超重和失重 教學(xué)設(shè)計

人教版新教材高中物理必修第一冊第四章運動和力的關(guān)系4.6超重和失重教學(xué)設(shè)計阜陽市界首中學(xué)李亞運一、教材分析超重和失重是人教版高中《物理》必修第一冊第四章運動和力的關(guān)系中第六節(jié)的內(nèi)容。《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題；通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象；建議通過各種活動，如乘坐電梯、到游樂場參與有關(guān)活動等，體驗超重與失重。從知識結(jié)構(gòu)角度來看，超重和失重是運用牛頓運動定律解決具體情境下的問題。從教材設(shè)計思路角度來看，超重和失重安排在學(xué)生學(xué)習(xí)過由受力情況確定運動情況、從運動情況確定受力特點及共點力的平衡條件之后。這不僅有利于學(xué)生理解和鞏固牛頓三大定律，也有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。二、學(xué)情分析學(xué)習(xí)超重和失重之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓三大定律和共點力的平衡，已具備運動學(xué)及動力學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，對如何運用牛頓運動定律解決具體情境下的問題有了一定的了解。但學(xué)生在分析問題時，仍會存在不足之處；不注重分辨平衡力和相互作用力；許多同學(xué)認為物體向上運動即處于超重狀態(tài)，向下運動即處于失重狀態(tài)；認為彈簧測力計的示數(shù)即為物體的重力大小。三、學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念認識超重和失重的現(xiàn)象，形成超重和失重的物理觀念，理解超重和失重本質(zhì)，會判斷超重和失重的條件?？茖W(xué)思維通過感受體驗力的變化，總結(jié)超重和失重現(xiàn)象，運用牛頓運動定律分析超重和失重現(xiàn)象發(fā)生的動力學(xué)原因，培養(yǎng)從實際情境中捕捉信息、發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力?？茖W(xué)探究通過學(xué)生分組實驗、演示實驗，經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象原因的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，進一步學(xué)會應(yīng)用牛頓運動定律解決實際問題的方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過收集資料、分享交流，了解超重和失重現(xiàn)象在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，感受物理與生活、社會及科學(xué)技術(shù)的相關(guān)性，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)知識解釋生活現(xiàn)象的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，形成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。四、學(xué)習(xí)重點和難點學(xué)習(xí)牛頓運動定律及應(yīng)用牛頓運動定律解決問題是本章的核心內(nèi)容，因此應(yīng)用規(guī)律分析超重和失重現(xiàn)象是本章的學(xué)習(xí)重點。由于超重和失重現(xiàn)在已經(jīng)演化成了生活語言，與物理學(xué)中超重和失重本來的意義有較大的不同，因此引導(dǎo)學(xué)生對超重和失重的物理內(nèi)涵有清晰的認識是本節(jié)的學(xué)習(xí)難點。五、開放式學(xué)習(xí)環(huán)境本節(jié)課利用小組合作式桌位排列，每組六人共計四組，教學(xué)上采用PPT課件、視頻資源、投影儀展臺、圖片等教學(xué)資源，實驗上使用體重計、彈簧測力計、鉤碼、力傳感器裝置等實驗器材供學(xué)生合作學(xué)習(xí)解決實際問題。六、教學(xué)流程分享交流期待未來發(fā)現(xiàn)生活解決問題二、超重和失重現(xiàn)象活動2小組合作探究學(xué)生展示交流討論活動3力傳感器上下拉動鉤碼學(xué)生展示在體重計上下蹲一、重力的測量活動1彈簧測力計拉動鉤碼新課教學(xué)合作探究分享交流期待未來發(fā)現(xiàn)生活解決問題二、超重和失重現(xiàn)象活動2小組合作探究學(xué)生展示交流討論活動3力傳感器上下拉動鉤碼學(xué)生展示在體重計上下蹲一、重力的測量活動1彈簧測力計拉動鉤碼新課教學(xué)合作探究情景引入感受體驗生活中航天中的超重和失重現(xiàn)象總結(jié)收獲生活中航天中的超重和失重現(xiàn)象總結(jié)收獲生活中乘坐電梯，顯示超重和失重解決問題（例題示范）改編例題演示完全失重構(gòu)建模型，理論探究七、教學(xué)過程環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖情景引入感受體驗開展活動，通過投屏展示在體重計上下蹲。指出視重反映壓力的大小。彈簧測力計拉動鉤碼，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注向上的瞬間和向下的瞬間示數(shù)的變化。引導(dǎo)學(xué)生感受體驗力的變化。分析運動階段學(xué)生在體重計上快速下蹲，發(fā)現(xiàn)示數(shù)的變化。學(xué)生思考問題，分析重力的測量方法方法一：G=mg方法二：力的平衡學(xué)生利用彈簧測力計上下拉動鉤碼，進行科學(xué)探究。分析比較靜止時，拉力大小等于重力。運動時，有時大于重力，有時小于重力。加速向上、減速向上，加速向下、減速向下通過生活情景引入，發(fā)現(xiàn)問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。利用彈簧測力計拉動鉤碼，讓每位學(xué)生感受力的變化，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力。