超重和失重 教学设计 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.6《超重和失重》教学设计课题超重和失重学情分析一）、学生已经学习了受力分析、牛顿运动定律的内容,掌握了它们的基本应用，但概念的理解也存在一些误区。1、认为“失重就是失去重力，因为没有重力，宇航员所以飘起来了”；2、学生会认为弹簧秤的示数就是物体的重力，因此超重和失重是物体实际重力的增减；3、通过速度方向判断物体是超重还是失重,并且由速度大小来判断物体超重或失重的程度。二）、学生学习需求生活中坐电梯或是去游乐园玩一些项目时会有超重与失重的感受，但是学生并不知道为什么会出现这种现象，于是对这部分知识充满好奇。三）、可能存在的困难1、学生分析问题时不明确研究对象,也不注意分辨平衡力和相互作用力；2、对概念的理解还很抽象，对如何应用牛顿运动定律解决具体情境下的问题还存在困难。教学目标一）、物理观念1、知道测量重力的方法；2、知道超重、失重和完全失重现象及其产生条件。二）、科学思维1、会应用牛顿第二定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质；2、了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象。三）、科学探究通过亲身体验和观察电梯里的台秤示数等发现超重和失重现象产生的条件。四）、科学态度与责任1、培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力与责任；2、培养学生应用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣。教学重难点一）、教学重点发生超重、失重现象的条件及本质。二）、教学难点1、超重、失重现象的本质；2、对生活中超重、失重现象的实例分析。教学过程教学过程教学活动学生活动新课引入演示实验：在台秤上放置一个箱子，箱内顶部悬挂一根弹簧，弹簧下系一重物，重物静止时，台秤上的指针在固定位置。教师让重物上下振动(学生不可见)，引导学生观察台秤示数的变化情况。是什么原因导致的呢？带着这个疑问我们一起开启今天的探索之旅。观察实验现象一、重力的测量引导学生思考测量物体重力的方法。利用台秤或弹簧秤测量重力时，要注意什么？保持静止状态，这样拉力与重力二力平衡，而弹簧秤实际测量的是弹簧受到的拉力、台秤实际测量的是压力，再由牛顿第三定律，可知弹簧受到的弹力或压力等于重力。这里我们把物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力叫做物体的视重。根据刚才的分析，提出引导学生思考的问题:你能猜出箱子内部是什么结构吗?揭秘：教师展示箱子的内部结构后，发现里面的物体在运动，看来物体的视重与运动状态有关。接下来我们就一起通过实验来研究这个关系。理解视重的含义猜想演示实验中箱子内部可能的结构二、超重和失重提供了弹簧测力计和重物，请学生按照步骤进行实验并记录数据。学生进行实验:①测量钩码的重力；②将弹簧测力计连同钩码向上加速运动，观察弹簧秤示数的变化；③让弹簧测力计连同钩码向下加速运动，观察并记录弹测力计示数的变化。小组讨论：探究1、钩码上升和下降过程中存在哪些运动状态？上升时从静止先加速上升再减速上升直至静止，下降时先加速下降再减速下降直至静止。探究2、根据记录的数据分析在不同运动状态下弹簧秤示数与重力的关系？弹簧秤的示数有时大于重力，有时等于，有时小于。我们就把弹簧秤示数大于重力的现象叫做超重，小于重力的现象叫做失重。具体就是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫做超重现象。大于物体所受重力的现象，叫做失重现象。探究3、再来分析钩码出现超重和失重状态与哪个物理量有关？引导学生把刚才研究的问题填写到表格中，3分析表格发现关系：超重和失重与运动方向无关与加速度方向有关。当加速度向上时物体处于超重状态，当加速度向下时处于失重状态。这就是判断超失重的方法。探究4、为什么加速度方向向上就超重，向下就失重呢？从牛顿运动定律的角度进行分析。我们选取加速向上和减速下降的过程来分析。以物体为研究对象受力分析，受重力和支持力，以加速度方向为正列牛顿第二定律，其中弹簧秤的示数是弹簧秤受到的拉力，由牛顿第三定律得压力等于mg+ma，超重。