超重和失重说课稿（推荐6篇）
[新课导入] 在上新课之前，和大家先做一个小小的实验：首先，请大家拿出两本书，放在桌面上分页地交叉在一起，可以逐页交叉，也可以两页或三页，好，现在大家站起来水平的用力拉，可以放在桌面上拉。找同学说说感受，不能拉开，拉开了？什么感觉，很费力。
有的同学拉开了，有的没拉开，拉开很费力。那有没有巧妙的办法将其拉开呢？ 学生：、、、、、、、、、师，看看这样的办法，下落过程将其拉开。
师：好，为什么下落过程能拉开呢？我们就带着这个问题研究今天的内容。
二、超重和失重
问题情境：如果给你一个弹簧秤，使用弹簧秤时，要注意什么问题？怎样由测力计测物体的重力？
通常情况下，我们把物体挂在弹簧挂钩下，保持物体静止，再来读取弹簧秤的示数。生：这是因为当物体挂在弹簧秤下静止时，物体处于受力平衡状态，重力的大小和弹簧秤对物体的拉力相等，而实际上弹簧秤测量的是物体对弹簧秤的拉力，在这种静止的情况下，拉力的大小是等于重力的．
那是不是在任何情况下，弹簧秤或托盘秤的示数都能显示物体重力的大小呢？ 师：同学们请看，老师在电梯里称量物体的重量时，遇到了什么问题？观光电梯中摆放着托盘秤，挂着弹簧秤。当电梯静止时指针在这个位置，当指针顺时针偏转时，表示物体对托盘秤的压力变大，当指针逆时针偏转时表明物体对托盘秤的压力变小。同学们可以选择其中一个秤来观察，同时托盘秤后面有等宽的瓷砖，可以以瓷砖为参考系判断电梯运动情况。
师：看到了什么现象？
生：1两秤的示数在变化，2，一会变大一会变小。师：大家看到的是不是这样的现象啊？
师：好，我们看到的的确是这种现象，我们发现有时好象物体的重力变大了，有时物体重力好象又变小了，难道物体的重力真的变化了吗？
生：重力并没有发生变化
师：那为什么弹簧秤和托盘秤的示数却发生了变化呢? 原因是：当物体随弹簧秤或托盘秤加速上升或减速下降的过程中，运动状态发生了变化，也就是说产生了加速度，此时物体受力不再平衡，拉力或压力的大小不再等于重力，所以秤的示数发生了变化．
这位同学分析得非常好，物体的重力是没有变化的，只是拉力或压力发生了变化。我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重，而把物体的真实重力称为实重。当物体处于平衡状态时，视重等于实重。当物体运动状态发生变化时，视重就不再等于物体的重力，而是比重力大或小． 在物理学中，我们将物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力的现象叫做超重。而将物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力的现象叫做失重。感悟生活：
师：那同学们想一想，在生活中你有没有亲身体验过超重或失重？在哪里体验过？哪位同学说说，什么感觉？
好，和老师的感觉一样。通过刚才的录像我们发现电梯里面的确有超重和失重现象。从指针偏转看有时候超重，有时候失重。热爱求知的人都会这样的习惯只看到现象不是我们的目的，我们要透过这个现象看其本质。那么究竟什么时候超重？什么时候失重呢？
也就是说：发生超重和失重现象的条件是什么呢？我们就以电梯中的超重和失重现象来探索发生超重和失重的条件。
首先我们应了解电梯的运动情况，实际上电梯在上升过程可分为三个阶段：加速上升、匀速上升、减速上升。电梯下降过程可分为：加速下降、匀速下降、减速下降。
我们知道，观察并记录现象是科学探究中的重要环节，那现在我就反复播放录像，大家观察。在电梯运行的这六个阶段到底什么时候超重什么时候失重？也就是具体任务是：观察并记录超重或失重现象都发生在电梯运行中的哪些阶段呢？再次提醒同学们呢托盘秤指针顺时针偏转表示物体对托盘秤的压力变大，指针逆时针转动表示压力变小。
师：哪位同学分享一下自己观察到的结论？ 提问：学生回答，有问题的换同学补充。师：好，那大家同不同意以上几个同学的说法？
师：刚才同学们的记录显示了电梯运行六个阶段中的超重和失重情况。那同学们你们凭借刚才的观察你猜想：超重和失重到底和电梯运行过程中的什么物理量有关系呢？ 生：回答，1，跟加速度有关，师：还有没有其他看法？电梯运行有时加速有时匀速有时有减速，加速度如何变化的呢？ 生：跟加速度方向有关系？
师：问，你凭什么说跟加速度有关系，你的理论根据是什么？
生：从牛顿第二定律分析，加速或减速时，物体不平衡，说明某方向上有力。还有没有不同观点，讨论一下，回答。
师:刚才同学们都是从牛顿第二定律即理论上进行分析的，这当然是研究问题的一种方法，当然，我们还可以通过实验来分析一下。
