人教版高中物理超重和失重教學(xué)案例設(shè)計

1、超重和失重教學(xué)案例設(shè)計【教材分析】：這堂課是在講完牛頓三個定律后的應(yīng)用課。隨著我國航天技術(shù)的發(fā)展，載人飛船的上天，學(xué)生會更關(guān)心超重、失重現(xiàn)象；再加上在實際生活中他們也會遇到許多超重和失重現(xiàn)象。因此學(xué)了牛頓定律后有必要對這一現(xiàn)象進(jìn)行解釋，讓學(xué)生理解其中的道理。另外，在教材安排上這一節(jié)也是對牛頓運(yùn)動定律應(yīng)用那節(jié)的進(jìn)一步鞏固。所以這節(jié)課既是對牛頓定律的復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際，學(xué)以致用的紐帶?！緦W(xué)生分析】：學(xué)前，學(xué)生對于牛頓運(yùn)動學(xué)的基本規(guī)律已經(jīng)有了一個較為完整的理論框架。但是對于怎樣應(yīng)用還存在一定的困難。另外學(xué)生腦子里存在“壓力總等于重力”的觀點已根深地固，有的對超重理解停在字面上，認(rèn)為超重就是物體變

2、重了。學(xué)習(xí)中，學(xué)生對于教材中只用“升降機(jī)”中的情況為例來說明感到無味，由于沒親身體驗而感到陌生?？偢械娇纯此坪醵?，實際上學(xué)生對“物體處于超重和失重狀態(tài)時，只是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生變化?！边@一超重、失重的本質(zhì)不理解。甚至?xí)褂械膶W(xué)生認(rèn)為“當(dāng)物體向上運(yùn)動時超重，當(dāng)物體向下運(yùn)動時失重”的假象。容易造成學(xué)生學(xué)得是懂非懂！另外，學(xué)生在用牛頓定律解釋超、失重（尤其失重）原因時，不注重列牛頓第二定律的矢量性，造成列式錯誤。也增加了對失重本質(zhì)的理解困難?！窘虒W(xué)目標(biāo)】：1、知識目標(biāo)：（1）知道什么是超重和失重，理解其本質(zhì)。（2）知道產(chǎn)生超重和失重的條件2、能力目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的洞察能力，能

3、透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力。（2）培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用牛頓第二定律分析、解決實際問題的能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生在處理實際問題時提煉出“具體模型”的能力3、情感目標(biāo)：使理論與生活實踐相結(jié)合；調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并加深對物理規(guī)律的理解。通過“神五”的例子培養(yǎng)愛國情懷。【重點難點】：教學(xué)重點是：理解超重和失重的實質(zhì)。即“超重和失重現(xiàn)象并不是物體的重力發(fā)生變化,而是物體所受的支持力或拉力發(fā)生了變化”。它也是本堂課的難點。而且學(xué)生對“完全失重”的理解更是難點?！驹O(shè)計思想】：首先，用課堂小實驗（彈簧秤稱重量）提問學(xué)生“彈簧秤實際稱的是哪個力？”，讓學(xué)生對稱量問題有個反思，進(jìn)而通過討論、分析認(rèn)清重物對彈簧秤

4、的拉力，彈簧秤對重物的拉力，以及物體的重力，這三個力的關(guān)系。引發(fā)學(xué)生思考“彈簧秤（臺秤）的讀數(shù)一定等于物重嗎？”。為弄清超重、失重現(xiàn)象的本質(zhì)創(chuàng)造條件。 然后，引導(dǎo)學(xué)生用牛頓定律分析升降機(jī)中的超、失重現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識（牛頓定律），解決具體問題（超重、失重現(xiàn)象）的能力，尋找出超重、失重現(xiàn)象的本質(zhì)。 其次，通過演示實驗、驗證實驗、多媒體錄象等技術(shù)手段，引導(dǎo)學(xué)生討論、師生共同分析、不斷創(chuàng)設(shè)問題情景等，讓師生互動。使學(xué)生明白什么情況下會產(chǎn)生超（失）重現(xiàn)象？完全失重的原因是什么？深化對超、失重現(xiàn)象的認(rèn)識?！窘虒W(xué)過程】：1、體會超重和失重現(xiàn)象：（課前給每位同學(xué)發(fā)放放一只鉤碼，一只彈黃簧秤）教師：邊演

