超重和失重教案（通用7篇）
肖德军
（河北省永清县职教中心 065600）
一、教学目标
1.理解什么是超重、失重和完全失重，掌握超重、失重和完全失重的本质并能熟练的判断超重、失重和完全失重。
2．运用牛顿第二定律分析超重和失重的原因；
3．培养学生熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题的能力。
二、重点、难点分析 重点是对超重、失重和完全失重的理解及其超重、失重和完全失重的判断方法。难点是熟练应用牛顿第二定律分析解决超重和失重问题。
三、教具
体重计、超重和失重演示装置、弹簧秤、重物、细线、下面扎孔的矿泉水瓶、有关神州七号宇宙飞船的录像资料、投影仪。
四、主要教学过程(一)新课导入
播放神州七号宇宙飞船发射和在轨运行的录像片段并加以解说，大家看一看飞船发射时宇航员采用的是什么姿势？（横卧）宇航员为什么要采取横卧的姿势？原因是飞船发射时宇航员要承受相当与自身体重5-8倍的巨大压力。再看一下飞船入轨后飞船里的情况，物体和宇航员都漂在空中，怎么解释以上两种现象呢？这就是我们今天要研究的问题---超重和失重。-(二)教学过程设计 板书：
十、超重和失重
我们先来研究一下超重现象。板书：1．超重现象
实验：介绍装置，架子上有两个滑轮，两边挂有重物。我们让右侧物体质量大于左侧物体质量，开始用手拖住右侧物体让系统静止观察弹簧秤示数，放手后左侧物体向上加速运动，我们再观察弹簧秤示数。
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数增大，物体对弹簧秤的拉力增大。分析原因：取左侧物体为研究对象，T-mg=ma，弹簧秤的拉力为
T=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见物体向上加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力大于物体的重力。（因为弹簧秤对物体的拉力大于物体的重力而弹簧秤对物体的拉力与物体对弹簧秤的拉力是一对作用力与反作用力大小相等）
实验：取一体重计，让一人站在上面不动读出此时体重计的示数，然后让他由下蹲状态突然站起，让学生观察人加速上升阶段体重计示数的变化。
（体重计）
提问：看到了什么现象？体重计的示数增大，人对体重计的压力增大。
分析原因：取人为研究对象，T-mg=ma，体重计的支持力为
T=mg+ma=m(g+a)＞mg
可见当人向上加速运动时，人对支持物（体重计）的压力大于人的重力。（因为体重计对人的支持力大于人的重力而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力两者应当相等）
根据以上两例归纳给出超重的定义和判断方法
（1）超重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力大于自身重力的现象叫超重。（板书）
（2）超重的判断方法：当物体具有向上的加速度时（加速上升或减速下降）处于超重状态（板书）
让学生举出超重的实例教师给以归纳：电梯加速上升或减速下降阶段、宇宙飞船等航天器发射和回收阶段（指落地前减速下降阶段）等。（板书超重实例）
2．失重现象 实验：现减小装置右侧悬挂物质量使放手后左侧物体向下的加速运动，我们再观察弹簧秤示数的变化。（相对于系统静止时）
提问：看到了什么现象？弹簧秤的示数减少，物体对弹簧秤的拉力减小。分析原因：取左侧物体为研究对象，G-T=ma，弹簧秤的拉力为T=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见物体向下加速运动时，物体对悬挂物（弹簧秤）的拉力小于物体的重力。实验：仍利用体重计，让一人站在上面然后突然下蹲让学生观察人加速下降阶段体重计示数的变化。
提问：看到了什么现象？体重计的示数减小，人对体重计的压力减小。分析原因：取人为研究对象，T-mg=ma，体重计的支持力为