既然，同学们说跟加速度有关或速度，那你们就将这六个阶段的加速度情况分析出来。师：具体任务是：分析猜测的物理量在这六个阶段的情况，结合表格分析总结寻找得到什么规律呢？大家交流讨论一下。有不明白举手提问。
师：从动力学角度进行了分析，刚才我说，能不能分析这六各阶段的加速度情况？通过表格探究和加速度有什么关系？
结论：
3、产生条件：
(1)超重产生条件
a向上
加速上升或减速下降(2)失重产生条件
a向下
加速下降或减速上升 师：为什么会发生超重和失重现象呢？我们能不能用我们学过的牛顿第二定律，来定量计算一下在超重和失重情况下物体的压力或拉力到底是多少呢？现在我们看题：
以电梯中托盘秤所放物体为研究对象，已知物体的质量为m,升降机加速度的大小为a,根据下列五种情景,求物体对托盘秤压力分别是多少？（重力加速度为g）
情景一：电梯匀加速上升；
情景四：电梯匀减速下降；
对重物受力分析如图：以加速度a加速上升 由牛顿第二定律得： F合 = F — mg = m a 故：F = mg + m a > G因此产生超重 情景二：电梯匀减速上升； 情景三：电梯匀加速下降；
对重物受力分析如图：以加速度a加速下降 F合 = mg — F = m a 故：F = mg — m a ＜mg 因此产生失重。此时，物体对托盘秤的压力小于自身重力。同学们设想，如果压力逐渐减小，减小到零时，电梯发生了什么？ 回答都有道里。缆绳断了，台秤坏了。等等。
实际上此时电梯a=g向上的支持力F=0时，我们把它叫做完全失重状态。那么电梯到底处于什么情况大家可以自己想象了。
师：我们在平时工作学习中哪位同学体验过完全失重所带来的感觉呢？没有。看过没有？
学生：看过，在哪里？没看过。
师：那想想处于完全失重该处于什么样呢？ 让我们看一段视频。其实在太空舱里所处状态为完全失重状态，我们看一看我们的宇航员是怎样进行失重训练和在太空工作的。其实在这种完全失重状态下可以进行很多地面上无法进行的实验，如，1985年第一位美籍华人王赣骏在太空舱里研究了微重力环境下液体的状态，发现他是球形。
想一想，在我们的身边有没有实验能够证明一下这个状态呢。矿泉水瓶实验。水之所以会流出是因为水对瓶底有压力作用。当矿泉水瓶自由下落时，谁还会流出吗？用刚才所学物理规律判断一下。学生：不会流出。看来，我们用所学的物理规律能够判断出未知的物理现象，那我们看是不是这样呢？注意观察，水平下落很快，顺手拈来的物品做实验也要注意实验的规范性。这个不太明显。回去自己做一下。
好，这回我们来一个不带水的实验。我们研究研究身边现象，人下蹲过程到底是超重还是失重？站起的过程呢。
学生：失重、观点一样、先失重，平衡，超重。
师，用力传感器研究一下，横坐标时间，纵坐标表示力。怎么研究呢，钩码代表人将钩码和人看成整体，找一位同学，老师教你下蹲就下蹲，站起来就站起来，迅速点。好，出来了这样一条图线，看先是平行线表示什么意思，往下凹曲，向上凸起又是什么意思？最后该同学站起没动，图线平行线又是什么意思？
课堂小结：今天我们主要学习了超重和失重，知道了产生条件当加速度向上时发生超重，加速度向下时发生失重。我们也用牛顿第二定律进行了理论分析，知道物体处于完全失重状态时加速度为重力加速度。超重失重的实质是物体重力没有变只是拉力压力在变。
通过这节课的学习我们应该明白课前的实验，为什么在下落过程就能将书轻松的拉开了。
作业1，刚在所做图像分为几部分，各部分表示的物理意义是什么？
作业2，自制土天平，挂上不同质量钩码，不能水平，那将其自由下落时能不能处于水平状态。回去动手做一下，然后在进行理论分析。
板书设计:
§4.7超重和失重
1.超重：视重大于实重
条件：a 向上
加速上升或减速下降 分析：F – mg = ma → F = mg + ma
2.失重：视重小于实重
条件：a向下
加速下降或减速上升 分析：mg – F = ma →F = mg-ma 完全失重：a=g 向下 F=0 实质：是物体重力没有变只是拉力压力在变。
我们看，无论超重还是失重向上的拉力的表达式都可表示成
F = m a + mg，我们知道物理规律除了可以用公式表示还可以用直观的图像来表示。在上面的公式中，加速度和力是一次函数关系，这不仅让我们想到数学中的一次函数表达式y=kx+b,这个函数在x-y坐标系中应该是一条直线，画出直线。这条直线和坐标轴有两个交点，说明每个交点的坐标值。力和加速度的关系也是一次函数关系，那我将图像中横轴改为a，纵轴表示F。好，我们借助这个图像进一步分析这条图线和两坐标轴的交点表示的物理意义是什么？一二象限的图线表示什么含义？讨论一下；回答；讨论分析。
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.