5、示用彈簧秤稱鉤碼的重量，邊問彈簧秤直接稱出的是哪個力的大?。繉W(xué)生：一時回答不出來，經(jīng)老師引導(dǎo)得出彈簧秤稱的是鉤碼對彈簧的拉力教師：我們知道當(dāng)彈簧秤勾著鉤碼靜止不動，或勻速運(yùn)動時，彈簧秤的讀數(shù)會等于重力，你知道為什么嗎？當(dāng)彈簧秤加速向上拉鉤碼，或拉著鉤碼加速下降時，彈簧秤的讀數(shù)會有什么變化？你自己做一下，想想為什么？學(xué)生：做、討論。（主要讓學(xué)生明白三個力的關(guān)系及彈簧秤稱出的力不一定等于物重）教師：等學(xué)生做了后，請一位同學(xué)回答上面問題。此后再問，人手提彈簧秤，彈簧秤下掛鉤碼，站在加速向上的電梯內(nèi)，手相對電梯靜止不動，問人看到彈簧秤的讀數(shù)有何感覺？若電梯內(nèi)放上臺秤，在臺秤上秤物重，當(dāng)電梯加速或減速上

6、升時，你看到臺秤的讀數(shù)后會有什么樣的感覺？學(xué)生：想象教師：播放多媒體課件（電梯內(nèi)的臺秤上放了3.8kg的物體，當(dāng)電梯加速上升時，臺秤的讀數(shù)變?yōu)?.4kg，當(dāng)電梯勻速時讀數(shù)還是3.8kg，當(dāng)電梯減速時，電梯讀數(shù)為3.4kg。）教師：提出課題，并指出什么是失重？什么是超重？超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的情況失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的情況教師：提示剛才用彈簧秤加速向上拉鉤碼，彈簧秤讀數(shù)變大，這就是超重現(xiàn)象！當(dāng)彈簧秤剛要停止向上運(yùn)動時，讀數(shù)變小，這就是失重現(xiàn)象！2、尋超重和失重現(xiàn)象的本質(zhì)教師問：為什么會出現(xiàn)超重或失重現(xiàn)象呢？（

7、我們用以下例子來說明）例1升降機(jī)以0.5m/s2的加速度勻加速上升，站在升降機(jī)里的人質(zhì)量是50kg，人對升降機(jī)地板的壓力是多大？學(xué)生分析：研究對象？-人 人的受力情況和運(yùn)動情況 用什么規(guī)律解決？ -牛頓第二定律 具體列式：fgma 得：fgmam（g+a）50×（9.8+0.5）n=515n 人對地板的壓力用什么規(guī)律求？-牛頓第三定律 得：人對升降機(jī)地板的壓力是515n教師小結(jié)：可見人對地板的壓力變大了（比重力大），若壓在鎊秤上，人就感覺自己變重了。因為人總以為磅秤上讀出的是自己的體重，這樣就認(rèn)為自己“超重”了。例2升降機(jī)以0.5m/s2的加速度勻加速下降，站在升降機(jī)里的人質(zhì)量是50

8、kg，人對升降機(jī)地板的壓力是多大？同理分析：（讓一個學(xué)生列牛頓第二定律式子） gf=ma所以：f=gma=465n，根據(jù)牛頓第三定律，人對升降機(jī)地板的壓力是465n讓學(xué)生小結(jié)：“人感覺自己變輕了”，即產(chǎn)生失重現(xiàn)象。教師：讓學(xué)生思考上題中，升降機(jī)減速下降時人處于超重還是失重？上題中，升降機(jī)減速上升時人處于超重還是失重？學(xué)生回答：略教師再問：怎樣來判斷升降機(jī)里的人（物）處于超重還是失重 ？（看物體的運(yùn)動方向嗎？）學(xué)生：總結(jié)出是看物體運(yùn)動的加速度方向，即加速度方向向上時，人受合力要向上，就造成人受的支持力要大于重力，人對板的壓力就大了。反之加速度方向向下時，人受合力要向下，就造成人受的支持力要小于重

9、力，人對板的壓力就輕了。教師問：若吊升降機(jī)的繩索突然斷了，人對地板的壓力會怎樣？啟發(fā)學(xué)生推導(dǎo)：繩斷了，升降機(jī)和人整體做什么運(yùn)動？加速度多大？對人分析，用牛頓定律解得人受支持力多大？人對板的壓力呢？學(xué)生：得出人對板的壓力為零教師：是否壓力為零我們用實驗驗證（裝置見圖）。讓掛著重物的測力計沿豎直光滑軌道自由滑下，看測力計的讀數(shù)為多大？學(xué)生：看到讀數(shù)變小并指零。教師小結(jié)：什么是完全失重？ 學(xué)生回答：物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕那闆r。教師問：物體處于失重或完全失重是否物體受到的重力變了（或沒有了）嗎？學(xué)生討論后小結(jié)：超重和失重現(xiàn)象并不是物體的重力發(fā)生變化,而是物體所受的支持力或拉力發(fā)

