2019-2020年高中物理 4.6《超重和失重》教案 粵教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 4.6《超重和失重》教案 粵教版必修1 一、素質(zhì)教育目標(biāo) （一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn) 1．掌握超重、失重現(xiàn)象及其實(shí)質(zhì) 2．用牛頓第二定律解釋超重和失重的原因． （二）能力滲透點(diǎn) 培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律分析，解決實(shí)際問(wèn)題的能力． （三）德育滲透點(diǎn) 知識(shí)是力量的源泉，知識(shí)是能力的基礎(chǔ)的辯證唯物主義思想的滲透． （四）美育滲透點(diǎn) 通過(guò)本節(jié)教學(xué)，使學(xué)生在推理中了解現(xiàn)象的本質(zhì)，體驗(yàn)自然規(guī)律的邏輯美． 二、學(xué)法引導(dǎo) 1．運(yùn)用討論式引人超失重現(xiàn)象，引起學(xué)生思考． 2．利用演示實(shí)驗(yàn)，結(jié)合牛頓第二定律討論原因． 3．師生討論視重與重力的辯證關(guān)系． 三、重點(diǎn)難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法 1．重點(diǎn) 超重和失重的實(shí)質(zhì)不是物體重力發(fā)生了變化，而是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Πl(fā)生了變化． 2．難點(diǎn) 示重，視重與實(shí)重的概念及區(qū)別． 3．疑點(diǎn) 超重和失重在生產(chǎn)生活中有什么用途? 4．解決辦法 在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生分析，思考，用事實(shí)說(shuō)話（如彈簧秤提一物加速上升，學(xué)生根據(jù)實(shí)物本身未變化，地球?qū)ζ湟Σ蛔兊氖聦?shí)可知，超重并不是物體重力發(fā)生變化），使學(xué)生掌握超重和失重的本質(zhì)及現(xiàn)象。 四、課時(shí)安排 1課時(shí) 五、教具學(xué)具準(zhǔn)備 多媒體投影儀 彈簧秤、鉤碼、重錘、非常細(xì)的線、鐵架臺(tái)． 六、師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì) 1．教師結(jié)合學(xué)生的實(shí)際體驗(yàn)介紹有關(guān)超失重現(xiàn)象引入課題． 2．師生共同以實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)驗(yàn)證，并以討論的形式結(jié)合牛頓第二定律來(lái)從理論上闡述． 3．通過(guò)練習(xí)來(lái)辨析視重與重力的關(guān)系，鞏固知識(shí)． 七、教學(xué)步驟 （一）明確目標(biāo) 用牛頓第二定律解釋超重與失重原因 （二）整體感知 當(dāng)懸掛物拉著物體加速向上時(shí)，由于向上的加速度，懸掛物對(duì)物體的作用力大于重力，據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)懸掛物拉力大于重力出現(xiàn)超重現(xiàn)象．當(dāng)懸掛物拉著物體向下加速時(shí)懸掛物拉力小于物體重力，由牛頓第三定律，物體對(duì)懸掛物的拉力小于物體重力，出現(xiàn)失重現(xiàn)象，可見，超重與失重，是物體對(duì)懸掛物（或支持物）的拉力（或壓力）增大或減小，而不是物體重力發(fā)生了變化． （三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)及目標(biāo)完成過(guò)程 自從人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來(lái)，人們經(jīng)常談到超重和失重，究竟什么是超重和失重呢?今天我們來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題． 