超重與失重-教學(xué)設(shè)計(jì)附教學(xué)反思

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2、超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象的概念和原因?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】(1)準(zhǔn)確理解超重、失重和完全失重現(xiàn)象的本質(zhì)。(2)掌握超重和失重現(xiàn)象不是物體重力發(fā)生了變化，而是物體所受的支持力或拉力發(fā)生了變化?！窘虒W(xué)器材】彈簧稱和鉤碼各25套，可樂(lè)瓶(開(kāi)有孔)一個(gè)，多媒體課件視頻?！窘虒W(xué)方法】實(shí)驗(yàn)探究法、啟發(fā)式教學(xué)【教材分析】超重和失重一節(jié)安排在牛頓運(yùn)動(dòng)定律之后，是一節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律 的應(yīng)用課；從內(nèi)容組織上講，本節(jié)內(nèi)容首先從楊利偉和記者的對(duì)話切 入，接著用實(shí)驗(yàn)探究引出超重和失重的概念， 然后運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律 對(duì)產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件進(jìn)行分析推理，再到實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng) 用，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律?！緦W(xué)情分析】通過(guò)前面對(duì)“牛頓第二定律”的

3、學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)解決物體做勻 變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題已有所了解， 但對(duì)定律的運(yùn)用還不是很熟練，很 難從理論上自主地得到超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。學(xué)生在學(xué)習(xí)超 重和失重現(xiàn)象時(shí)會(huì)容易把生活中說(shuō)的有些“超重”與物理學(xué)上的超 重混為一談，把物理學(xué)上的失重誤認(rèn)為是物體“失去重力”； 容易把 超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與物體的運(yùn)動(dòng)方向相聯(lián)系?！驹O(shè)計(jì)思想】本節(jié)課的設(shè)計(jì)思想主要是通過(guò)對(duì)身邊物理現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生 科學(xué)探究能力，實(shí)踐能力，自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)體現(xiàn)以學(xué)生為主的教 育思想,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是，勇于探索的科學(xué)態(tài) 度和科學(xué)精神。首先通過(guò)航空視頻引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣， 再?gòu)膶?shí)驗(yàn)出發(fā) 讓學(xué)生學(xué)會(huì)發(fā)

4、現(xiàn)問(wèn)題并應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題。 從而認(rèn)清超重和 失重的事實(shí)?！窘虒W(xué)流程】播放視頻，引出課題一一實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題一一分析問(wèn)題，理論驗(yàn)證（超重、失重、完全失重）一一鞏固練習(xí)，加強(qiáng)理解【教學(xué)過(guò)程】（一）新課引入情景引入：播放“楊利偉的太空生活”視頻片段（通過(guò)播放視頻， 引出要探究的問(wèn)題）引導(dǎo)學(xué)生同時(shí)閱讀課本中記者和楊利偉的對(duì)話：記者：當(dāng)你乘坐 船升空時(shí)，你有什么感覺(jué)？楊利偉：感到有載荷，就是感到胸部受到壓力。記者：壓力很大？感到很難受嗎？楊利偉：還可以，不覺(jué)得很難受。我們平時(shí)訓(xùn)練時(shí)，這種壓力可達(dá)到 8個(gè)G,說(shuō)得通俗一點(diǎn)，就等于有8個(gè)人壓在你的身上。飛船加速上 升時(shí)，壓力沒(méi)有這么大。記者：你什么

5、時(shí)候感到失重？當(dāng)時(shí)的感覺(jué)怎樣？楊利偉：在船箭分離時(shí)候，感覺(jué)身體突然被拋了一下，就飄了起來(lái)， 船里的小灰塵也飄起來(lái)了。思考與討論：師：上面對(duì)話中的“有載荷”、“有壓力”、“失重”等是在怎樣 的情況下產(chǎn)生的？生：“有載荷”、“有壓力”、是在加速上升的產(chǎn)生的，而“失重” 是在飛船入軌后產(chǎn)生的。師：你是否也有過(guò)“類似”的經(jīng)歷？生：坐電梯、在游樂(lè)場(chǎng)坐過(guò)山車時(shí)、滑沙時(shí)、蕩秋千時(shí)等。師：同學(xué)們說(shuō)得很對(duì)，我們今天就來(lái)學(xué)習(xí)超重與失重。（二）新課教學(xué)1. 實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題師：同學(xué)們，我們是怎樣測(cè)量物體重力的？生：通常情況下，我們把物體掛在測(cè)力計(jì)的掛鉤上，保持物體靜止， 再來(lái)讀取測(cè)力計(jì)的示數(shù)。教師講解彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)

