胆创新，改革课堂教学模式，才能把全面推进素质教育落到实处。
2.教学中，在充分体现学生主动学习的同时，又要发挥教师的主导作用，导的要求是： ①要面向全体学生，使不同层次的学生都学有所得；
②要导在点子上，既要明确学的目的又要有利于激发学生的学习潜能。
3.教师的教学语言要简炼生动，板书要工整规范，通过教师的口语、体语、板书、板画，学生的实验操作等，体现物理学的外在美，通过发掘和展示现象的本质，以及物理知识在生活、生产、技术中的应用，体现物理学的内在美。
4.良好的外部环境是开展教育科研的必不可少的条件。本节课的成功，得益于西北中学全面推进素质教育，开展课题研究的大气候，得益于《高中物理课堂教学优化》课题组全体教师和两位实验员的大力支持，还得益于授课班级班主任和全班同学的积极配合。
1、知识目标：
(1)知道什么是.
(2)知道产生的条件.
2、能力目标：观察能力、对知识的迁移能力
3、情感目标：培养学生学习兴趣，开阔视野.
教学建议
教材分析
本节通过对运动的升降机中测力计的示数变化，讨论了什么是超重现象、失重现象以及完全失重现象，并指出了它们的产生条件.
教法分析
1、通过实例让学生分清“实重”和“视重”.从而建立的概念.同时认识到物体的重力大小是不会随运动状态变化而变化的.
2、依据力和运动的关系明确给出的产生条件.
3、借助实验和课件建立感性认识，辅助理解;与实际生活紧密联系，激发学习兴趣.
教学设计示例
教学重点：的概念及产生条件.
教学难点 ：视重和实重的区别.
示例：
(一)什么是物体视重
视频：台秤称物体视重.
问题：1、物体的实际重力变化了没有?2、台秤的视数变化了没有?怎样变的?3、物体的重力和台秤的视数反映的力从性质上说有什么不同?
通过学生的观察和讨论引出(分析时要建立如课本所示的模型)：
实重：即物体的实际重力，它不随物体运动状态变化而变化的.
视重：指物体对支持物的压力或悬挂它的物体的拉力，它随物体运动状态变化而变化.
超重：视重大于实重的现象.
失重：视重小于实重的现象.
完全失重：视重等于零的现象.
(二)产生的条件
分析典型例题1，总结出物体超重还是失重仅与其运动的加速度方向有关，而与其运动方向无关.
超重产生条件：物体存在竖直向上的加速度.设物体向上的加速度为 ，则该物体的视重大小为 .
失重产生条件：物体存在竖直向下的加速度.设物体向下的加速度为 ，则该物体的视重大小为 .当 时， =0，出现完全失重现象.
当物体运动加速度 =0时，视重等于实重，即物体对水平面的压力或悬绳对物体的拉力大小等于物体的重力.
为了加强感性认识，提供课件：完全失重现象.(也可作该实验)
探究活动
题目：做一个关于失重或超重的实验装置(或设计一个小实验)
(提示：用火柴盒和发光二极管演示完全失重现象)
组织：自愿结组.
方式：展示、比赛，评出优胜奖.