1教学设计思想
本节内容的根本目的在于让学生通过对“超重和失重”这一生活化物理情境的探究，进一步深化和活化有关牛顿运动定律的有关认知。相关教学目标可以这样来界定：（1）知识与技能维度要求学生知道超重和失重的概念，从动力学的角度解释两种现象的原因，并能运用力学规律处理超重和失重的有关问题；（2）过程与方法维度要求让学生结合有关实验的体验，总结归纳超失重现象的有关规律，并从中对有关物理方法和科学思维进行体会；（3）情感、态度和价值观维度要求学生获取科学探究以及团队协作的情感体验，并从中品味到物理探究的乐趣
2教学过程设计
2.1生动导入，激起学生学习兴趣
【视频播放】视频1.游乐场中“过山车”项目进行中，乘客各种嗨翻天的尖叫和表情；视频2.电影《火星救援》中最后的高潮片断：马特达蒙乘坐“敞篷”火箭升空，火星轨道上其他宇航员以太空行走的方式进行营救。
师：过山车又叫“云霄飞车”，惊险刺激，我们在座的同学是否有关体验呢？火箭升空时，宇航员为什么会因为加速度太大而发生晕厥呢？在轨道上，为什么宇航员能自由漂浮呢？相信你在学完本节内容之后会对上述问题有新的认识。首先，先请你回答一个问题，这两段视频资料涉及怎样一些共同的物理现象？
生：超重和失重。
【课题呈现】超重和失重的本质是什么？相关规律又如何？
2.2层层铺垫，引导学生积极探究
【问题分解】教师引导式提问：围绕超重和失重这一课题，你认为应该要对哪些问题进行研究呢？学生展开讨论并对问题进行了分解。
从学生的知识基础和思维习惯积极预设学生对探究目标的分解情况：（1）超重和失重的概念如何界定？（2）超重和失重发生时，重力真的发生了变化吗？（3）超重和失重的产生条件？
【探究铺垫】引导学生对重力有关认识进行回顾并介绍辅助概念：视重。
师：无论是否是发生超重或者失重，我们都需要先处理三个问题，重力因何而发生？重力与什么因素有关？如何测定某物体的重力？
生：重力是因为地球对物体的吸引而产生；重力大小和物体的质量以及当地的重力加速度有关；重力可以用弹簧秤或台秤测量。
师：如图1所示的弹簧秤和台秤测量的是什么力？是直接对重力进行测量吗？
生：弹簧秤测量的是它与重物之间的拉力，而台秤测量的是它对重物的支持力，因此，它们对重力的测量都是间接测量。在物体处于平衡状态时，物体的重力与弹簧所提供的拉力（或台秤的支持力）等大反向。
教师总结并引发思考：上述情境中，我们将“弹簧秤的拉力大小或台秤的支持力大小”定义为“视重”，即看上去的重力。当物体处于平衡的时候，视重与实际重力相等。那么，如果物体处于非平衡状态，视重与实际重力间有什么关系呢？
生：如果物体处于非平衡态，视重和重力不相等。
【实验探究】教师引导学生进行实验：让同学之间相互配合，一学生将弹簧提着钩码向上运动或向下运动，另一学生观察这一过程中弹簧秤示数的变化情况。
学生进行实验，并记录相关实验细节：初始状态系统静止时，弹簧秤指针位置稳定，与以前所学相符，即示数为钩码的重力；弹簧秤上升过程中，指针先向下后向上，说明拉力的大小先变大后减小；弹簧秤下降过程中，指针先向上后向下，说明拉力的大小先变小后变大。
师：实验过程中，钩码的重力有没有变？弹簧秤的示数还有什么特殊的意义吗？
生：钩码的实际重力没有发生改变，弹簧秤的示数表示视重的大小。
师：也就是说刚才的实验过程中，视重有所波动，而实际重力没有发生变化。我们对上述视重大小变化的情况进行分类，视重大于实际重力的情况称为超重；视重小于实际重力的情况称为失重。对超重和失重这两个词中的“超”和“失”二字，你有何认识？请彼此讨论，交流你们的看法。
学生相互讨论，教师适时介入各组讨论，以了解学生基于超重、失重以及视重等概念的理解情况，并及时地给予学生肯定和表扬。
师：请回忆一下之前的实验场景，你能说说哪些情况下发生了超重现象？3L有哪些情况下发生了失重呢？
生：弹簧秤提着钩码上升的过程中发生超重现象；向下运动时发生失重现象。
师：再好好想想，刚才的实验中，上升阶段只有超重吗？下降过程中也只有失重吗？
这是学生最容易发生误解的地方，教师务必让学生自我总结，及时将相关错误暴露出来。在此基础上，教师引导学生进行反思和讨论，引起他们认知上的顿悟。
生：上升过程中，弹簧秤示数先变大后变小，即先超重后失重；下降阶段，弹簧秤示数先变小后变大，即先失重后超重。