T=mg-ma=m(g-a)＜mg
可见当人向下加速运动时，人对支持物（体重计）的压力小于人的重力。（因为体重计对人的支持力小于人的重力，而体重计对人的支持力与人对体重计的压力是一对作用力与反作用力）
由以上两例归纳出失重的定义和判断方法
（1）失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力小于自身重力的现象叫失重。（板书）
（2）失重的判断方法：当物体具有向下的加速度时（加速下降或减速上升）处于失重状态（板书）
让学生举出失重的实例教师给以归纳：电梯加速下降或减速上升阶段、宇宙飞船等航天器加速下降阶段等。（板书失重实例）3.完全失重 实验：在矿泉水瓶下面靠近瓶底处扎一个小孔，装上水后水会从小孔喷出，因为水对瓶底有压力。把水瓶抛出，喷水情况会是怎样呢？让学生先分析预测可能发生的现象，再开始试验观察。试验现象：水不再从小孔喷出，原因，水瓶抛出后水处于失重状态而且是一种特殊的失重，水对瓶底无压力-------完全失重。
结合上面实验给出完全失重的定义和判断方法
（1）完全失重：物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力为零的现象叫完全失重。（板书）
（2）完全失重的判断方法：当物体具有重力加速度时处于完全失重状态。（板书）
让学生举出完全失重的实例教师加以归纳：所有的抛体运动（在忽略了空气阻力的情况下）、宇宙飞船等航天器在轨运行阶段都处于完全失重状态。（板书）
4.超重、失重和完全失重的本质
问题讨论：有人说：“超重就是重力增加，失重就是重力减小，完全失重就是重力消失了。”这种说法对不对？你是怎么怎么理解的？
让学生各抒己见，结合学生对上述问题的讨论归纳出超重、失重和完全失重的本质：
超重不等于重力增加，失重不等于重力消失，完全失重也不等于重力消失。无论超重、失重还是完全失重，就重力本身而言都没有发生变化，只不过是物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力发生了变化，增加了减小了或者消失了。（板书）
5.例题
（投影）例1：回答以下各题
（1）起重机在吊起重物时，有经验的司机都不让物体的加速度过大是什么原因？
（2）将四块砖叠放在一起，然后向上抛出（假设在运动中四块砖不分开）那么各砖之间是否有弹力？
（3）如果一个人在体重计上由静止突然下蹲并保持下蹲状态不动。分析并回答在整个过程中体重计示数的变化情况？
解析：（！）起重机在加速吊起重物时具有一个向上的加速度，物体处于超重状态加速度越大重物体对钢丝绳的拉力就越大容易将钢丝绳拉断。
（2）由于整体做抛体运动，加速度为重力加速度处于完全失重状态。因而各砖之间无压力。
（3）由于该人从静止开始先加速下降再减速下降最后静止因而先失重再超重所以体重计示数的变化情况是先减小再增大最后回复起始值。
(投影)例2：一台升降机的地板上放着一个质量为m的物体，它跟地面间的动摩擦因数为μ，可以认为物体受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。一根劲度系数为k的弹簧水平放置，左端跟物体相连，右端固定在竖直墙上，开始时弹簧的伸长为△x，弹簧对物体有水平向右的拉力，求：升降机怎样运动时，物体才能被弹簧拉动？
分析：物体开始没有滑动是由于弹簧的拉力小于最大静摩擦力。这里f=μN，只有减小地面对物体的压力才能减少最大静摩擦力，当f=μN=k△x时物体开始滑动。
取物体为研究对象，受力如图，当物体做向下的加速运动或向上的减速运动时，才能使地面对物体的压力减小，即G-N=ma。
联解两式得：a=(G-N)/m=(mg-k△x/μ)/m=g-k△x/μm 即升降机做a＞g-k△x/μm的向下的匀加速运动或向上的匀减速运动时，物体可以在地面上滑动。
布置作业；练习(1)(2)(3)
五、说明