10、生了變化（教師特別提醒這是失重或超重的本質(zhì)）。3、超重和失重現(xiàn)象分析（理論指導(dǎo)實際）生活中的超重和失重教師做課本小實驗：將可樂瓶底側(cè)開一小孔讓水流出，將可樂瓶上拋、自由下落等看可樂瓶底側(cè)小孔有水流出嗎？請解釋？學(xué)生分析：（適當(dāng)時教師引導(dǎo)：可樂瓶靜止或勻速運(yùn)動時為什么會流出水？可樂瓶上拋、自由下落上層的水對下層的水還有壓力嗎？）學(xué)生討論后回答：可樂瓶拋出后，各水層都受到重力的作用，并且在重力的作用下都作相同的向下加速度g運(yùn)動，各水層處于完全失重狀態(tài)，所以水層之間沒有相互的擠壓。而水中的壓強(qiáng)是由上面的水的壓力所產(chǎn)生，既然水層之間的相互壓力消失，那么水中的壓強(qiáng)也就在自由下落過程中消失。所以瓶口的水自

11、然不會流出來。再看楊利偉上天如圖，火箭發(fā)射時，楊利偉處于失重還是超重？飛船返回時呢？學(xué)生回答：略待添加的隱藏文字內(nèi)容1問：飛船在太空中繞地球飛行中呢？（提一下即可，原因以后解決）4、超重和失重的意義 超重和失重對宇航員有什么危害？讓知道的學(xué)生簡單介紹一點即可，提示：課后同學(xué)們可查資料去了解更多！ 失重和宇宙開發(fā)讓學(xué)生觀看宇宙飛船中失重狀態(tài)下人和物,及宇宙開發(fā)的多媒體資料片，介紹相關(guān)內(nèi)容。5、本堂課小結(jié)。什么是超重和失重（完全失重）？ 怎樣判斷物體處于超重還是失重？ 超重與失重的原因是什么？【教學(xué)后記】：（一）、新課引入的隨堂實驗每人發(fā)一個彈簧秤，測量鉤碼的重量，分析彈簧秤的讀數(shù)反映的是哪個力，

12、通過復(fù)習(xí)得到彈簧秤顯示的是鉤碼向下拉彈簧的力。然后讓學(xué)生突然上拉和下放彈簧秤，讓學(xué)生仔細(xì)觀察彈簧秤讀數(shù)的變化情況，提出本節(jié)課的課題。和常規(guī)的新課引入相比，有以下幾個優(yōu)點：1、一般在講超重失重時往往在引課過程中用電梯升降的實例，然后提問為什么在升降過程中有不一樣的感覺，學(xué)生往往只會習(xí)慣性地回答是超重失重引起。與之相比如上的課堂實驗處理的時候，學(xué)生雖然同樣能感覺到這一點意思，但總是感覺回答不出來，這樣很容易激發(fā)學(xué)生的興趣，而且這樣的課堂設(shè)計更加直觀，現(xiàn)象也是很明顯的。由于學(xué)生知道了彈簧秤測什么力，對后面講“視重”起了一個鋪墊作用。使學(xué)生深刻理解超、失重的本質(zhì)創(chuàng)造了條件。（二）、對于失重現(xiàn)象的實驗演

13、示及其解釋1實驗演示：讓底部開有小孔的盛水可樂瓶作自由下落，豎制直上拋，平拋，水不會從底部流出來，演示完全失重現(xiàn)象。這個實驗由于物體運(yùn)動快，下落時水沒有流出來，可見度不是很大。應(yīng)在教室不同位置多做幾次。2實驗解釋：學(xué)生在分析了升降機(jī)上的人完全失重現(xiàn)象后，可引導(dǎo)學(xué)生作如下的定性解釋：把水看成一層一層。最下面的一層水就相當(dāng)于升降機(jī)地板，它上面一層水相當(dāng)于人。整體作自由落體后，上層水對下層水就沒有因重力而產(chǎn)生壓力，不難得到每一層水都沒有因為重力而對下一層水產(chǎn)生壓力，都只在重力作用下，與瓶殼一塊作加速度為g的自由落體運(yùn)動（這個解釋是比較難的，最好作成幻燈片分部展示）。3實驗處理：先演示自由落體，對這一現(xiàn)象解釋后，再演示豎直上拋與平拋，作為激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生課后研究。可消除學(xué)生對失重的片面理解。（三）驗證實驗的重要意義學(xué)生雖從理論上推導(dǎo)出了升降機(jī)上的人完全失重現(xiàn)象后可能將信將疑，做了這個實驗后能消除學(xué)生思想上的顧慮。也從中指導(dǎo)了他們理論需實驗證明的思想，引導(dǎo)了他們科學(xué)研究的方法。這個實驗的成功也為解釋課本小實驗起到了暗示作用。（四）用“神五”為例講，使學(xué)生感到親切，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了他們的科學(xué)熱情和愛國主義情懷。宇航員由于要面臨超重和失重的考驗對他們有什么影響？宇宙開發(fā)有什么意義？在這里雖然是簡單介紹，但為課后提