设计思想：
本节课从生活实际出发，让学生设计生活中的、力所能及的实验，以实验为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识超重和失重现象，让学生用生活化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律，理解并掌握物理概念与规律。在学习物理现象的同时培养创新精神与实践能力。教学目标:
（一）知识与技能
1．通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重失重现象的条件和实质。
2．能运用牛顿第二定律定量分析超重与失重现象。
（二）过程与方法
1．经过探究实验发现超重失重现象，通过引导、小组讨论、再实验寻找超重失重现象的运动学特征。
2．用科学方法探究发生超重失重现象的条件及实质。
（三）情感、态度与价值观
1．通过列举一些身边的超重失重例子和日常的小实验，让学生学会观察生活，知道物理就在身边。
2．培养学生科学探究能力，激发成就感；了解我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和提高科学知识的兴趣。教学重点：
超重和失重的实质 教学难点：
在超重和失重中有关对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算。教学方法：
实验法、讲练法 教学用具：
弹簧秤、钩码、投影仪、投影片 课时安排
1课时 教学过程:
一、复习引入
1、牛顿二定律的内容、表达式。
2、练习题：悬挂在电梯天花板上的弹簧秤上挂着质量为50g的钩码，电梯以1、0m/s的速度匀速上升，钩码受到弹簧的拉力为多少N?如果电梯分别以大小为0．5m/s2的加速度加速下降、加速上升、减速下降、减速上升，弹簧对钩码的拉力分别为多少？（g取 10m/s2）
说明：分析过程要留在黑板的右侧，讲授新课时继续使用。要注意强调加速度的方向及运动方向。
二、新课教学
提出问题1：利用手边的弹簧秤如何测出钩码的重力大小。
学生利用给定器材（弹簧秤、砝码），设计实验，得到砝码的重力大小。
教师将各组学生得到的结论写在黑板上，并与学生共同分析得出：
结论：当物体处于静止或匀速运动时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于物体的重力: F拉=mg 提出问题2：在我们刚做的练习中，几次得到的读数并不相同，这又是为什么呢？
与学生共同分析：当物体处于非平衡状态时，弹簧秤对钩码的拉力F拉≠mg 提出问题3： 请用给定器材（弹簧秤、砝码），并结合练习题找出结论，什么情况下F拉＜mg、F拉＞mg 结论：当物体加速上升或减速下降时，有F拉＞mg 当物体加速下降或减速上升时，有F拉＜mg
当物体加速上升或减速下降，运动方向不同，都有向上的加速度，当物体加速下降或减速上升时，运动方向不同，都有向下的加速度 板书：
（1）当物体有向上的加速度时，产生超重现象（包括匀加速上升，匀减速下降）。此时F压或F拉大于mg（2）超重的实质：产生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力增大。
用类比法得到：
（3）当物体有向下的加速度时，产生失重现象（包括匀减速上升，匀加速下降）。此时F压或F拉小于mg（4）失重的实质：产生失重时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力。演示实验：完全失重现象
将底部及瓶盖戳有小孔的可乐瓶装满水，让它从高处自由下落，演示水的完全失重现象。演示这个实验时，教师首先将装满水的可乐瓶静止在手中，水从小孔中喷出，然后让它从高处自由下落时水不会流出，从而说明物体处于完全失重状态，这时a=g。
三、小结
超重──加速度向上（F-mg=ma，F=mg+ma 拉力或支持力大于重力）
失重──加速度向下（mg-F=ma，F=mg-ma 拉力或支持力小于重力）
完全失重──加速度为重力加速度（mg-F=mg，F=0拉力或支持力等于零）
请同学们举出日常生活中有关超重和失重的例子：略
四、利用多媒体播放“神州”5号飞船的发射升空，展示练习：2003年10月15日，我国“神州”5号载人飞船发射成功。该飞船在加速升空过程中，宇航员处于 状态，在太空轨道运行时，他处于 状态。在打开减速伞返回地面的过程中，他处于 状态。在此进行德育渗透：介绍我国航天科技的成就，培养学生的民族自豪感和对科学知识的兴趣。五:巩固练习：
1、质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度的大小为1／3g，g为重力加速度，人对电梯底部的压力大小为（）A：（1／3)mg
B：2mg C：mg D：(4／3)mg 2：解答本课第119页上的思考与讨论： 六：课外作业：站在磅秤上，先称出自己的体重；然后突然下蹲，会看到示数发生怎样的变化？先做试验，再解释其中的原因.七：板书设计
超重与失重：
超重──加速度向上（F-mg=ma，F=mg+ma拉力或支持力大于重力）
超重的实质：产生超重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力对悬挂物的拉力增大。
失重──加速度向下（mg-F =ma，F=mg-ma拉力或支持力小于重力）
失重的实质：产生失重时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力。
完全失重──加速度为重力加速度（mg-F =mg，F= 0 拉力或支持力等于零）教学反思：
【超重和失重教案设计】推荐阅读：
超重和失重教案09-15