1．本节课可采用在教师引导下，教师跟学生共同讨论研究的方式进行。在教学中教师要注意学生对知识的接受情况，恰当地提出问题，对学生的认识给予正确的评价和解释。
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
《超重和失重》教学设计 孔林军
【教材分析】
本部分内容讲述超重和失重现象及其产生原因，并且将其应用在具体问题中：如电梯中的超失重和体重秤上的超失重等。
超重和失重的基本定义为：视重大于重力时为超重；视重小于重力时为失重；超失重时物体重力并不改变。
对超重和失重理解可以从运动学和动力学两个角度理解。运动学角度：当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态；当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。动力学角度：当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态。前者为表象，后者为本质，两者为递进关系。
超重和失重是生活中的常见现象，因此讲解本部分内容时应尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，过程应多安排些学生的动手实验机会，让学生有切身的体会，同时也应安排些思考和探讨的话题，引发学生的思考和讨论，加深学生对超失重的理解。
【学生情况分析】
1．自然状况：学生为高一年级一个普通班，学生的学习基础处于年级中等水平，但班级中有一部分学生思维较活跃；
2．知识基础：前面学生已经学习并较好掌握了运动学和牛顿运动定律知识，这为超重和失重学习打下一个比较好的基础；
【教学目标】 知识与技能：
1．了解超重与失重现象；
2．运用牛顿第二定律研究超重与失重现象； 3．运用超重与失重知识解决实际生活中的问题。过程与方法：
1．体会应用实验研究物理问题的过程； 2．体会运用牛顿第二定律解决问题的方法。情感态度价值观：
通过多种我们身边实验的教学，激发学习的动力。【教学重难点】
1．理解超重与失重现象的力学本质； 2．了解完全失重现象；
3．运用超重与失重的原理解决实际问题。【教学设计思想】
1．以随堂演示小实验和学生实验探究为核心(1)感受超失重；(2)实验研究超失重
(3)实验探究完全失重；(4)观察水瓶的完全失重现象。2．以递进式的问题为引导(1)什么是超失重现象？
(2)什么情况下会发生超失重现象？(3)超失重现象的力学本质是什么？(4)什么是完全失重？其力学本质是什么？ 【教学器材】
天平，沙漏，纸带，摄像头，钩码，体重秤，水瓶，两本书 【教学过程流程图】
【教学过程】
课堂引入：问题1.我们一般可以用什么来测量物体的重量 学生答：……………….演示实验一：天平测量黑箱（内部为沙漏）先正向朝上测量，在翻转测量------现象不平衡
一、超重和失重现象 课堂实践：
(1)用手托住钩码，并保持静止，感受钩码的重力大小。
(2)手从静止开始突然向上运动，再从静止开始突然向下运动，过程中有何感受？(3)用纸带将钩码系住，手提另一端，加速上提 现象断裂
课堂思考：真的是钩码的重力变化了吗？没有，根据G=mg可知重力不变。
那么，过程中什么量发生了变化？钩码对手的压力和钩码对纸带的拉力发生了变化。定义：什么是视重,什么是实重
例1.如图所示，升降机内质量为1kg的小球用轻弹簧秤系住，悬在升降机内，当升降机以a=5m/s2加速度匀加速上升时，弹簧秤的示数为多少？
拓展：
若升降机以a=5m/s2加速度匀减速下降时，弹簧秤的示数又为多少？ 教师学生总结：
超重现象的定义、条件、本质 生活中的应用：测体重人迅速站起
例2.如图所示，升降机内质量为1kg的小球用轻弹簧秤系住，悬在升降机内，当升降机以a=5m/s2加速度匀加速下升时，弹簧秤的示数为多少？
拓展：
若升降机以a=5m/s2加速度匀减速上降时，弹簧秤的示数又为多少？ 教师学生总结：