引导学生仿照老师的做法写出加速度向下的分析过程。通过师生共同分析找到超重和失重的原因。超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F=mg+ma,大于重力。失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）F=mg−ma,小于重力。分组实验：根据实验结果，分析视重与运动状态的关系：得出超重和失重的定义。找到超重、失重与加速度方向的关系。根据牛顿第二定律，结合老师对加速向上运动的分析，对减速下降进行分析。三、超重和失重的应用1、电梯里的超失重生活中超失重现象无处不在。比如乘坐电梯时。播放老师在爱琴海观光电梯中提前录制的视频，引导学生观察电梯上升和下降过程中的体重计示数的变化并分析运动过程和超失重情况。2、极限运动中的超失重乘坐电梯时感受到的超失重是比较轻微的，而一些极限运动中，可以体验到更强烈的超失重，比如蹦极。观看视频、思考蹦极过程中的超失重问题。演示实验：模拟蹦极过程，用力传感器记录下拉力的F-t图像。记录完成后分析图像。思考1：各阶段的超失重情况？思考2：各阶段做什么运动？思考3：物体下落开始阶段做什么运动？拉力F为多少？通过问题引导学生学会分析复杂运动过程的运动情况和超失重情况。当物体以自由落体加速度a=g运动时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零，我们称物体处于完全失重状态。演示实验：利用手机投屏和慢动作回放观看下端开孔的水瓶在自由下落时的水流情况。思考为什么水不再流出？3、航天科技中的超失重现象2022年11月29日晚，神舟十五号载人飞船发射成功。引导根据提供的数据计算宇航员在发射过程中承受的作用力。学生通过计算发现宇航员在发射过程中要承受6倍重力大的压力，这已经超过了普通人的承受范围，所以宇航员要经过艰苦的训练，才能实现。当航天器到达太空后在稳定运转的过程中处于完全失重状态，观看中国空间站里的视频。激发学生学习物理知识的兴趣，为圆周运动和天体运动的学习埋下伏笔。从乘坐电梯到蹦极，都是普通人可以承受的，而我们的宇航员却要承受人类身体的极限，忍受超失重带来的种种不适。今天我国航天事业的蓬勃发展离不开航天人的奉献精神。愿同学们能发扬特别能吃苦、特别能战斗航天精神，努力学习，为国家发展贡献自己的力量。学生分析后完成例题观看视频进行分析。完成例题，熟悉利用牛顿运动定律解题的步骤和注意事项演示实验，记录图像并分析。演示实验，思考为什么水不再流出？计算宇航员在发射过程中承受的作用力。体会宇航员承受6倍重力大的压力时的艰险。观看中国空间站里的视频。激发学生学习物理知识的兴趣。树立爱国主义思想，树立为国家科技发展做出贡献的决心。四、课堂小结构建本节课知识网络。五、课后作业1、利用家用体重计，测量自身重力，并研究下蹲和站起过程中的超失重情况。2、利用本节课所学设计实验方案估测商场或自家电梯在加速和减速过程中的加速度。完成课后作业。《超重与失重》课后反思本节课作为一节现象教学课，重点是引导学生生成超重和失重的概念，为此本行课设计了一系列简便易行的实验，并让学生参与体验，激发学生的探究兴趣和学习热情。另外，超重失重现象产生的原因探寻是本节课教学的难点，为了突破难点，我在课堂一开始首先带领学生复习回顾处理动力学问题的基本思路，为本吊i课提供了一条分析主线，发挥了教师的主导作用，也为后续课堂的分析奠定了基础。课堂已经证明，学生在思路指导下，很快就找到了超重失重现象产生的本质原因，顺利突破了难点。物理学是以实验为基础的一门学科，很多概念和规律的生成都需要实验的支持，因此在本节课中设计好实验是取得良好教学效果的前提。为此，我在课堂中设计了用弹簧秤提升硅码的分组实验，用体重计演示超重失重的学生演示实验和自由下落的漏水的水瓶实验。为了增强演示实验的可视性，下落水瓶的慢镜头设计很好。通过这几个实验，让学生对现象的认识由模糊到清晰，为后续理论分析和概念生成奠定了良好的基础。本行课的三个实验设计效果都不错，并且通过这一系列实验帮助学生顺利生成了概念，体现了新课程理念。“电梯中的台秤”视频是我亲自拍摄的，可视性、真实性和实用性都很好。通过录制视频，将学生平时看不到的现象形象地呈现在学生而前，特别是有了弹簧秤和台秤这两个实验分析的基础以后，学生对电梯中的台科分析准确到位，课堂达成度令人满意。本节课由身边的现象，到理