6、重力的原理：彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)顯示的是彈簧 掛鉤所受的拉力，而彈簧對(duì)重物的拉力和重物對(duì)彈簧的拉力是一對(duì)作 用力和反作用力F=F'，當(dāng)物體保持靜止時(shí)，物體處于平衡狀態(tài)，由 于二力平衡時(shí)拉力等于重力，故可以顯示出物體的重力大小。師：是不是在任何情況下，彈簧秤的示數(shù)都能顯示物體重力的大小呢？（當(dāng)然不是）為了弄清這個(gè)問(wèn)題先請(qǐng)同學(xué)們做個(gè)實(shí)驗(yàn)（課前已發(fā)下器材）。實(shí)驗(yàn)的 要求是：先記住鉤碼靜止時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)和彈簧秤指針的位置，此 時(shí)彈簧秤的讀數(shù)就等于鉤碼的重力大小。然后讓一個(gè)學(xué)生提著彈簧秤，彈簧秤下端掛鉤碼，讓手提彈簧秤緩緩 上升、緩緩下降、突然上升、突然下降，另一個(gè)同學(xué)觀察指針的移動(dòng) 情況（引指導(dǎo)

7、學(xué)生觀看測(cè)力計(jì)的示數(shù)變化情況， 說(shuō)明指針的移動(dòng)方向 對(duì)應(yīng)示數(shù)大小的變化情況：指針下移，說(shuō)明讀數(shù)變大，指針上移，說(shuō) 明讀數(shù)變小。）學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)結(jié)果：鉤碼靜止時(shí)、緩緩上升、緩緩下降時(shí)彈簧秤讀數(shù) 基本不變；突然上升時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)變大；突然下降時(shí)，彈簧秤的 讀數(shù)變小。2. 分析問(wèn)題，得出結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生分析鉤碼在各種狀態(tài)下的受力情況及加速度方向及應(yīng)用牛 頓運(yùn)動(dòng)定律列出方程：（若設(shè)鉤碼質(zhì)量為 m豎直方向上運(yùn)動(dòng)的加速 度為a ）鉤碼受豎直向上的拉力和豎直向下的重力。 靜止、緩緩上升、緩緩下降時(shí)：物體處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)=mg 突然上升時(shí)：物體向上加速運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)牛頓第二定律：F-mg =ma貝卩 F=mg+ma

8、引導(dǎo)學(xué)生得出：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛物的拉力大 于物體本身的重力。師：人們常把彈簧秤稱出的讀數(shù) F'稱為視重，mg稱為物體的實(shí)重， 則視重和實(shí)重誰(shuí)大？生：視重大。1) .教師總結(jié)提出超重概念：當(dāng)物體具有向上的加速度的時(shí)候，物體 對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Υ笥谖矬w本身重力的情況稱為超 重現(xiàn)象。此時(shí)視重大于實(shí)重。師：在超重情況下，物體本身的重力變沒(méi)有變？生：物體本身的重力大小不變。即實(shí)重不變。 突然下降時(shí)：物體向下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，則根據(jù)牛頓 第二定律：mg-F =ma貝卩 F=mg - ma引導(dǎo)學(xué)生得出：當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛物的拉力小 于物體本

9、身的重力。師：這種彈簧秤的讀數(shù)小于物體實(shí)際重力的現(xiàn)象我們就稱它為什么現(xiàn) 象？生：失重現(xiàn)象。2) .引導(dǎo)學(xué)生類比得出失重概念：當(dāng)物體具有向下的加速度的時(shí)候， 物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Υ笥谖矬w本身重力的情況稱 為失重現(xiàn)象。此時(shí)視重小于實(shí)重。師：現(xiàn)在我們知道超重和失重現(xiàn)象了，那么，你們?cè)谑裁礃舆\(yùn)動(dòng)情況 下觀察到超重與失重現(xiàn)象？讓學(xué)生回憶上面實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大膽猜想，發(fā)生超重與失重現(xiàn)象可能哪些 運(yùn)動(dòng)量有關(guān)？(學(xué)生可能會(huì)提出：速度的方向，速度的大小，加速度 的方向，加速度的大小，位移大小方向等)請(qǐng)觀看在觀光電梯中拍攝運(yùn)動(dòng)電梯中的超重、失重現(xiàn)象視頻。提問(wèn)：電梯的上升過(guò)程包括幾個(gè)階段？下降過(guò)程包括幾個(gè)階