示數(shù)變化，對現(xiàn)象進行分析，引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，鍛煉學(xué)生的思維能力。新課教學(xué)合作探究對學(xué)生進行分組，每組學(xué)生運用牛頓運動定律合作探究一種情況。引導(dǎo)學(xué)生以表格的形式進行歸納總結(jié)通過對表格的分析，總結(jié)超重和失重現(xiàn)象提問：超重是不是重力增加？失重是不是重力減小呢？顯然超重和失重要滿足一定的條件學(xué)生小組合作探究，小組同學(xué)代表進行展示。比如：加速向上，規(guī)定向下為正方向，mg-FT=-maFT=m(g+a)>mg超重運動過程速度方向加速度方向FT與mg關(guān)系加速向上減速向上加速向下減速向下學(xué)生總結(jié)超重和失重現(xiàn)象學(xué)生對超重和失重的條件進行回答。小組合作探究，培養(yǎng)團隊協(xié)作的精神，分組探究一種情況，每組同學(xué)代表進行匯報，發(fā)揮集體的力量。利用表格幫助學(xué)生條理清晰的進一步總結(jié)超重和失重現(xiàn)象和產(chǎn)生的條件，提升學(xué)生歸納概括的能力。新課教學(xué)合作探究如何直觀的顯示呢？用力的傳感器上下拉動鉤碼，大家小組合作完成實驗。對實驗結(jié)果進行分析，小組同學(xué)代表展示成果。利用數(shù)字化實驗器材分析物體對懸掛物的拉力大小與重力比較，分析超重和失重情況。分組實驗，學(xué)生進行科學(xué)探究。培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，分析問題和解決問題的能力，對超重和失重的可視化處理。學(xué)生展示，幫助學(xué)生掌握超重和失重的內(nèi)涵。發(fā)現(xiàn)生活解決問題說說乘坐垂直電梯的感受。展示學(xué)生在校園電梯中，進行實驗電梯體重計示數(shù)變化的視頻。解決問題（例題）示范答題解：規(guī)定向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，有FN－mg=maFN=603N由牛頓第三定律得：壓力FN′=－FN=－603N壓力大小為603N，方向豎直向下。例題改編：①如果a=5m/s2勻加速下降，則壓力大小FN′②如果a=9.8m/s2勻加速下降，則壓力大小FN′演示完全失重現(xiàn)象，利用底部開孔的一瓶水，在水流出的同時，自由落體觀察水流情況。對這種現(xiàn)象建構(gòu)模型，進行理論探究。學(xué)生分享交流乘坐垂直電梯的感受。認真觀看學(xué)校電梯中的演示實驗?！纠}】設(shè)某人的質(zhì)量為60kg，站在電梯內(nèi)的水平地板上，當(dāng)電梯以0.25m/s2的加速度勻加速上升時，求人對電梯的壓力。g取9.8m/s2。學(xué)生分組分別解決兩種情況。發(fā)現(xiàn)發(fā)生失重現(xiàn)象，并且a=9.8m/s2勻加速下降時，壓力為0。我們把這種現(xiàn)象稱為完全失重。學(xué)生回答完全失重的含義學(xué)生動手實驗認真觀察，發(fā)現(xiàn)自由落體時，水流不在流出。引發(fā)思考。規(guī)定向下為正方向根據(jù)牛頓第二定律得規(guī)定向下為正方向根據(jù)牛頓第二定律得m1g-FN=m1aFN=0根據(jù)牛頓第三定律得壓力FN′=0學(xué)以致用，學(xué)生分享生活中電梯里超重和失重的感受。利用超重和失重的本質(zhì)牛頓運動定律，解決生活中的問題。對例題改編，學(xué)生分組解決類似的問題，引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑思考，自然地分析完全失重現(xiàn)象。通過實驗演示完全失重，引發(fā)學(xué)生繼續(xù)思考。師生一起建構(gòu)模型分析真實情境中發(fā)現(xiàn)的問題，通過理論推導(dǎo)，提升學(xué)生的科學(xué)思維。分享交流期待未來展示生活中的超重和失重現(xiàn)象.航天中的超重和失重現(xiàn)象師生共同總結(jié)本節(jié)內(nèi)容學(xué)生談?wù)勈斋@，暢想未來。通過展示資料、分享收獲，了解超重和失重現(xiàn)象在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。作業(yè)布置乘坐電梯試著設(shè)計方案得出你對電梯的壓力，交流乘坐電梯的感受和安全事項。2.發(fā)現(xiàn)生活中的超重和失重現(xiàn)象，和大家分享。學(xué)生記錄作業(yè)。設(shè)計生活化作業(yè)，體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會的科學(xué)理念。八、板書設(shè)計4.6超重和失重一、重力的測量G=mg力的平衡二、超重和失重現(xiàn)象超重FN′>mg（FT>mg）a向上失重FN′<mg（FT<mg）a向下完全失重FN′＝0（FT=0）a=g本質(zhì)是牛頓運動定律的具體應(yīng)用九、教學(xué)反思物理概念和規(guī)律的形成是由現(xiàn)象到本質(zhì)的過程，本節(jié)課設(shè)計感受體驗，在體重計上下蹲和利用簡單的實驗器材，彈簧測力計和鉤碼，讓彈簧測力計上下拉動鉤碼，給予學(xué)生直觀的視覺感受。學(xué)習(xí)重力的測量方法，為解釋超重和失重是和重力進行比較，而不是重力的變化做好準(zhǔn)備，幫助學(xué)生辨析超重和失重現(xiàn)象的準(zhǔn)確含義。學(xué)生小組合作運用牛頓運動定律探究，鉤碼上下運動的各個階段，分組進行匯報，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。從本質(zhì)上對超重和失重進行分析。學(xué)以致用，以生活中乘坐電梯為例，學(xué)生運用所學(xué)知識，分析生活中的超重和失重現(xiàn)象。對例題進行改編，小組合作繼續(xù)分析，過渡到完全失重現(xiàn)象，學(xué)生容易理解，演示真實情景底部開口的一瓶水自由落體，分析現(xiàn)象，師生構(gòu)建模型，進行理論探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。本節(jié)課的教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過小組合作進行探究，獲取超重和失重的證據(jù)，對超重和失重現(xiàn)象總結(jié)歸納進行解釋，