失重现象的定义、条件、本质 生活中的应用：测体重人迅速蹲下
例3.如图所示，升降机内质量为1kg的小球用轻弹簧秤系住，悬在升降机内，当以a=g匀加速下降时，则弹簧秤示数为多少？
教师学生总结：
完全失重现象的定义、条件、本质
生活中的应用一：漏水的瓶子的自由落体，上抛运动，平抛运动 生活中的应用二：相互插在一起的书本在桌面上双手拉和自由落体时拉的区别
四、运用超重和失重知识解决实际问题
1．请为我国的航天员设计超重和完全失重环境，让他们进行超重和失重的训练。
2.在娱乐场所中很多的超重和失重有关的项目
【教学反思】 1．设计好实验是前提
物理学是以实验为基础的学科，很多概念和规律的建立都需要有一个实验操作的过程，所以做好实验是学好物理知识的前提。本节课中设计有随堂小实验，学生实验，课中教师演示实验，从各个层面帮助学生理解超失重知识。
2．关注实验的操作和分析是重点
物理实验过程不能是简单放任过程，而应该关注学生在操作过程中的各项细节，以及对实验现象和数据的分析与处理，都应给予及时的指导：在实验过程中教师可以关注：学生为了达到实验目的而采取的实验策略；为了减小实验误差而进行的实验调整，实验操作完成后的数据分析与处理等等。
3．科学探究的过程是灵活的
科学探究是物理学习过程中的一种手段，它可以帮助学生更好地学习物理知识，加深对物理知识的理解，我们的物理课堂需要科学探究，但不是生搬硬套的科学探究完整流程，而是灵活的采用科学探究的某个环节或某几个环节，如本节课中有的实验只需要简单体会一下即可，而有的实验需要精心设计和测量，并要有一定的猜想与假设。
同时科学探究不等于科学实验，没有物理实验也可以进行科学探究，那是思维探究，这也是一种很好的探究方式，且很多时候更适合与高中学生。如本节课中从力学本质上对超失重的分析就属于思维上的科学探究。
4．科学实验探究能否高效
这是一个困扰大家的问题，物理实验的进行会延缓课堂的进程和容量，使课堂效率降低，如何解决好这样的问题呢？我自己认为可以从以下几方面加以改进：
(1)增加课前的培训，磨刀不负砍柴功，让学生事先熟悉实验器材与一些实验的基本操作，可以减少学生在课堂上由于耽误不必要的时间；
(2)实验前先明确实验目的，并且做适当的实验引导，如本节课中提出几个实验思考题，让学生带着问题进行实验，学生实验过程中的目的性就得到加强，实验效率也得以提高；
【 教学目标 】
1.知识与技能:(1)知道什么是超重现象、失重现象和完全失重现象。(2)理解产生超重现象和失重现象的原因。(3)能够对力传感器和数据采集器采集到的超重与失重的F-t图象进行分析。(4)培养学生运用物理规律抽象生活实际问题的建模能力。(5)培养学生自主学习的能力和进行总结归纳的能力。
2.过程与方法:(1)经历观看录像、分组实验、讨论交流的过程，观察并体验超重和失重现象。(2)经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会运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:(1)通过探究性学习活动，体会到牛顿运动定律在认识和解释自然现象中的重要作用，产生探究的成就感。(2)通过运用超重和失重知识解释身边物理现象，激发学习的兴趣，认识到掌握物理规律是有价值的。(3)通过观看有关杨利伟的升空录像片断，激发学生爱国、爱科学的热情。【 教学过程 】 1.概念理解
情景引入：课前播放有关航天飞机发射、太空站的录像片，开场白：同学们也看过神舟五号升空的实况，都听说过超重和失重这两个名词。这节课我们一起来学习、探究“什么是超重和失重现象？引起超重和失重的原因是什么？”引出这节课的主题：超重和失重。
