超重和失重创新实验及教学设计

《超重和失重》说课文稿授课教师：刘畅使用教材：人教版授课学段：高中年级：高一教材名称：普通高中教科书册次：必修第一册课次：第四章第6节课程名称：超重和失重实验器材（一）实验一：自制超重和失重演示仪实验器材铁架台，力学轨道小车，塑料盒，电子秤，无线摄像头，细线，铅块，支撑架，润滑油（二）实验二：探究超重和失重产生条件实验器材手机、透明的塑料盒、重物、红笔、白色胶布、弹簧测力计、双面胶、手机壳（三）实验三：拓展实验铁架台，力学轨道小车，塑料盒，电子秤，无线摄像头，细线，重物，重物盒，硬纸盒，支撑架，润滑油实验创新要点（一）实验一：自制超重和失重演示仪创新点（1）本实验巧妙的利用了无线摄像头，利用摄像头与研究对象相对静止，可以将电子秤的示数清晰地显示在大屏幕上，做到了实验结果的可视化和实时化。（2）由于物体运动的距离较长，可以清楚的观察到物体在运动过程中电子秤的示数。（3）本实验做到了定量观测。将“动”转化为“静”，创设实验情境让箱体在竖直方向上做匀变速运动，从而使电子秤的示数保持不变。与静止时的读数比较，实验效果明显，能让学生更好的理解超重和失重现象。（二）实验二：探究超重和失重产生条件创新点本实验装置易于取材和制作，且成本较低，同时装置实验原理简单，现象明显，便于学生的观察和理解。能有效的帮助学生探究出起重和失重的产生条件。（三）实验三：拓展实验创新点拓展实验是在实验（一）的基础上制作出来的，可以从实验的角度验证只要物体具有竖直方向的分加速度，就会发生超重和失重现象。实验原理（一）实验一：自制超重和失重演示仪创新点实验原理将重物放在电子秤上，重物对电子秤的压力通过电子秤的示数显示出来，可以通过调节小车上配重的质量，让箱体处于超重或失重状态。（二）实验二：探究超重和失重产生条件创新点实验原理将重物挂在弹簧测力计上，手持装置，让其上升、下降。这样物体就完成了向上加速、向上减速、向下加速、向下减速四种运动情况。通过手机慢动作摄影功能，将弹簧测力计示数变化情况拍摄下来，并与静止时测力计的示数相比较，就得出了物体在不同运动情况下是超重还是失重，进而研究出产生超重和失重现象的条件。（三）实验三：拓展实验保证被测物体与秤的接触面是水平的，让箱体与小车保持相对静止，通过调节配重的质量，让箱体沿着斜面匀加速上升，匀加速下降，进而通过观察电子秤的示数变化情况和静止时作比较，进而得出结论。实验教学目标（一）物理观念建构超重和失重的物理观念，理解产生超重和失重现象的条件，进一步建立起运动和相互作用观念之间的联系（二）科学思维通过感知生活中超重和失重现象。学会对实际情景建构模型，用科学的方法解决实际问题。培养学生分析、思考、解决问题能力和交流、合作能力（三）科学探究经历探究产生超重和失重现象的条件的过程。学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。（四）科学态度与责任培养学生对实验现象的仔细观察，认真分析的科学态度。培养学生的合作精神，表达交流的能力，科学探究的能力，激发学生对科学的兴趣和热情。实验教学内容1.通过自制的超重和失重演示仪，演示箱体向上加速和向下加速，并引导学生得出超重和失重的概念2.探究产生超重和失重的条件，学生分小组实验，进行合作探究（1）学生站在体重计上完成下蹲和起立，并用手机慢动作摄影功能拍摄体重计的示数变化，从而得出结论。（2）学生将重物挂在弹簧测力计上，让它上升和下降，并用手机慢动作摄影功能拍摄弹簧测力计的示数变化情况。改进实验：利用一个透明的塑料盒，将测力计和手机固定，这样当整个装置在运动过程中手机和测力计保持相对静止，让装置上升下降，并用手机慢动作摄影功能拍摄弹簧测力计的示数变化情况，进而得出结论。将重物挂在传感器上，手持传感器上升下降，并结合实验所得图像，得出结论。实验教学过程1.课前实践环节：学生分组，每组准备一个体重计，让学生利用课余时间录制视频，在垂直升降电梯里完成称体重的任务。2.课堂引入环节：神奇的螺丝帽（图1）3.创设情景，建构概念：通过自制的超重和失重演示仪演示箱体向上加速和向下加速。（图2）图24.实验探究环节：探究产生超重和失重的条件，学生分小组实验，进行合作探究（1）学生站在体重计上完成下蹲和起立，并用手机慢动作摄影功能拍摄体重计的示数变化，从而得出结论。（图3）（2）学生将重物挂在弹簧测力计上，让它上升和下降，并用手机慢动作摄影功能拍摄弹簧测力计的示数变化情况。（图4）改进实验：利用一个透明的塑料盒，将测力计和手机固定，这样当整个装置在运动过程中手机和测力计保持相对静止，让装置上升下降，并用手机慢动作摄影功能拍摄弹簧测力计的示数变化情况，进而得出结论。（图7）（3）将重物挂在传感器上，手持传感器上升下降，并结合实验所得图像，得出结论。（图5）图3图4图5图6图75.以例题的形式提出问题，引导学生用牛顿运动定律的知识得出结论。

展示学生研讨结果并总结结论。演示实验：完全失重现象。用探究环节中的弹簧测力计的改进实验装置演示自由落体运动。（图6）6.学以致用，拓展提升应用一：解释“神奇的螺丝帽”实验的物理现象应用二：谈谈生活中的超重和失重现象拓展提升任务一：通过本节课的学习，很容易让学生误解，只有竖直方向的变速运动的物体才会有超重和失重现象。通过设置问题让学生思考并课后进行自主探究。（图8）任务二：请每位同学做小小实验员，课后做有关超重和失重的小实验。第一小组的同学实验器材是皮筋毽球，这是静止状态下的毽球儿，那么完全失重状态下的毽球儿又是什么样子的呢？三位同学分别让毽球儿做了自由落体运动。竖直上抛运动和斜抛运动，为了看的清晰，我们看一下利用慢动作功能拍摄的效果。（图9）第二个小组的同学根据引课中，“神奇的螺丝帽”实验的启示，将系有橡皮筋儿的螺丝帽换成了蹄型磁铁，我们看到实验效果非常棒。（图10）第三小组的同学利用传感器和胡克定律的实验装置做了这样一个精彩的实验，金属圈儿所在的位置是挂上重物后，物体静止时指针所指的位置。用它来做一个参考，我们来看一下向下拉动钩码后的实验现象。（图11）图8图9图10图11实验效果评价1.在“视重、实重、超重、失重”相关核心概念的构建过程中，培养学生的物理观念。2.在探究超重和失重现象产生条件的环节中，通过学生合作探究