超重和失重 教學設計 高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

4.6《超重和失重》教學設計課題超重和失重學情分析一）、學生已經學習了受力分析、牛頓運動定律的內容,掌握了它們的基本應用，但概念的理解也存在一些誤區(qū)。1、認為“失重就是失去重力，因為沒有重力，宇航員所以飄起來了”；2、學生會認為彈簧秤的示數(shù)就是物體的重力，因此超重和失重是物體實際重力的增減；3、通過速度方向判斷物體是超重還是失重,并且由速度大小來判斷物體超重或失重的程度。二）、學生學習需求生活中坐電梯或是去游樂園玩一些項目時會有超重與失重的感受，但是學生并不知道為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，于是對這部分知識充滿好奇。三）、可能存在的困難1、學生分析問題時不明確研究對象,也不注意分辨平衡力和相互作用力；2、對概念的理解還很抽象，對如何應用牛頓運動定律解決具體情境下的問題還存在困難。教學目標一）、物理觀念1、知道測量重力的方法；2、知道超重、失重和完全失重現(xiàn)象及其產生條件。二）、科學思維1、會應用牛頓第二定律分析超重和失重現(xiàn)象發(fā)生的動力學原因，理解超重和失重現(xiàn)象的本質；2、了解超重和失重現(xiàn)象在各個領域的應用，解釋生活中的超重和失重現(xiàn)象。三）、科學探究通過親身體驗和觀察電梯里的臺秤示數(shù)等發(fā)現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象產生的條件。四）、科學態(tài)度與責任1、培養(yǎng)學生從實際情境中捕捉信息、發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的能力與責任；2、培養(yǎng)學生應用科學知識解釋生活現(xiàn)象的能力，激發(fā)學生的學習熱情和興趣。教學重難點一）、教學重點發(fā)生超重、失重現(xiàn)象的條件及本質。二）、教學難點1、超重、失重現(xiàn)象的本質；2、對生活中超重、失重現(xiàn)象的實例分析。教學過程教學過程教學活動學生活動新課引入演示實驗：在臺秤上放置一個箱子，箱內頂部懸掛一根彈簧，彈簧下系一重物，重物靜止時，臺秤上的指針在固定位置。教師讓重物上下振動(學生不可見)，引導學生觀察臺秤示數(shù)的變化情況。是什么原因導致的呢？帶著這個疑問我們一起開啟今天的探索之旅。觀察實驗現(xiàn)象一、重力的測量引導學生思考測量物體重力的方法。利用臺秤或彈簧秤測量重力時，要注意什么？保持靜止狀態(tài)，這樣拉力與重力二力平衡，而彈簧秤實際測量的是彈簧受到的拉力、臺秤實際測量的是壓力，再由牛頓第三定律，可知彈簧受到的彈力或壓力等于重力。這里我們把物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力叫做物體的視重。根據(jù)剛才的分析，提出引導學生思考的問題:你能猜出箱子內部是什么結構嗎?揭秘：教師展示箱子的內部結構后，發(fā)現(xiàn)里面的物體在運動，看來物體的視重與運動狀態(tài)有關。接下來我們就一起通過實驗來研究這個關系。理解視重的含義猜想演示實驗中箱子內部可能的結構二、超重和失重提供了彈簧測力計和重物，請學生按照步驟進行實驗并記錄數(shù)據(jù)。學生進行實驗:①測量鉤碼的重力；②將彈簧測力計連同鉤碼向上加速運動，觀察彈簧秤示數(shù)的變化；③讓彈簧測力計連同鉤碼向下加速運動，觀察并記錄彈測力計示數(shù)的變化。小組討論：探究1、鉤碼上升和下降過程中存在哪些運動狀態(tài)？上升時從靜止先加速上升再減速上升直至靜止，下降時先加速下降再減速下降直至靜止。探究2、根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)分析在不同運動狀態(tài)下彈簧秤示數(shù)與重力的關系？彈簧秤的示數(shù)有時大于重力，有時等于，有時小于。我們就把彈簧秤示數(shù)大于重力的現(xiàn)象叫做超重，小于重力的現(xiàn)象叫做失重。具體就是物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象，叫做超重現(xiàn)象。大于物體所受重力的現(xiàn)象，叫做失重現(xiàn)象。探究3、再來分析鉤碼出現(xiàn)超重和失重狀態(tài)與哪個物理量有關？引導學生把剛才研究的問題填寫到表格中，3分析表格發(fā)現(xiàn)關系：超重和失重與運動方向無關與加速度方向有關。當加速度向上時物體處于超重狀態(tài)，當加速度向下時處于失重狀態(tài)。這就是判斷超失重的方法。探究4、為什么加速度方向向上就超重，向下就失重呢？從牛頓運動定律的角度進行分析。我們選取加速向上和減速下降的過程來分析。以物體為研究對象受力分析，受重力和支持力，以加速度方向為正列牛頓第二定律，其中彈簧秤的示數(shù)是彈簧秤受到的拉力，由牛頓第三定律得壓力等于mg+ma，超重。