概念提出：引导同学观看在电梯中的录像。物体放在静止的台秤上，观察台秤的读数，该读数为物体对台秤的压力值，称为视重，此时的视重等于物体的重量；电梯起动的过程，观察到视重值大于正常测量值，电梯停止的过程中，观察到视重值小于正常测量值；如果是在电梯中用弹簧秤挂一个重物，电梯开始起动的过程，同样观察到视重值大于正常测量值，电梯停止的过程中，也观察到视重值小于正常测量值。就此提出概念“这种物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于物体重力的情况，称为超重现象。物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物体重力的情况，称为失重现象。” 2.实验观察
（1）让学生手托自己的词典，上下运动体验词典对手的压力，先缓慢上下运动体验压力再突然上下运动体验压力（2）让学生用自制的弹簧秤挂钩码，手提弹簧秤上下运动，观察弹簧秤的读数或感受手指受到的拉力。交流“有没有观察到超重和失重现象？什么时候观察到了超重现象、失重现象？”。引导学生就观察到的现象提出有关超重和失重的问题，老师在众多问题中，抓住主要问题“产生超重和失重的原因是什么？”老师肯定学生提出的问题，为了引导探究再把问题具体化“能否根据我们掌握的运动规律来探究产生超重和失重的原因？”。3．结果外推
演示实验：液体也会产生超重和失重现象吗？演示下方钻了孔的矿泉水瓶自由下落，通过实物投影观察漏水情况。“没有水漏出的原因是什么？”自由下落过程中上面的水对孔口的水没有产生压力的作用，产生了失重现象。强调：固体、液体、气体等一切物体只要满足条件，都会产生超重和失重现象。引出概念：如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，称为 完全失重现象。下落过程考虑到空气的阻力，只是接近完全失重的状态，这种接近完全失重的状态称为 微重力状态。
学生体验：弹簧秤挂钩码自由下落，观察弹簧秤的示数。同时屏幕打出：产生完全失重的条件是什么？水瓶向上抛出，孔口的水会流出来吗？的思考问题。瓶子抛出，上升和下落的过程水都处于完全失重状态。知识应用：在完全失重情况下，弹簧秤还能测量物体的重力吗？天平还能测出质量吗？浸在水中的物体还受到浮力的作用吗？水银气压计还能测出气压吗？ 【 焦点预测 】
本节课的亮点来自学生对超重和失重提出问题，有的学生可能会提出：超重与失重是不是惯性？体检时站在台秤上看到指针摆来摆去是不是超重和失重？从过山车上下滑感觉到身体轻飘飘的，是不是失重？也许还会有学生提出：直升机竖直下落人会不会飘起来？如果学生能够在课堂上提出诸如以上的问题，教师应该及时捕获这些创新思维的火花，并正确引导，不断鼓励，最终总结出要探究的关键性问题。
二、课堂教学发展性评价
（一）评教学设计
1、执教者经新课程实施前为期一周的岗前培训，系统地学习了新课程的有关理论，加上其本人在新课程实施的过程中全力投入，及时更新了教育理念，在平时教学活动中不断总结和进行教学反思，对新课程下的教学模式有比较深刻的见解。
在本节课中执教者能根据教学实际客观地制定教学目标，对三维目标中的“过程与方法、情感态度和价值观”非常重视，目标的设定基本上符合新课程标准的要求和学生的实际情况。
2、执教者以目前使用广东的教材为蓝本，参考了大量的资料，充分利用现有的教学资源，对教学方式进行了比较大胆的筛选和改进。较准确地把握教学内容的内在联系，课堂内容容量大，经重组后内容更加符合教学实际，更有利于学生参与探究。整节课以设计的问题为主线，引导学生积极参与发现问题，提出问题、分析问题和解决问题。所设计的11个问题有较合理的梯度，能激发学生对本学科的学习兴趣，从而积极参与体验和探究。执教者较有效地组织教学，抓住了在超重和失重现象中应用牛顿运动定律这个关键点，突破了实验探究和理论探究的难点，以问题的形式呈现教学内容。
3、本节课的教学采用探究、讨论和讲练相结合的方法。通过老师的引导，学生既能有序地独立自主探究，又能合作讨论，充分交流。
个人认为所选用的教学策略和学生的学习方式也符合新课程理念，合理实用，通过学生的积极参与，培养了学生的主体学习，合作探究能力。