师：正确。超失重现象与上升或下降没有关系，那么具体说来和什么有关呢？动力学中联系运动和受力的桥梁是哪一个物理量？是加速度。我们通过下面的表格来整理加速度与超失重的相互关系，看看它们之间有何规律。
教师引导学生完成下列表格1，并要求学生完善超重和失重的现象归纳，并总结现象发生的条件。生：结合表格可知，当加速度向上时，物体发生超重；当加速度向下时，物体发生失重。
2.3理论联系实际，促使学生认知提升
【理论验证】
师：您能结合运动状态进一步分析钩码受力特点吗？
师：失重情形中有一种特例，即a=g时，F=0，这一现象称为完全失重。
【深化认识】创设情境，强化学生对相关概念的理解。电梯向上启动时，物体处于超重情形；电梯向上减速时，物体处于失重；火箭加速升空的过程中，对应超重过程；火箭进入轨道后，宇航员飘来飘去的场景其实是一种完全失重，当然这一现象的解释还需后续阶段的学习。
【课堂总结】引导学生对本节课的内容进行总结，梳理超失重的概念以及规律，并对探究过程进行回顾，交流科学方法的运用与收获，最后布置作业。
3几点反思
本课的教学设计立足于学生基础和认知习惯，在充分激起学生兴趣的同时，引领学生在科学探究的过程进行概念的总结和规律的发现，让学生充分融入教学过程当中，有效体现学生乐于学习、积极探究的主体地位。整个教学设计在积极全面预设学生课堂学习情况的同时，也留有灵活生成的空间，实际教学过程学生反响很好，效果显著。从这节课的设计，笔者总结出要想较好地达成三维教学目标，我们在教学设汁和实施过程中应该注意如下几点：
（1）分析学情和教材科学制定教学目标
教学目标是整个高中课堂教学活动的出发点和归宿，科学制定教学目标也是实现“深度学习”不可缺失的前提，如何制定目标呢？笔者认为与教材与考试的要求相比，符合学生实际情况显得更为重要，在制订目标的时候要充分了解学生，了解学生原有的认知水平、了解学生现有的学习理解能力，站在学生的角度进行设计，确保设计的课堂教学目标是学生主观兴趣上想完成的，客观学习能力上是能够完成的，学习目标上应该完成的，这样才能利于学生深度学习的展开。在考虑学生具体学情的基础上，对学生而言，不同知识的学习要求必须具体。
（2）注重物理实验情境的创设
2、由牛顿第二定律导出自由落体加速度，并推广至竖直上抛运动
【重点难点】
1、重点：超重与失重现象产生的条件和原因
2、难点：探究超重与失重现象产生的条件和原因
【学习过程】
一、例题导入：如图，一个人质量为m的人站在电梯内的体重计上，求以下几种情况中人对体重计的压力。
1、人和电梯一同静止或匀速运动时：
2、人随电梯以加速度a匀加速上升时：
3、人随电梯以加速度a匀减速下降时：
4、人随电梯以加速度a(a 5、人随电梯以加速度a(a 6、人随电梯以加速度g匀加速下降时： 思考： （1）满足什么条件，体重计示数等于人的重力？ （2）满足什么条件，体重计示数大于人的重力？ （3）满足什么条件，体重计示数小于人的重力？ 二、知识概念： 1、超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 ? 自身重力的现象； 条件：物体具有? ? 的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况）。 2、失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力 自身重力的现象； 条件：物体具有 的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况）。 3、完全失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于 的现象； 条件：物体具有的加速度a＝ 且向? 运动时（包括向下加速或向上减速两种情况） 思考： （1）超重是不是物体重力增加？失重是不是物体重力减小？ （2）在完全失重的系统中，哪些测量仪器不能使用？（提示：在完全失重状态下，平常一切与重力有关的现象都完全消失） 【课堂练习】 1、某人站在台称上，在他突然蹲下的过程中，台秤示数的变化情况是（） A、先变大，后变小，最后等于他的重力? B、先变小，后变大，最后等于他的重力 C、变大，最后等于它的重力?? D、变小，最后等于它的重力 2、原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的，具有一定质量的物体A静止在地板上，如图所示，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是（） A、加速上升? B、减速上升? C、加速下降? D、减速下降 【课堂作业】 1、问题与练习 《超重和失重》教学设计 【教学设计思路】 利用普通的实验器材（弹簧秤、钩码）及学生随处可见的饮料瓶、易拉罐设计一堂能够引导学生科学探究的新授课。