1．超重現(xiàn)象 〔實(shí)驗(yàn)1〕將圖3－20所示裝置放到桌上，用多媒體投影儀放大彈簧秤讀數(shù)．裝置左邊為彈簧秤和彈簧秤下掛一鉤碼，右邊為一重錘． 用手抓住重錘，使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，請(qǐng)學(xué)生觀察屏幕上彈簧秤的讀數(shù)并記錄下來(lái)． 將抓住重錘的手放開，與此同時(shí)請(qǐng)學(xué)生觀察屏幕上彈簧秤示數(shù)． 比較兩次讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)后者彈簧秤示數(shù)比前者大，為什么呢? 當(dāng)用手握住重錘時(shí)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)（平衡狀態(tài)）此時(shí)彈簧秤示數(shù)應(yīng)等于鉤碼的重力，也就是鉤碼對(duì)彈簧秤的拉力等于鉤碼自身重力． 當(dāng)放開握重錘的手時(shí)，在重錘作用下，彈簧秤與鉤碼加速上升，設(shè)加速度為a，以鉤碼為研究對(duì)象，據(jù)牛頓第二定律＝mg可知 F－mg＝ma ∴ F＝mg＋ma＞mg 圖3－20 由分析可知，當(dāng)物體具有豎直向上的加速度時(shí)，彈簧秤對(duì)物體的拉力大于物體的重力，根據(jù)牛頓第三定律，物體對(duì)彈簧秤的拉力大于物體的重力（平衡時(shí)物體對(duì)彈簧秤拉力等于物體重力） 結(jié)論：當(dāng)物體存在向上的加速度時(shí)，它對(duì)懸掛物的拉力大于物體的重力，這種現(xiàn)象稱為超重 學(xué)生活動(dòng) ①學(xué)生思考并回答：若將一稱體重的體重計(jì)放在加速上升的升降機(jī)上，你所看到的讀數(shù)與體重比較是增大了?還是相等?還是減少? ②請(qǐng)同學(xué)用一根細(xì)線拴住重錘緩慢上提．細(xì)線不斷，若同學(xué)們迅速通過(guò)細(xì)線將重物上提，細(xì)線則被拉斷．這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了什么? 上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中，重錘或鉤碼或人的質(zhì)量變了嗎?重力變了嗎?（回答均未變） 所以，發(fā)生超重現(xiàn)象時(shí)，是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫υ龃罅?，物體自身重量沒(méi)有發(fā)生變化． 2．失重現(xiàn)象 〔實(shí)驗(yàn)〕：如3－21裝置鐵架臺(tái)左邊是彈簧秤下掛的重錘，右邊為鉤碼，仍請(qǐng)同學(xué)觀察屏幕上彈簧秤讀數(shù)并記下． 先用手抓住鉤碼，使整個(gè)裝置平衡，請(qǐng)同學(xué)觀察彈簧秤讀數(shù)并記錄下來(lái)． 迅速放開抓住鉤碼的手，重錘加速下降，與此同時(shí)，請(qǐng)同學(xué)觀察屏幕上彈簧秤示數(shù)，并記錄下來(lái)． 結(jié)論是第二次彈簧秤示數(shù)小于第一次彈簧秤示數(shù)． 什么原因造成的呢，我們來(lái)分析 當(dāng)用手握住鉤碼，整個(gè)裝置平衡，彈簧秤示數(shù)應(yīng)等于重錘的重力， 圖3－21 或者說(shuō)重錘對(duì)彈簧秤的拉力等于重錘的重力． 當(dāng)放開握鉤碼的手時(shí)，重錘加速下降，由牛頓第二定律： mg－F＝ma ∴ F＝mg－ma＜mg 可見，當(dāng)物體有豎直向下的加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛物的拉力小于物體的重力，這種現(xiàn)象稱為失重．失重時(shí)，物體自身重力不變化． 討論： （1）當(dāng)電梯里放有一臺(tái)體重計(jì)，人站在電梯里的體重計(jì)上，電梯靜止時(shí)，體重計(jì)讀數(shù)與人體重比較應(yīng)如何，當(dāng)電梯加速下降時(shí)呢? （2）若電梯下降的加速度為g，體重計(jì)示數(shù)為多少?（這種現(xiàn)象稱完全失重）． 