4、执教者在教学前做了较为充分准备，教学资源收集了多个渠道的信息源：有不同版本的教材、录像、教材配套课件、网络资源等。值得一提的是，课堂上用了学生自己制作的弹簧秤，是本节课的一个特色。
（二）评教与学的环境与氛围
虽然听课的人比较多，但授课教师镇定自若，以亲切自然的笑容，富有激励性的语言以及熟练的操作技巧，结合丰富的多媒体材料，为课堂营造了一个良好的探究氛围，课堂气氛活跃而有序，学生积极参与，师生关系和谐、民主。
（三）评教学信息（教学内容）的呈现与交流
本节课的教学内容的组织与呈现符合本学科课型和教学模式的特征和要求，教学活动中教师注意创设探究问题的情景、启发学生自主探究，抓住关键点。例如： „.教学过程中信息交流渠道畅通，师生交流，生生交流。教学内容的呈现自然流畅，利用问题的层层深入，逐渐呈现本节课的教学内容，调控有度。
（四）评教与学的方式（方法）和手段
教学方式的选择注重教学实际，实用有效，学生积极主动地参与探究。教学环节合理，课堂内容容量大，思维训练充分。教学手段运用比较恰当有效。
（五）评教学管理
授课教师能根据课堂中反馈的信息对教学进程、问题的难度、学生情绪、态度等进行调控，及时有效。
（六）评教学效果
本节课达到了基本的预期目标，使不同层次的学生在原有基础上取得了进步，学到了知识和方法，充分体验了科学探究的乐趣。以我的观察，多数学生对本节课留下深刻的印象。
（七）评教学特色、风格和教学创新
新疆兵团第六师芳草湖农场中学高中物理组 张楠
摘要 教学方法创新的指导思想是面向全体学生，遵循教学规律，让学生动脑、动口、动手，想方设法、千方百计地调动学生的积极性和主动性，发展学生的创造思想，使学生既扎扎实实打好物理知识基础又“学会”，而且“会学”，提高学生的素质。
关键字 超重和失重 设计 动脑、动口、动手 过程 现象
正文 教学方法创新的指导思想是面向全体学生，遵循教学规律，让学生动脑、动口、动手，想方设法、千方百计地调动学生的积极性和主动性，发展学生的创造思想，使学生既扎扎实实打好物理知识基础又“学会”，而且“会学”，提高学生的素质。下面以《超重和失重》为例谈一下教学方法的创新。
【教学设计思路】 利用普通的实验器材（弹簧秤、钩码）及学生自家的体重计设计一堂能够引导学生科学探究的新授课。本节课在设计时，并未采取动画演示超、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。
【教材分析】＂超重和失重＂是人教版高中物理必修一第四章第七节的主要内容。牛顿运动定律是高中物理的基础，通过本节的学习，即能巩固和深化牛顿运动定律的理解，提高学生分析问题、解决问题和应用知识的能力。因此，本节课的学习意义重大。新课标对本节的要求是，通实验认识超重和失重现象。所以本节课我才用了很多小实验，让学习参与体会超重和失重现象且探究其原因。
通过实验认识超重和失重现象。要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验超重和失重。本节内容是本章知识应用的一个典型的例子。其典型性表现为，此现象产生原因的分析要用到牛顿第二定律，这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解，而且有助于培养学生分析问题的能力。
【学情分析】 本节课的授课对象是高三学生，学生已经学了牛顿三大定律，为本节课深入学习超重与失重打下知识基础。他们对生活中超重、失重现象已有所了解，但可能存在超重就是超过重力、失重就是失去重力的错误前概念。
【教学目标】 知识与技能
1、知道什么是超重和失重，理解产生超重失重现象的条件和实质；
2、能运用牛顿第二、三定律定量分析超重与失重现象。
过程与方法
1、经历实验探究的过程，观察并体验超重和失重现象；
2、经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
情感态度与价值观
