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超重和失重是高中物理教学的重要组成部分，是牛顿运动定律应用的典型实例，新课程标准的要求是通过实验认识超重和失重现象，能运用牛顿运动定律解决的实际问题之一，最能使学生体验到科学知识的作用之处，实验的展示直接影响到学生对知识的认识。
在生活中，超重、失重现象很常见，比如人在电梯中，当电梯加速上升时，感到电梯底板对人的脚底压力加大，这便是超重现象，乘坐汽车时，当汽车在一段坡路上加速向下行驶时，人的内脏器官因失重而“上浮”，使人不舒服这便是失重现象。但是在课堂教学中学生很难体会到，这个地方使学生的感性认识留下了一个空缺，学生对超重和失重现象很模糊，给牛顿运动的定律的应用设置了很大的障碍。下面我给大家提供几种重失重现象演示器的设计，仅供参考。
一、巧妙利用电磁铁的特性来演示超重、失重、完全失重现象
实验器材：电磁铁、电源、开关、导线若干根、支架、台秤、铁块、滑动变阻器。
（一）演示超重现象附图实验过程：
l.将台秤放在地面上，将支架放在台秤的中。
2.将电磁铁固定在支架的上端，并与电源变阻器、开关、导线串联在一起。
3.在电磁铁的正下方，把铁块放在托盘中。
4.闭合开关S，调节滑动变阻器R，使铁块被电磁铁吸起。
5.断开开关，观察此时台秤示数G。
6.再闭合开关，观察台秤示数变化。示数大于G且不断变大。
结果分析：铁块在被吸起的过程中，由于电磁铁对铁块的吸引力越来越大，铁块做加速度变大的加速上升运动，对整个系统而言，处于超重现象越来越明显的状态（可以认为系统重心也在做加速度变大的加速上升运动），所以台秤的示数应大于G，且不断变大。注意事项：1.电磁铁匝数多少，铁块重量大小，电源电压高低搭配适当，以保证电磁铁通电时能把铁块吸起。2.支架足够高，以便有足够时间观察铁块运动。同理，也可演示失重现象。
（二）演示失重现象（实验装置同上）
实验过程；
1.将电磁铁开关闭合，让铁块吸引在电磁铁上，观察此时台秤示数G。
2.调节滑动变阻器滑动触头的位置，使电磁铁下吸引的铁块刚好能够开始下落。
3.观察台秤示数变化。实验结论：在铁块下落过程中，台秤示数越来越小。
实验结果分析：在铁块下落过程中，除受重力外，还受上面电磁铁的引力，随着铁块的下落，电磁铁对铁块吸引力越来越小，铁块受到向下的合力越来越大，铁块做加速度变大的加速下落运动，对整个系统而言，处于失重现象越来越明显的状态，故台秤的示数小于G且不断变小。注意事项：做此实验时，要使支架足够高，以便能够观察到铁块下落过程中台秤示数的变化。
（三）演示完全失重现象
1.先称出铁块重力为G。
2.再把支架放在台秤托盘中，把电磁铁固定在支架下端，连接好电磁铁、开关、电源、闭合开关，调节滑动变阻器，使铁块能被吸在电磁铁下端，读出此时台秤示数G。
3.断开开关，观察在下落过程中台秤示数G。
4.会发现G3=G2一Gl
由此说明，对电磁铁、台秤、支架、铁块这一系统而言，铁块在下落过程中，铁块处于完全失重状态。
二、利用杠杆原理制作超重、失重演示器
现行高中物理教科书在“牛顿运动定律的应用”一节中，以升降机加速上升和加速下降
为例描述超重、失重现象，效果不明显，学生难以从实验中获超重、失重的理性认识。推荐一种超重、失重现象演示器的新设计。
a.教具的结构及说明：此演示器结构简单，一目了然。一根较长杠杆，杠杆一边装有一钩码（或铁锤），右端点上安有调平螺丝；支点绳扣的另一端装有滚摆，在端点上系一小块红绸，增加效果。结构如图超重失重现象演器。
b.操作方法：实验前，先将支点绳扣用铁夹紧固定在铁架台的支架上（用手稳定提着也行），调节调平螺丝，使杠杆在水平位置平衡，然后转动滚摆轴，悬线绕在轴上，使滚摆上升至一定高度。放开手后，滚摆转着下降、上升，再下降、再上升。我们同时清楚地看到杠杆失去平衡，且杠杆在平衡位置一下一上的摆动。这就是滚摆运动时的“超重”和“失重”现象。教学中的使用情况和效果：此件携带方便，共重只有几百克。绳牢不断，实验成功率为100 %。节省时间，快的1 分多钟就完成了。同时其结构简单，现象清楚，效果明显，学生易于接受理解。