引導學生仿照老師的做法寫出加速度向下的分析過程。通過師生共同分析找到超重和失重的原因。超重：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）F=mg+ma,大于重力。失重：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）F=mg?ma,小于重力。分組實驗：根據(jù)實驗結果，分析視重與運動狀態(tài)的關系：得出超重和失重的定義。找到超重、失重與加速度方向的關系。根據(jù)牛頓第二定律，結合老師對加速向上運動的分析，對減速下降進行分析。三、超重和失重的應用1、電梯里的超失重生活中超失重現(xiàn)象無處不在。比如乘坐電梯時。播放老師在愛琴海觀光電梯中提前錄制的視頻，引導學生觀察電梯上升和下降過程中的體重計示數(shù)的變化并分析運動過程和超失重情況。2、極限運動中的超失重乘坐電梯時感受到的超失重是比較輕微的，而一些極限運動中，可以體驗到更強烈的超失重，比如蹦極。觀看視頻、思考蹦極過程中的超失重問題。演示實驗：模擬蹦極過程，用力傳感器記錄下拉力的F-t圖像。記錄完成后分析圖像。思考1：各階段的超失重情況？思考2：各階段做什么運動？思考3：物體下落開始階段做什么運動？拉力F為多少？通過問題引導學生學會分析復雜運動過程的運動情況和超失重情況。當物體以自由落體加速度a=g運動時，物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）等于零，我們稱物體處于完全失重狀態(tài)。演示實驗：利用手機投屏和慢動作回放觀看下端開孔的水瓶在自由下落時的水流情況。思考為什么水不再流出？3、航天科技中的超失重現(xiàn)象2022年11月29日晚，神舟十五號載人飛船發(fā)射成功。引導根據(jù)提供的數(shù)據(jù)計算宇航員在發(fā)射過程中承受的作用力。學生通過計算發(fā)現(xiàn)宇航員在發(fā)射過程中要承受6倍重力大的壓力，這已經超過了普通人的承受范圍，所以宇航員要經過艱苦的訓練，才能實現(xiàn)。當航天器到達太空后在穩(wěn)定運轉的過程中處于完全失重狀態(tài)，觀看中國空間站里的視頻。激發(fā)學生學習物理知識的興趣，為圓周運動和天體運動的學習埋下伏筆。從乘坐電梯到蹦極，都是普通人可以承受的，而我們的宇航員卻要承受人類身體的極限，忍受超失重帶來的種種不適。今天我國航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開航天人的奉獻精神。愿同學們能發(fā)揚特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗航天精神，努力學習，為國家發(fā)展貢獻自己的力量。學生分析后完成例題觀看視頻進行分析。完成例題，熟悉利用牛頓運動定律解題的步驟和注意事項演示實驗，記錄圖像并分析。演示實驗，思考為什么水不再流出？計算宇航員在發(fā)射過程中承受的作用力。體會宇航員承受6倍重力大的壓力時的艱險。觀看中國空間站里的視頻。激發(fā)學生學習物理知識的興趣。樹立愛國主義思想，樹立為國家科技發(fā)展做出貢獻的決心。四、課堂小結構建本節(jié)課知識網(wǎng)絡。五、課后作業(yè)1、利用家用體重計，測量自身重力，并研究下蹲和站起過程中的超失重情況。2、利用本節(jié)課所學設計實驗方案估測商場或自家電梯在加速和減速過程中的加速度。完成課后作業(yè)?！冻嘏c失重》課后反思本節(jié)課作為一節(jié)現(xiàn)象教學課，重點是引導學生生成超重和失重的概念，為此本行課設計了一系列簡便易行的實驗，并讓學生參與體驗，激發(fā)學生的探究興趣和學習熱情。另外，超重失重現(xiàn)象產生的原因探尋是本節(jié)課教學的難點，為了突破難點，我在課堂一開始首先帶領學生復習回顧處理動力學問題的基本思路，為本吊i課提供了一條分析主線，發(fā)揮了教師的主導作用，也為后續(xù)課堂的分析奠定了基礎。課堂已經證明，學生在思路指導下，很快就找到了超重失重現(xiàn)象產生的本質原因，順利突破了難點。物理學是以實驗為基礎的一門學科，很多概念和規(guī)律的生成都需要實驗的支持，因此在本節(jié)課中設計好實驗是取得良好教學效果的前提。為此，我在課堂中設計了用彈簧秤提升硅碼的分組實驗，用體重計演示超重失重的學生演示實驗和自由下落的漏水的水瓶實驗。為了增強演示實驗的可視性，下落水瓶的慢鏡頭設計很好。通過這幾個實驗，讓學生對現(xiàn)象的認識由模糊到清晰，為后續(xù)理論分析和概念生成奠定了良好的基礎。本行課的三個實驗設計效果都不錯，并且通過這一系列實驗幫助學生順利生成了概念，體現(xiàn)了新課程理念?！半娞葜械呐_秤”視頻是我親自拍攝的，可視性、真實性和實用性都很好。通過錄制視頻，將學生平時看不到的現(xiàn)象形象地呈現(xiàn)在學生而前，特別是有了彈簧秤和臺秤這兩個實驗分析的基礎以后，學生對電梯中的臺科分析準確到位，課堂達成度令人滿意。本節(jié)課由身邊的現(xiàn)象，到理