超重和失重
一、教學目標
1.了解超重和失重現象;
2.運用牛頓第二定律研究超重和失重的原因;
3.培養學生利用牛頓第二定律分析問題和解決問題的能力.
二、重點、難點分析
1.超重和失重在本質上并不是物體受到的重力發生了變化,而是物體在豎直方向有加速度時,物體對支持物的壓力或拉力的變化,這一點學生理解起來往往困難較大.讓學生理解超重和失重的本質是本節課教學的重點之一,也是后面理解航天器中失重現象的基礎.
2.超重和失重中物體對支持物的壓力和拉力的計算,是牛頓第二定律應用的一個方面,也應作為本節教學的重點之一.
三、教具
演示教具:超重和失重演示裝置、彈簧秤、重物、細線、下面扎孔的可樂瓶、錄像資料.
學生用具:彈簧秤、鉤碼、打點計時器用重錘、繡花線.
四、主要教學過程
(一)引入新課
看錄像片《航天飛機上的失重現象》《失重物體的運動》.
提問:剛才所看到的錄像片是在什么地方發生的?它向我們展示了一種什么現象?
這里給我們展示了失重現象,是在航天飛機中發生的.航天飛機在起飛中產生了超重現象,在太空中又產生了失重現象.超重和失重是怎么產生的呢?這就是我們這節課研究的內容.
(二)教學過程設計
板書:十、超重和失重
我們先來研究一下超重現象.
板書:1.超重現象
實驗:介紹裝置,架子上有兩個滑輪,兩邊掛有重物.我們取左邊的重物加以研究,重物靜止時,彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力,物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力.放手后物體做向上的加速運動,我們再觀察彈簧秤示數的變化.
提問:看到了什么現象?彈簧秤的示數增大,物體對繩的拉力增大.
以上實驗可以用更簡單的裝置來完成,只不過觀察時的效果稍差一些.彈簧秤下掛一重物,物體靜止時,彈簧秤的示數等于物體所受的重力.當物體向上做加速運動時,彈簧秤的示數大于物體所受的重力,物體對繩的拉力大于物重.
學生小實驗:細線拉重錘(繡花線、打點計時器用重錘).線系在重錘上,緩慢拉起,再讓重錘做向上的加速運動,線斷.
分析原因:取物體為研究對象,t-g=ma,t-mg=ma,彈簧秤的拉力為
t=mg+ma=m(g+a)
討論:(1)物體做向上的加速運動時,彈簧對物體的拉力大于物體靜止時的拉力,t>mg,物體對彈簧的拉力大于物重.
舉例:起重機在吊起重物時,有經驗的司機都不讓物體的加速度過大是什么原因?
(2)學生列舉生活中的感受:電梯向上起動時,電梯對人的支持力大于靜止時的支持力,同樣人對電梯的壓力也大于物重;電梯下降剎車時也一樣.只要物體的加速度方向是向上的,就會產生以上現象.
提問:在電梯中放一彈簧測力秤,人站在上面.當電梯向上加速度運動時秤的示數怎樣變化?
(3)整理公式:t=m(g+a)=mg′,g′叫做等效重力加速度,g′>g.站在電梯里的人在電梯向上加速或向下減速時,人對電梯的壓力大于人的重力,好像是重力加速度g增大了.火箭起飛時有很大的向上的加速度,內部發生的是超重現象.
當物體存在向上的加速度時,它對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)大于物重的現象叫做超重現象.
發生超重現象時,物重并沒有變化.
2.失重現象
實驗:重物靜止時,彈簧秤的示數大小等于物體所受的重力,物體對彈簧秤的拉力等于物體所受的重力.放手后物體做向下的加速運動,我們再觀察彈簧秤示數的變化.