10、段（請(qǐng)學(xué) 生回答）生：上升過(guò)程包括加速上升、勻速上升、減速上升三個(gè)階段，下降過(guò)程包括加速下降、勻速下降、減速下降三個(gè)階段。請(qǐng)同學(xué)們將觀察過(guò)程的現(xiàn)象填在下表中運(yùn)動(dòng)電梯中的超重、失重現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加速度a方向示數(shù)F與G的大小關(guān)系超重或失重加速上升a向上F>G(F=mg+ma超重上升過(guò)程勻速上升a=0F=G平衡減速上升a向下F<G(F=mg - ma)失重加速下降a向下F<G(F=mg - ma)失重下降過(guò)程勻速下降a=0F=G平衡減速下降a向上F>G(F=mg+ma超重提問(wèn)1在發(fā)生超和失重現(xiàn)象時(shí)，物體的加速度方向與超重和失重的 具體關(guān)系是怎樣的？（請(qǐng)學(xué)生歸納）生：當(dāng)物

11、體加速上升或減速下降時(shí)，具有豎直向上的加速度，此時(shí)物 體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥诒旧碇亓?，我們稱物體處于 超重狀態(tài)；當(dāng)物體減速上升或加速下降時(shí)，具有豎直向下的加速度， 此時(shí)物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮诒旧碇亓?，我們稱物體處于失重狀態(tài)；提問(wèn) 2:超重的時(shí)候物體是否變重了？失重的時(shí)候物體是否變輕了？（請(qǐng)學(xué)生回答）生：發(fā)生超、失重現(xiàn)象時(shí)物體的重力沒(méi)有發(fā)生變化，物體的重力與物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。提問(wèn)3:失重現(xiàn)象中如果a=g且方向向下，那么繩對(duì)物體的拉力等于 多少？學(xué)生分析： mg - F =ma而a=g貝S F=03）.師：測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于零，測(cè)力計(jì)測(cè)不出物體的重力，這就是“完全失

12、重”。完全失重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕倪@種 狀態(tài)稱為完全失重狀態(tài)。特征是 a=g ，方向豎直向下。師：同學(xué)們?cè)谕耆е氐那樾蜗?，?huì)有許多奇妙的事情發(fā)生，請(qǐng)先來(lái)觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn)2：師拿出開(kāi)有口的可樂(lè)瓶，灌入水，水從孔中流出，師問(wèn)：有沒(méi)有辦法讓水流中斷？學(xué)生提出各種方法。師演示實(shí)驗(yàn)：讓可樂(lè)瓶自由下落，水不再流出。師：為什么水不會(huì)流出呢？引導(dǎo)學(xué)生得出：水和水瓶的重力完全用以提供各自的重力加速度了，所以水不流了。師：除了自由下落的物體處于完全失重外，還有一種完全失重的情況。 事實(shí)上環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船里用秤是稱不出任何物體的重力的。 這說(shuō)明宇宙飛船里的物體處于什么狀態(tài)？

13、飛船內(nèi)的空間是一個(gè)什么 樣的空間？生：飛船內(nèi)的物體都處于完全失重狀態(tài)， 飛船內(nèi)的空間是一個(gè)完全失 重的空間。師：在完全失重的空間里，科學(xué)家可以進(jìn)行大量的生物、生理、生化、 物理、醫(yī)學(xué)等實(shí)驗(yàn)，并能取得地面上進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到的優(yōu)秀效 果。同學(xué)們可上網(wǎng)查閱相關(guān)資料。4）. 課堂鞏固練習(xí)例題：質(zhì)量是60kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列 運(yùn)動(dòng)時(shí)，體重計(jì)的讀數(shù)分別是多少？（取 g=10m/s2）（1）升降機(jī)以0.6 m/s 2的加速度加速上升。（2）升降機(jī)以2.0 m/s 2的加速度加速下降。（三）課堂總結(jié)1、知識(shí)總結(jié)超重、失重現(xiàn)象只取決于物體具有的豎直方向的加速度，與物體的運(yùn)動(dòng)方向和水平方向的加速度無(wú)關(guān)。（將物體受到的豎直方向的支持力 或拉力記為F。）（1）超重：有豎直向上的加速度； F=mg+ma（2）失重：有豎直向下的加速度；F=mg - ma。完全失重：豎直向下的加速度 a=g 則F=0;2、分析超重、失重的方法對(duì)超重、失重的分析實(shí)質(zhì)就是牛頓第二定律的應(yīng)用?！景鍟O(shè)計(jì)】超重與失重1. 超重：當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，具有豎直向上的加速度， 此時(shí)物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥诒旧碇亓Γ?我們稱物 體處于超重狀態(tài)。F=mg+ma2. 失重：當(dāng)物體減速上升或加速下降時(shí)，具有豎直向下的加速度， 此時(shí)物體對(duì)支持物的壓力或?qū)?/p>