1、利用实验和视频激发学生学习的兴趣，拓宽学生视野，提高对科学知识的兴趣。
2、通过搜集航天器中的超、失重现象，了解我们航天科技的成就，培养学生的民族自豪感，感受物理与生活、社会与科学技术的相关性。
3、通过让学生实验探究产生超重与失重的条件，让学生体会学习的成就感以及合作的重要性，培养实事求是的科学态度。
【教学方法】 用“创设情境——提出问题——实验探究——引导发现——分析归总结”的问题探究式教学方法。采用“创设情境——提出问题——实验探究——引导发现——分析归总结”的问题探究式教学方法。除了运用常规教学手段外，采用多媒体辅助教学。
【教学反思】
１、学生自主探究时，有的学生根本不知道从哪入手，因此要求老师给予必要的引导，提示学生从运动和力这两方面去进行分析，如果疏于引导，就会拖延时间，导致后面教学被动。２、完全失重的演示实验，在这里采用矿泉水瓶自由下落，让学生观察漏水的情况，由于下落太快难于观察，本节课采用了让染红了的水射向白纸，再用实物投影帮助观察，亦可利用摄象机拍下，进行慢放，效果会更好。
３、让学生体验完全失重，下落过程弹簧秤与钩码易脱节，老师要抓住这个微小环节，及时要学生分析脱开的原因。
总体来说，本节课的整个教学过程是成功的，学生真正成为了学习的“主角”，他们主动地学习，积极参与问题的分析、讨论、交流、体验，在自主学习的氛围中主动学习知识，增强了自主学习的意识，不仅掌握了应学的知识，而且在实践中体会到了学习的乐趣；在自主学习的过程中，更提高了学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，提高了学生的自身素质。
参考资料：
《物理必修一》，人民教育出版社，第88页
等效思维的实质是相互替代,效果相同。等效的结果,不仅可以使非理想模型变为理想模型,使复杂问题变成简单问题,而且可以使感性认识上升到理性认识。
在《超重和失重》教学过程中,运用等效思维分析某些超重和失重问 题,可以使问 题的分析 和解答变 得简捷,而且对知识的灵活运用有很大的帮助。
一、超重和失重的概念
如图1、2所示,当物体具有向上的加速度时,由牛顿第二定律知悬绳 对悬挂物 的拉力或支持面 对被支持 物的支持力满足F-mg=ma,由牛顿第三定律 知物体对 悬绳拉力或对支持面的压力F′=mg+ma,就好比物体的重力增加了ma一样,这种现象称为超重。
同理,当物体具有向下的加速度时,由牛顿第 二定律得mg-F=ma,由牛顿第三定律知物体对悬绳拉力或对支持面的压力F′=mg-ma,如物体重力减轻了ma一样,这种现象称之为失重。当a=g时,物体对悬绳拉力或对支持面压力完全消失,如物体没有重力一样,这种现象称为完全失重。
从以上分析可看出,超重的实质是物体具有向上的加速度,表现为物体对悬绳的拉力或对支持面的压力比重力大。失重的实质是物体具有向下的加速度,表现为物体对悬绳的拉力或对支持面的压力比重力小。因此,当物体处于超重或是失重状态时,与物体向上运动或是向下运动无关,只取决于物体加速度方向是向上或是向下,而处于超重、失重状态下的物体受到的重力并没有变化。
二、利用等效思维解决超重和失重问题
系统中加速度不同的超重和失重问题,我们常用的办法是把某个物 体从系统 中“隔离”出来,作为研究 对象,分析受力情况,依据牛顿第二定律列方程。如 果问题复杂,涉及未知量较多,只“隔离”一个物体不够,还必须“隔离”第二个、第三个物体等。笔者在平时教学实践中发现用隔离法处理超重和失重问题,定量推导比较繁琐,对学生能力要求较高,学生不易掌握。受力分 析和运动过程分析只要有一步错误,就不能得出正确答案。
但是如果在教学中用等效思维法分析系统的超 重和失重问题,则会变繁为简,准确快速得出结论。
1.利用等效思维解决超重和失重问题的基本思路
一是运动等效,即竖直方向的加速运动问题等效为学生熟悉的平衡(静止)问题;二是重力等效。