本节课可以适合不同的学校，此种方法也可应用在其它新授课中。本节课在设计时，回避了动画演示超、失重现象，而是尽量让学生亲自做实验，获得真实的体验。一方面可以培养学生求真求实的科学态度，提高自主学习的能力；另一方面，激发学生学习物理的兴趣，体验物理的研究方法。 本节课从生活实际出发，设计贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，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。通过实验让学生理解并掌握物理概念与规律。经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生的创新能力。 【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、第三定律定量分析超重与失重现象。 （二）过程与方法 七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 1．经过探究实验发现超重失重现象，通过教师引导、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，发展好奇心和求知欲，发展科学探索兴趣，培养坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度和科学精神。 【教学重点】 1．通过实验探究和小组讨论，理解产生超重失重现象的条件和实质。 2．让学生体会科学探究的要素：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估和交流与合作。 【教学难点】 1．超重、失重是一种假象，它不是重力的增加或减少，而只是物体对支持物的压力或是对悬挂物的拉力发生了变化，物体的重力依然存在且大小不变。 2．引导学生提出问题，对问题的答案提出猜想与假设，培养学生自主学习的能力。 3．对实验现象的观察、分析和描述，培养学生良好的思维习惯。【教学资源】 七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 多媒体播放宇航员在太空里的生活 【教具】 弹簧秤和钩码（2人一组）、演示弹簧秤、饮料瓶、易拉罐。【教学流程图】 【教学过程】 将同学们分成小组，采用教师引导、小组讨论、再实验的方式，进行合作探究式教学。 利用物理实验现象启发学生提出问题 物理学是一门以实验为基础的自然科学，正所谓“知识来源于生活，服务于生活”。（手拿易拉罐和饮料瓶）这是我们在生活中常见的易拉罐和饮料瓶，利用它们我们来做两个有趣的小实验（由学生演示） 小实验1： 一个盛满水的易拉罐底部有一小孔，静止在手中时，水会流出；如果突然松手，让易拉罐自由下落时，会观察到什么现象？ 现象：当易拉罐自由下落时，水不会流出。小实验2： 一个盛满水的饮料瓶，在底部钻一个洞，静止在手中时，水会流七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 出；同学甲在讲桌旁将瓶子抛给站在教室后面的同学乙，瓶子飞过同学们的头顶，会观察到什么现象？ 现象：水并没有洒在同学们的身上。 根据你观察到的现象你能提出什么问题：水流出的原因是什么？水停止流出的原因又是什么？ 因为重力而使水对器壁产生了压力，所以水会流出。实验中重力仿佛消失了，实际上是压力消失了。 自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重。让我们来了解一下宇航员在太空里的生活吧！ 观看视频：宇宙中的超重与失重现象 提问： 1．宇航员在太空中的生活和我们有什么不同？ 答：在太空中可以自由漂浮；麻烦很多，吃饭得用软管挤，喝水得用小管吸。 2．为什么会这样呢？这是超重与失重现象。 3．生活中你听说过超重或失重吗？