三、利用台秤自制超重和失重演示仪
1.实验器材及原理：《超重和失重演示仪》所需的器材有：家用小台秤，长弹簧两根（劲度系数要较小），重物（质量要较大），木架（高度约1.5米）。其实验原理是利用重物在平衡位置O上下做简谐运动，当重物OA段时，重物的加速度a向下，由木架、重物和弹簧组成的系统处于失重状态。此时，系统对台秤的压力小于系统的重力，台秤的示数变小，在A处失重现象最明显。当重物在OB段时，重物的加速度a向上，由木架、重物和弹簧组成的系统处于超重状态。此时，系统对台秤的压力大于系统的重力，台秤的示数变大，在B处超重最明显。木架要比较轻，重物要比较重，弹簧的劲度系数要小，简谐运动的周期才比较大，T=2π√m/k，学生看得更清楚。装置图如下：
2.实验过程：实验过程过程分为四步：第一步，将仪器在讲桌上放平，使重物静止在O位置，观察台秤的示数，并读出记录下来。第二步，将重物拉至A位置，观察台秤的示数，并记录下来。松手使重物做简谐运动，观察重物由A位置运动到O位置，台秤示数的变化情况。第三步，当重物运动到B位置时，观察台秤的示数，并记录下来，再观察由B位置运动到O位置，台秤示数的变化情况。第四步，课余引导学生对记录的数据进行分析，用弹簧测力计测出重物的重力；测出物体在A位置时上面弹簧的拉力和下面弹簧的拉力；测出物体在B位置时上面弹簧的拉力和下面弹簧的拉力。由受力分析求出在A、B位置物体的加速度，将F=ma与台秤示数的变化量进行比较。 3.实验仪器实物图
四、利用生活中的材料制作课堂演示实验仪器
实验装置如图所示。
1.①在钩码静止时，按图示方向粘贴纸条AB、CD；
②当手提细绳竖直向上加速运动时，纸条AB断裂；（演示超重）
③当手提细绳竖直向下加速运动时，纸条CD断裂。（演示失重）
2.①手握木条的一端，另一端加挂钩码，悬停空中
②增挂钩码个数，至木条折断；
③手握另一相同木条一端，另一端挂好钩码（n-1），悬停空中
④手举木条加速上移，木条折断。
3.①饮料瓶静悬空中和匀速上下移动时，均有水从小孔流出
②饮料瓶从高处自由落下，无水流出
③饮料瓶竖直上抛，无水流出。
4.①手握玻璃瓶静止或匀速上下移动，看到平常所见的火焰
②手托玻璃瓶竖直加速下落时看到火焰变成椭圆形。
5.①一只手将纸条一端紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，另一只手提着盘的吊绳缓慢下降纸条拉紧后断裂。
②一只手将另一条相同纸条紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，松开吊绳，重物与吊盘自由下落，纸条完好无损。
6.①介绍实验装置；
②当箱体向上加速或向下减速时左灯亮；
③当箱体向上减速或向下加速时右灯亮。
（下转页）
（上接页）
物理学知识在应用领域的使用简直是无所不在，而且每一个产品所包含的物理原理非常多。而物理课堂教学中，一节课内要求学生要掌握的内容，只是一个或若干个知识点，因此在教具制作时就必须突出我们想阐明的知识，同时弱化其他相关知识的表现。其实这是一个实验控制的问题，物理这门课程是以实验为基础的学科，课本上所要求的学生实验与演示实验为物理学的教学奠定了一个厚实的基础，和研究自然科学问题的科学思路。但这些实验在实际物理教学中存在两个问题：①是实验量太少；②是实验注重对基本原理的探究，而结合日常生活的验证性实验与应用性实验太少。这样就导致物理课堂的理论性强，学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，不感兴趣。解决这个问题的最好方法之一就是制作教具，用以教学，使物理课堂教学和生活相接近，激发学生的学习兴趣，从而培养青少年的创新精神和实践能力，提高青少年科学素质和技能，推进科技教育事业的科学发展。