对于系统而言,如果系统的一部分处于超重或失重状态,其他部分既不处于超重状态,也不处于失重状态,可设系统中处于超重或失重部分的质量为m,在竖直方向上的加速度或加速度分量为a,其余部分的质量为M,则系统竖直方向的运动问题就可以等效为平衡(静止)问题,等效重力G′=Mg+m(g±a),系统处于超重状态时取“+”号,系统处于失重状态时取“-”号。
2.利用等效思维解决超重和失重问题的应用举例
【例1】如图3所示,质量为M的楔形物 块静止在 水平地面上,其斜面的倾角为θ。斜面上有一质量为m的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦。用恒力F沿斜面向上拉 小物块,使之以加 速度a匀加速上滑。在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持静止。地面对楔形物块的支持力为()。
A.(M+m)g
B.(M+m)g-F
C.(M+m)g+Fsinθ+ma
D.(M + m )g - Fsinθ +masinθ
分析:对系统中 加速度不 同的问题,我们常用隔离法。
对小物块受力分析,如图4,小物块以加速度a匀加速上滑,由牛顿第二定律得:N=mgcosθ
F-f-mgsinθ=ma
联立上式,可得f=F-mgsinθ-ma
对楔形物块 受力分析,如图5,楔形物块静止,有:
很明显,这种定量推 导比较繁 琐。从等效思 维出发,运用超重和失重的观点进行分析,则会变繁为简。
【解答】把楔形物块和小物块看成一个系统,对于系统而言,楔形物块既不处于超重状态,也不处于失重状态。小物块具有斜向上的加速度,处于超重状态。竖直方向上的加速 度分量为asinθ,小物块的 等效重力 为G′m=m(g+asinθ),则系统的等 效重力G′=Mg+m(g+asinθ)。
该题就可等 效为这样 一道题。如图6所示,用与水平面成θ角的恒力F斜向上拉重力为G′=Mg+m(g+asinθ)的物体,物体始终保持静止。地面对物体的支持力为多少?
根据平衡知识,我们很容易得到地面对物体的支持力为N地=Mg+m(g+asinθ)-Fsinθ。
【例2】如图7所示,天平左盘上放着盛水的杯子,杯底用细绳系着 一木质小球,右盘上放着砝码,此时天平处于平衡状态,若细绳断裂,小球加速上升,则在此过 程中,天平平衡状态将发生怎样的变化()。
A.仍然平衡B.右盘上升,左盘下降
C.左盘上升,右盘下降D.无法判断
分析:由于某一物体所处状态的变化而引起系统是否再平衡的问题,若用隔离法对物体进行受力分析,再通过对运动过程的分析,定量推导比较繁琐,加之题目中既有超重又有失重问题,容易得出错误答案。但是从整体思想出发,运用超重和失重的等效思维进行分析,则会变繁为简,快速得出结论。
解答:对于由多物体组成的系统,若系统中 既有加速上升又有 加速下降 的问题,可以等效 为系统整 体的“重心”运动的超重和失重问题。以水、杯子和小球组成的系统为研究对象,小球加速上升,水加速下降,由于小球的密度小于水的密度,系统的“重心”加速下降,系统处于失重状态,对左盘的压力小于系统的重力,对比变化前,左盘上升,右盘下降。
在应用等效思维处理超重和失重问题时,首先要明确是否等效,并找准等效关系;其次要明确两个不同的物理现象或物理过程是在什么条件下、什么范围内、什么意义上具有等效性,这是等效思维的关键所在,离开这一点,等效就失去了意义,应用就会出错。
三、对利用等效思维解决超重和失重问题的反思
高考的宗旨是考查物理的基础知 识、基本技能、基本思想和方法,利用等效思维解决超重和失重问题,是建立在熟练掌握常规方法基础上的。因此在教学过程中,我们应该注意 讲清解决 超重和失 重问题的 常规方法,并通过启发和引导,向学生逐步渗透等效思维方法,这样更有利于学生对超重和失重本质和物理思想的理解。
摘要：等效思维是研究物理问题的重要方法,在高中物理教学中让学生掌握并运用等效思维方法具有重要意义,文章结合例题介绍了等效思维在解决超重和失重问题中的应用。
【超重和失重教案】推荐阅读：
超重和失重教案设计07-21