乘坐电梯，在游乐园里玩过山车。 4．关于超重和失重你想知道一些什么呢？ 学生提出问题：究竟什么是超重与失重呢？ 猜想与假设1：超重就是重力增大了，失重就是重力消失了。 制定计划与设计实验： 分小组探究： 七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 （实验）探究之一： 既然是和重力有关的现象，那么请用给定器材（弹簧秤、钩码），设计一个实验，得到钩码的重力大小。 进行实验与收集证据： 教师提问： 1．你看到的弹簧秤读数（直接）表示的是什么力？ 物体对弹簧的拉力——视重（下定义） 提醒学生：将钩码的重力数值纪录在纸上G=2．0N 2．请同学们讨论后回答：你是怎样测量钩码重力的？利用了哪些物理规律？ 学生：在钩码静止时读数，弹簧秤示数即为钩码的重力。 因为物体静止，处于平衡状态，由二力平衡得：G=F 又因为F与F/是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律得：F=F/ 所以 F/= G 小结：当物体处于静止状态时，视重等于物体的重力。 （实验）探究之二：由静止联想到运动 教师：物体运动的时候，视重会发生变化吗？试一试（教师做七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 出上下运动的动作及时引导学生） 学生活动：进行实验，观察现象。 分析与论证：小组内讨论后回答： 1．你看到了什么现象？与钩码的重力进行比较。 读数不稳定，有时候比刚才的读数大，有时候小。 2．物体的重力变了吗？地球作用在物体上的重力并没有变化。 （实验）探究之三：有目的的进行探究 请同学们继续刚才的实验，想办法使弹簧秤的读数大于物体的重力。 学生活动：有的组使物体向上运动，有的组使物体向下运动，同学们会发现两种运动情况下都可以出现视重大于重力的现象。（向上运动的开始阶段；向下运动的结束阶段。） 注：注意观察，如果有的同学摆动弹簧秤（圆周运动），教师要给予学生充分肯定，并告诉学生在以后的学习中会得到解释。 定义超重现象： 物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象称为超重现象。 对实验结果进行理论分析： 利用多媒体课件由学生分析物体在超重时的受力情况，根据牛顿第二定律得到结论。 (学生到黑板上做出物体处于静止状态和匀加速上升状态的受力分析图。)七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 提问：在描述运动的物理量（位移、速度、加速度和时间）中，用哪个物理量来描述超重现象更合适。 进一步探究超重的实质 教师演示两个实验让同学们认真观察： 实验1：用一只手测量物体的重力，另一只手对物体施加一个向下的恒力，现象是物体拉弹簧的力增大了，物体仍然静止。 实验2：在利用弹簧秤测量钩码重力的实验中，水平方向移动弹簧秤，使物体具有水平加速度，现象是物体拉弹簧的力不变。 教师提问：对观察到现象进行分析，超重现象的特征是什么？（要让学生充分讨论，小组讨论的结果要向全体同学阐述。） 学生总结：物体具有竖直向上的加速度，与速度方向无关。F=m(g+a)教师：同学们认为失重现象怎样定义，特征是什么？用实验检验一下 猜想与假设2：弹簧秤的读数小于物体的重力。 进行实验与收集证据：学生进行实验，观察现象。有的同学上下移动弹簧秤；有的同学左右移动弹簧秤；记录弹簧秤的示数（视重）与钩码的重力进行比较。 定义失重现象： 当物体存在竖直向下的加速度时，它对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。板书 结论： F=m(g-a)七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 猜想与假设3：在失重现象中，如果加速度a=g，则F/=？ 有的同学可能会想到让弹簧秤和重物一起自由下落，教师要提醒学生这是破坏性实验，会损坏测量工具，在设计物理实验时要特别注意的，不能设计破坏性实验。 如何解释易拉罐中的水为什么不再从洞中射出？ 分析：当易拉罐自由下落时，易拉罐中的水处于完全失重状态，水的内部没有压力，故水不会流出。但易拉罐中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。 