在生活中，超重、失重现象很常见，比如人在电梯中，当电梯加速上升时，感到电梯底板对人的脚底压力加大，这便是超重现象，乘坐汽车时，当汽车在一段坡路上加速向下行驶时，人的内脏器官因失重而“上浮”，使人不舒服这便是失重现象。但是在课堂教学中学生很难体会到，这个地方使学生的感性认识留下了一个空缺，学生对超重和失重现象很模糊，给牛顿运动的定律的应用设置了很大的障碍。下面我给大家提供几种重失重现象演示器的设计，仅供参考。
一、巧妙利用电磁铁的特性来演示超重、失重、完全失重现象
实验器材：电磁铁、电源、开关、导线若干根、支架、台秤、铁块、滑动变阻器。
（一）演示超重现象附图实验过程：
l.将台秤放在地面上，将支架放在台秤的中。
2.将电磁铁固定在支架的上端，并与电源变阻器、开关、导线串联在一起。
3.在电磁铁的正下方，把铁块放在托盘中。
4.闭合开关S，调节滑动变阻器R，使铁块被电磁铁吸起。
5.断开开关，观察此时台秤示数G。
6.再闭合开关，观察台秤示数变化。示数大于G且不断变大。
结果分析：铁块在被吸起的过程中，由于电磁铁对铁块的吸引力越来越大，铁块做加速度变大的加速上升运动，对整个系统而言，处于超重现象越来越明显的状态（可以认为系统重心也在做加速度变大的加速上升运动），所以台秤的示数应大于G，且不断变大。注意事项：1.电磁铁匝数多少，铁块重量大小，电源电压高低搭配适当，以保证电磁铁通电时能把铁块吸起。2.支架足够高，以便有足够时间观察铁块运动。同理，也可演示失重现象。
（二）演示失重现象（实验装置同上）
实验过程；
1.将电磁铁开关闭合，让铁块吸引在电磁铁上，观察此时台秤示数G。
2.调节滑动变阻器滑动触头的位置，使电磁铁下吸引的铁块刚好能够开始下落。
3.观察台秤示数变化。实验结论：在铁块下落过程中，台秤示数越来越小。
实验结果分析：在铁块下落过程中，除受重力外，还受上面电磁铁的引力，随着铁块的下落，电磁铁对铁块吸引力越来越小，铁块受到向下的合力越来越大，铁块做加速度变大的加速下落运动，对整个系统而言，处于失重现象越来越明显的状态，故台秤的示数小于G且不断变小。注意事项：做此实验时，要使支架足够高，以便能够观察到铁块下落过程中台秤示数的变化。
（三）演示完全失重现象
1.先称出铁块重力为G。
2.再把支架放在台秤托盘中，把电磁铁固定在支架下端，连接好电磁铁、开关、电源、闭合开关，调节滑动变阻器，使铁块能被吸在电磁铁下端，读出此时台秤示数G。
3.断开开关，观察在下落过程中台秤示数G。
4.会发现G3=G2一Gl
由此说明，对电磁铁、台秤、支架、铁块这一系统而言，铁块在下落过程中，铁块处于完全失重状态。
二、利用杠杆原理制作超重、失重演示器
现行高中物理教科书在“牛顿运动定律的应用”一节中，以升降机加速上升和加速下降
为例描述超重、失重现象，效果不明显，学生难以从实验中获超重、失重的理性认识。推荐一种超重、失重现象演示器的新设计。
a.教具的结构及说明：此演示器结构简单，一目了然。一根较长杠杆，杠杆一边装有一钩码（或铁锤），右端点上安有调平螺丝；支点绳扣的另一端装有滚摆，在端点上系一小块红绸，增加效果。结构如图超重失重现象演器。
b.操作方法：实验前，先将支点绳扣用铁夹紧固定在铁架台的支架上（用手稳定提着也行），调节调平螺丝，使杠杆在水平位置平衡，然后转动滚摆轴，悬线绕在轴上，使滚摆上升至一定高度。放开手后，滚摆转着下降、上升，再下降、再上升。我们同时清楚地看到杠杆失去平衡，且杠杆在平衡位置一下一上的摆动。这就是滚摆运动时的“超重”和“失重”现象。教学中的使用情况和效果：此件携带方便，共重只有几百克。绳牢不断，实验成功率为100 %。节省时间，快的1 分多钟就完成了。同时其结构简单，现象清楚，效果明显，学生易于接受理解。