3．示重、視重與實(shí)重 上面所說(shuō)彈簧稱的讀數(shù)，體重計(jì)的讀數(shù)，習(xí)慣上稱為示重或視重，而物體受地球引力產(chǎn)生的重力為實(shí)重． （四）總結(jié)、擴(kuò)展 物體具有豎直向上的加速度時(shí)，物體就超重；物體具有豎直向下的加速度時(shí)，物體就失重，若向下的加速度為g，則稱為完全失重． 超重與失重的實(shí)質(zhì)是物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫υ龃蠡驕p小了，而物體自身重力并未發(fā)生改變． 超重與失重在生活中常見，為減輕橋梁所受壓力，橋一般造成凸型，使汽車過(guò)橋時(shí)有一個(gè)向下的加速度而使橋梁所受壓力減輕，如圖3－22所示．當(dāng)車經(jīng)過(guò)凹陷的路面時(shí)，由于有豎直向上的加速度而出現(xiàn)超重現(xiàn)象，往往使車輪胎由于壓力大而爆破。 圖3－22 在宇宙飛船上，由于失重現(xiàn)象，食品主要是流體，象棋需磁性棋子等． 背景知識(shí)與課外閱讀 余弦定理在運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用 圖3－23甲 如圖3－23（甲）所示，一輪子在地面上做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪子的軸心O的速度恒為，輪邊緣上一點(diǎn)A，相對(duì)輪心的位置可用θ角表示，當(dāng)A點(diǎn)與地（點(diǎn)C）重合時(shí)θ＝0，試求A點(diǎn)轉(zhuǎn)到任意角度θ時(shí)，相對(duì)地面的速度大?。? 解析：設(shè)輪子半徑為R，當(dāng)點(diǎn)A轉(zhuǎn)到θ角位置時(shí)，輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度點(diǎn)A相對(duì)O點(diǎn)的速度為v，其大小為ωR，方向與A點(diǎn)處的半徑垂直，如圖3－23（乙）所示．設(shè)A點(diǎn)相對(duì)地面的速度為vA，由余弦定律得： 圖3－23乙 對(duì)于輪子的觸地點(diǎn)，其速度為零，這是輪子軸心的速度與點(diǎn)相對(duì)輪心轉(zhuǎn)動(dòng)的速度ωR疊加的結(jié)果，即－ωR＝0，所以＝ωR，代入的表達(dá)式得 ，故輪緣點(diǎn)A相對(duì)地面速度大小為＝2sin 隨堂練習(xí) 1．一個(gè)彈簧秤最多能掛上60kg的物體，在以5m／加速下降的電梯里，則它最多能掛上__________kg物體，如果在電梯內(nèi)彈簧秤最多能掛上40kg物體，此刻電梯在作_________________運(yùn)動(dòng)加速度值為__________________m／（g取10m／） 2．一電梯從靜止開始上升，在電梯頂板的彈簧秤下懸掛一質(zhì)量為3kg的物體，前5s內(nèi)彈簧秤示數(shù)為36N，第二個(gè)5s內(nèi)示數(shù)為30N，最后5s內(nèi)示數(shù)為24N，且在第15s末電梯停止，求電梯在此15s內(nèi)上升高度． 3．關(guān)于超重與失重，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A．超重就是物體的重力增加了 B．失重就是物體的重力減少了 C．完全失重就是物體的重力一點(diǎn)都沒(méi)有了 D．不論是超重還是失重，物體的重力是不變的 4．如圖3－24所示，在原來(lái)靜止的木箱內(nèi)，放有A物體，物體被一伸長(zhǎng)的彈簧拉住且恰好靜止，突然發(fā)現(xiàn)A被彈簧拉動(dòng)，則木箱的運(yùn)動(dòng)情況可能是（ ） A．加速下降 B．減速上升 C．勻速向右運(yùn)動(dòng) D．加速向左運(yùn)動(dòng) 5．某人在一以2.5m／加速度勻加速下降的電梯里最多能舉起80kg的物體，在地面上最多能舉起多少千克的物體?若此人在一勻加速 圖3－24 上升的電梯里最多能舉起40kg的物體，則此電梯的加速度是多少? 參考答案：1．120；勻減速下降或勻加速上升；5m／s2 2．100m 3．D 4．ABD 5．60kg，2.5m／