定义完全失重现象： 当物体以加速度a =g竖直加速下降时，物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）为零，这就是“完全失重”现象。F=0 板书设计： 超重和失重 1．视重：物体对弹簧的拉力（弹簧秤的示数）。 2．实重：物体的重力与运动状态无关，不论物体处于超重还是失重状态，重力不变G=mg。 3．超重现象：a竖直向上，视重>实重，F=m(g+a)。4．失重现象：a竖直向下，视重<实重，F=m(g-a)。5．完全失重现象：a=g竖直向下，视重为零。 课后思考题: 1．在生活中注意观察，哪些是超重现象，哪些是失重现象？ 2．体验并观察超、失重现象：在体重计上下蹲的过程中，观察七彩教育网 全国最新初中、高中试卷、课件、教案等教学资源免费下载 七彩教育网 免费提供Word版教学资源 体重计的示数变化。 【课题】超重与失重 【教学时间】45分钟 【教学对象】高中一年级学生 【教材选用】人教版高中物理必修1第四章第七节 【教学内容分析】 1.教材的地位和作用 本节课是学生学完力与运动、牛顿运动定律之后，知识的迁移和应用部分，旨在让学生运用牛顿运动定律分析生活中的现象，进一步理解和巩固牛顿运动定律。通过本节课的学习，提高学生分析问题、解决问题和应用知识的能力，激发学生对航天科技的兴趣。 2.课程标准的要求 通过实验活动认识超重与失重的现象，理解超重与失重产生的条件与实质。 3.教材内容安排 本节教材利用称体重和乘电梯两个生活中常见的现象引出本节课课题，通过对超重与失重概念的理解，学会分析和解释超重与失重现象，然后再进一步了解完全失重的状态。 4.教材特点 (1)教材注重从生活走向物理，从物理走向社会，由生活中的例子引入本节课的学习，再引导学生带着所学知识进一步了解航天技术。 (2)教材强调通过实验探究，借助已学的牛顿运动规律的知识，分析和解释超重与失重的产生条件。 (3)教材重视实践活动，有力地提高学生解决实际问题的能力，进一步激发学生的学习兴趣。 【学生情况分析】 1.学生的知识基础 学生已经学习了力与运动、牛顿运动定律等相关知识，超重与失重学习打下了良好的基础。 2.学生的兴趣特点 为 高一年级的学生具有很强的好奇心，其积极性、主动性、参与意识与接受能力较强，对于学习内容贴近生活及有动手操作的物理课堂有较强的学习兴趣。 3.学生的认知困难 学习了重力的概念之后，有的学生可能会望文生义，简单认为超重是重力增加，失重是重力减少，完全失重是重力完全消失，也就是说学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响，不能正确地观察，缜密地推理，由感性认识提升为理性认识。 【教材处理】 超重与失重现象在我们生活中很常见，比如电梯的升降、过山车等等，教材选取在电梯里称体重的模型来对超重与失重现象进行解释，这种方法难于在课堂上演示，不利于让学生身临其境感受超重和失重。从学生的心理特点出发，我通过改装弹簧测力计，制作了简易的超重与失重演示仪，让学生切身地、直观地感受超重与失重现象，以激发学生的学习兴趣。 【教学目标】 1.知识与技能 知道超重和失重的现象，理解产生超重和失重现象的条件，能够运用牛顿运动定律分析和解决超重和失重的实际问题。 2.过程与方法 通过感受生活中超重和失重的现象，理解超重与失重的概念，分析解释产生超重和失重现象的原因，学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。 3.情感态度与价值观 通过自主实验和逐步探究的过程中，培养学生细心观察，勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神，激发学生对科学的兴趣和热情。 【教学重点】 超重与失重的概念及其产生条件 【教学难点】 超重和失重现象的本质 【教学策略设计】 1.教学方法 (1)实验法 本节课注重以生活中实际问题为先导，以实验为基础，将一些抽象的、难以理解的物理概念转化为直观的物理现象，激发学生的学习兴趣，通过引导学生观察实验现象，进行科学思维，分析归纳，从而帮助学生理解超重与失重的产生条件和本质，突出学习重点。 (2)讲授法 通过教师形象生动、富有引导式的讲解，辅以实验演示、图片等，启发学生思维，帮助学生对超重与失重概念的理解;同时综合利用现代多媒体技术，最大限度地调动学生学习积极性，提高课堂效率，充分体现以教师为主导，以学生为主体的教学原则。 2.学法指导 通过教师演示实验，学生观察思考并自己尝试分析原因，从而得出结论，发挥学生在课堂上的主体作用，培养学生的科学物理思维。 3.教学媒体设计 以多媒体课件为载体，充分利用实物、模型、图像等，为学生提供感性的材料，同时通过自制教具的使用，培养学生的创新精神。 【教学用具】 多媒体课件、体重计、自制超重与失重演示仪、钩码、纸带、弹簧测力计等。 【教学流程图】 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 壁开一小孔，用不干胶将其封住，内装有色水。 【新课引入，提出问题】 1．游戏表演：神奇的水瓶。 教师与一学生志愿者共同参与。矿泉水瓶 2．趣味实验引入，发散学生思维。 教师与学生用纸带拉着钩码向上运动。 教师撕开不干胶，有色水成抛物线流出，让水瓶自由下落。 提出问题：水瓶下落过程中水会不会流下来？会不会流到志愿者的脸上？ 提出问题：能不能用一个手把纸带拉断？为什么纸带一开始能承受钩码的重力，而当我们用力向上拉的时候它却断了？而有的同学的纸带却没有断？ 学生穿前后贴白纸的塑料雨衣站于水瓶下前方，让水流从其上方流过，流到其背上。 水瓶从学生面前自由下落。 学生动手用纸带拉钩码向上运动，体会趣味物理。 用已有认知和该实验现象形成认知冲突，激发学生的求知欲望。 创设生活情境，从生活走向物理。培养学生的观察能力，激发学生的求知欲望。同时为课堂教学埋下伏笔：为什么水瓶下落过程中水没有流下来？为什么有同学的纸带没有断？ 【创设情境，理解概念】 引导学生理解超重与失重的概念。 借助课前的实验，逐步分析，让学生层层递进地理解超重与失重的概念。的拉力）大于物体所受的重力的情况。的拉力）小于物体所受的重力的情况。 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物 提出问题：刚才实验中纸带断了说明什么问题？表示的是什么力增大呢？ 力。 引导学生理解概念。 学生回答：力变大了。是钩码对纸带的拉 学生思考，理解超重与失重的概念。 正确的认识：测力计的示数表示的是钩码对它的拉力。 超重与失重。在学生理解概念的基础上，引导学生建立 【分组实验，自主探究】 引导学生分组实验，观察实验现象，感受 在弹簧测力计下挂一个钩码，使其上下运动，观察弹簧测力计示数的变化。 教师引导学生分组实验，提倡组内交流讨论。 请一组同学分享观察到的实验现象。 提出问题：你认为什么情况下会产生超重与失重？它与什么因素有关？ 学生动手实验，认真观察实验现象，理解超重与失重的概念。 引导学生进行实验探究，培养学生设计实验的能力，动手能力，共同合作，观察思考，分析归纳的能力。 下运动时，读数发生变化。 引导学生观察，发现问题：弹簧测力计上 【实验演示，分析解释】 1．利用自制超重与失重演示仪，引导学生观察，思考超重与失重的产生条件。 教师演示实验，引导学生观察弹簧测力计，分析产生超重与失重的情况。 提出问题：在上一个实验过程有没有发现什么问题？我们能不能想办法解决？ 察与思考。 得出结论：发生超重与失重取决于加速度方向，与速度方向 引导学生思考改进方法。 介绍超重与失重演示仪，引导学生注意观 教师引导学生分析物体的运动状态，总结 无关。 学生回答：指针变化太快，很难及时观察。 在教师引导下分析产生超重与失重的条件。 为了弥补弹簧测力计示数变化太快以至于学生不能清晰地观察到超重与失重的受力情况，通过改装弹簧测力计，自制超重与失重的演示仪器，让学生直观地感受超重与失重现象，并学会分析物理现象的本质，得出物理结论。 【学以致用，拓展提升】 1．生活中的超重与失重现象 状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠。 2、现代技术的应用 在失重条件下，熔化了的金属的液滴，形 物理走向社会。 用。 引导学生学以致用，从生活走向物理，从 学生回想与讨论：生活中超重与失重的应 给学生讲解现代技术中超重与失重的应用。 加深学生对知识的理解，培养学生善于观察思考生活中的物理现象及所包含的物理本质，同时了解我国的航天技术。超重和失重说课稿 篇5
《超重与失重》教学设计 篇6
