2019-2020年高中物理必修1超重和失重-教学参考

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1、2019-2020年高中物理必修1超重和失重-教学参考合作与讨论　　小明在一家大商场找到一份工作．一天，经理要他从一楼搬一箱并不很重的但易碎的货物上八楼，然后把八楼的另一大箱货物搬回一楼．经理嘱咐，不要轻易放下．年轻的小明二话没说，扛上货物就进了电梯．令小明不解的是：电梯上升时，感到肩上的货物明显重了，快到八楼口时，肩膀又感到轻了．当小明从八楼扛上一大箱货物乘电梯下来时，又发生了令他更迷惑的现象：随着电梯的下降，他感到肩上的货物明显轻了，快到一楼口时，货物又重了．　　聪明的同学，你能对电梯升降时小明感觉到的“轻重”情况作一详细的描述吗？能不能用学

2、过的知识加以解释？不妨自己亲自去试一试，体验一番．　　我的思路：根据牛顿定律列出超重和失重方程．思路分析　　超重和失重在本质上并不是物体受到的重力发生了变化，而是物体在竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力不再等于物体的重力，这一点学生理解起来往往困难较大．　　为帮助学生理解超重和失重的概念，我们可以从下面几个方面进行突破：　　1．区分重力与视重的概念：重力是地球对物体的吸引，取决于物体的质量和地理位置；视重是指物体挂在弹簧秤下或放在台秤上时显示的示数，实际上反映的是弹力．　　2．超重和失重的本质：物体处于非平衡状态，使物体在合外

3、力的作用下具有竖直向上或竖直向下的加速度时产生的一种现象．当物体具有竖直向上的加速度时，由牛顿第二定律F－mg＝ma，得F＝m（g＋a）＞mg；当物体具有向下的加速度时，由牛顿第二定律F－mg＝ma，得F＝m（g－a）＜mg；当物体向下的加速度a＝g时，F＝0，即完全失重．　　3．超重不是说物体的重力增加了，失重并不是说物体的重力减小了，完全失重不是说重力完全消失．在发生超重或失重现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是对支持物的压力或软绳的拉力发生了变化．　　4．解答超重或失重问题的一般步骤：　　（1）明确研究对象；　　（2）对研究对象进

4、行受力分析和运动情况的分析；　　（3）确定加速度的方向；　　（4）根据牛顿第二定律列方程求解．宇航员在太空面对的超重和失重问题　　我国的载人飞船已经成功地进行了飞行．载人航天飞行具有较大风险，宇航员要面对与地面不同的恶劣的太空环境，如振动、冲击、噪声、失重、超重、宇宙辐射、高真空、昼夜节律变化、剧烈的温度变化、超负荷的心理和工作压力等，这些环境因素可能导致宇航员的心血管系统功能紊乱、航天运动病、骨骼与肌肉结构和功能变化、感觉、运动功能迟缓、睡眠周期紊乱、情感抑郁等一系列生物医学和心理方面的问题，严重者甚至可能威胁到宇航员的生命．超重　　在载人航天

5、器的发射加速上升段，宇航员要经受5倍于地球引力的超重过载，125dB的高强噪声和振动刺激；宇航员返回地面时则要经受开伞减速和着陆冲击的考验．这些统称为超重或者过载，重力作用于人体的方向由头至足的则称正超重；反之，重力的方向由足至头时称负超重；正超重时，血液受惯性力作用由上身转移到下身，引起头部、上身缺血，视力障碍，严重时可发生晕厥。高G值的超重，人取坐姿难以适应，所以宇航员通常采取仰卧姿，这对人体的影响较轻．人对8G值的横向超重可耐受十多分钟．航天中经受的这种横向超重，一般时间较短，经过训练的宇航员容易耐受．失重　　失重是航天飞行中的一个特殊物理

6、现象，载人航天实践证明，失重对人体的生理功能有很大影响，但不像原先想象的那样严重．　　生物在长期的进化过程中，形成了与地球重力环境相适应的生理结构与功能特征，但进入太空后，由于地球重力作用几乎完全消失，生物有机体处于一种失重状态．人类40多年的航天实践表明，微重力环境对宇航员的健康、安全和工作能力会产生重要影响，中长期航天飞行可导致宇航员出现多种生理、病理现象，主要表现为心血管功能障碍、骨丢失、免疫功能下降、肌肉萎缩、内分泌机能紊乱、工作能力下降等．　　失重可引起心血管功能的改变．失重时人体的流体静压丧失，血液和其他体液不像重力条件下那样惯畅地流

7、向下身．相反，下身的血液回流到胸腔、头部，可引起宇航员面部浮肿，头胀，颈部静脉曲张，鼻咽部堵塞，身体质量中心上移．人体的感受器感到体液增加，机体通过体液调节系统减少体液，出现体液转移反射性多尿，导致水、盐从尿中排出，血容量减少，血红蛋白量也可相应减少；还可出现心律不齐、心肌缺氧以及心肌的退行性变化，并出现相应的心脏功能障碍，如心输出量减少、运动耐力降低等，返回地面后对重力不适应而易于出现心慌气短以及体位性晕厥等表现．这些可严重影响人体健康和工作效率，因而成为中长期载人航天飞行的一大障碍，也是迫切需要解决的航天医学问题．随着航天飞行的时间延长，心血

8、管功能可在新的水平上达到新的平衡，心率、血压、运动耐力以及减少的血容量和血红蛋白可逐步恢复到飞行前的水平．　　长期失重会引起人体的骨钙质