三、利用台秤自制超重和失重演示仪
1.实验器材及原理：《超重和失重演示仪》所需的器材有：家用小台秤，长弹簧两根（劲度系数要较小），重物（质量要较大），木架（高度约1.5米）。其实验原理是利用重物在平衡位置O上下做简谐运动，当重物OA段时，重物的加速度a向下，由木架、重物和弹簧组成的系统处于失重状态。此时，系统对台秤的压力小于系统的重力，台秤的示数变小，在A处失重现象最明显。当重物在OB段时，重物的加速度a向上，由木架、重物和弹簧组成的系统处于超重状态。此时，系统对台秤的压力大于系统的重力，台秤的示数变大，在B处超重最明显。木架要比较轻，重物要比较重，弹簧的劲度系数要小，简谐运动的周期才比较大，T=2π√m/k，学生看得更清楚。装置图如下：
2.实验过程：实验过程过程分为四步：第一步，将仪器在讲桌上放平，使重物静止在O位置，观察台秤的示数，并读出记录下来。第二步，将重物拉至A位置，观察台秤的示数，并记录下来。松手使重物做简谐运动，观察重物由A位置运动到O位置，台秤示数的变化情况。第三步，当重物运动到B位置时，观察台秤的示数，并记录下来，再观察由B位置运动到O位置，台秤示数的变化情况。第四步，课余引导学生对记录的数据进行分析，用弹簧测力计测出重物的重力；测出物体在A位置时上面弹簧的拉力和下面弹簧的拉力；测出物体在B位置时上面弹簧的拉力和下面弹簧的拉力。由受力分析求出在A、B位置物体的加速度，将F=ma与台秤示数的变化量进行比较。 3.实验仪器实物图
四、利用生活中的材料制作课堂演示实验仪器
实验装置如图所示。
1.①在钩码静止时，按图示方向粘贴纸条AB、CD；
②当手提细绳竖直向上加速运动时，纸条AB断裂；（演示超重）
③当手提细绳竖直向下加速运动时，纸条CD断裂。（演示失重）
2.①手握木条的一端，另一端加挂钩码，悬停空中
②增挂钩码个数，至木条折断；
③手握另一相同木条一端，另一端挂好钩码（n-1），悬停空中
④手举木条加速上移，木条折断。
3.①饮料瓶静悬空中和匀速上下移动时，均有水从小孔流出
②饮料瓶从高处自由落下，无水流出
③饮料瓶竖直上抛，无水流出。
4.①手握玻璃瓶静止或匀速上下移动，看到平常所见的火焰
②手托玻璃瓶竖直加速下落时看到火焰变成椭圆形。
5.①一只手将纸条一端紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，另一只手提着盘的吊绳缓慢下降纸条拉紧后断裂。
②一只手将另一条相同纸条紧按在桌面上，纸条另一端压在重物与吊盘间，松开吊绳，重物与吊盘自由下落，纸条完好无损。
6.①介绍实验装置；
②当箱体向上加速或向下减速时左灯亮；
③当箱体向上减速或向下加速时右灯亮。
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物理学知识在应用领域的使用简直是无所不在，而且每一个产品所包含的物理原理非常多。而物理课堂教学中，一节课内要求学生要掌握的内容，只是一个或若干个知识点，因此在教具制作时就必须突出我们想阐明的知识，同时弱化其他相关知识的表现。其实这是一个实验控制的问题，物理这门课程是以实验为基础的学科，课本上所要求的学生实验与演示实验为物理学的教学奠定了一个厚实的基础，和研究自然科学问题的科学思路。但这些实验在实际物理教学中存在两个问题：①是实验量太少；②是实验注重对基本原理的探究，而结合日常生活的验证性实验与应用性实验太少。这样就导致物理课堂的理论性强，学生觉得枯燥乏味、晦涩难懂，不感兴趣。解决这个问题的最好方法之一就是制作教具，用以教学，使物理课堂教学和生活相接近，激发学生的学习兴趣，从而培养青少年的创新精神和实践能力，提高青少年科学素质和技能，推进科技教育事业的科学发展。