超重和失重 教學(xué)設(shè)計(jì)

人教版新教材高中物理必修第一冊(cè)第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系4.6超重和失重教學(xué)設(shè)計(jì)阜陽(yáng)市界首中學(xué)李亞運(yùn)一、教材分析超重和失重是人教版高中《物理》必修第一冊(cè)第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系中第六節(jié)的內(nèi)容?！墩n程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律，能用牛頓運(yùn)動(dòng)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(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象；建議通過(guò)各種活動(dòng)，如乘坐電梯、到游樂場(chǎng)參與有關(guān)活動(dòng)等，體驗(yàn)超重與失重。從知識(shí)結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，超重和失重是運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決具體情境下的問題。從教材設(shè)計(jì)思路角度來(lái)看，超重和失重安排在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)由受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況、從運(yùn)動(dòng)情況確定受力特點(diǎn)及共點(diǎn)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(diǎn)力的平衡，已具備運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)如何運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)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(shí)，仍會(huì)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(rèn)為物體向上運(yùn)動(dòng)即處于超重狀態(tài)，向下運(yùn)動(dòng)即處于失重狀態(tài)；認(rèn)為彈簧測(cè)力計(jì)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(rèn)識(shí)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(huì)判斷超重和失重的條件?？茖W(xué)思維通過(guò)感受體驗(yàn)力的變化，總結(jié)超重和失重現(xiàn)象，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析超重和失重現(xiàn)象發(fā)生的動(dòng)力學(xué)原因，培養(yǎng)從實(shí)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(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象原因的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，進(jìn)一步學(xué)會(huì)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問題的方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)收集資料、分享交流，了解超重和失重現(xiàn)象在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，感受物理與生活、社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的相關(guān)性，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)知識(shí)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(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)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(diǎn)。由于超重和失重現(xiàn)在已經(jīng)演化成了生活語(yǔ)言，與物理學(xué)中超重和失重本來(lái)的意義有較大的不同，因此引導(dǎo)學(xué)生對(duì)超重和失重的物理內(nèi)涵有清晰的認(rèn)識(shí)是本節(jié)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。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(jì)四組，教學(xué)上采用PPT課件、視頻資源、投影儀展臺(tái)、圖片等教學(xué)資源，實(shí)驗(yàn)上使用體重計(jì)、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、力傳感器裝置等實(shí)驗(yàn)器材供學(xué)生合作學(xué)習(xí)解決實(shí)際問題。六、教學(xué)流程分享交流期待未來(lái)發(fā)現(xiàn)生活解決問題二、超重和失重現(xiàn)象活動(dòng)2小組合作探究學(xué)生展示交流討論活動(dòng)3力傳感器上下拉動(dòng)鉤碼學(xué)生展示在體重計(jì)上下蹲一、重力的測(cè)量活動(dòng)1彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)鉤碼新課教學(xué)合作探究分享交流期待未來(lái)發(fā)現(xiàn)生活解決問題二、超重和失重現(xiàn)象活動(dòng)2小組合作探究學(xué)生展示交流討論活動(dòng)3力傳感器上下拉動(dòng)鉤碼學(xué)生展示在體重計(jì)上下蹲一、重力的測(cè)量活動(dòng)1彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)鉤碼新課教學(xué)合作探究情景引入感受體驗(yàn)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(guò)程環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖情景引入感受體驗(yàn)開展活動(dòng)，通過(guò)投屏展示在體重計(jì)上下蹲。指出視重反映壓力的大小。彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)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(yàn)力的變化。分析運(yùn)動(dòng)階段學(xué)生在體重計(jì)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(cè)量方法方法一：G=mg方法二：力的平衡學(xué)生利用彈簧測(cè)力計(jì)上下拉動(dòng)鉤碼，進(jìn)行科學(xué)探究。分析比較靜止時(shí)，拉力大小等于重力。運(yùn)動(dòng)時(shí)，有時(shí)大于重力，有時(shí)小于重力。加速向上、減速向上，加速向下、減速向下通過(guò)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(cè)力計(jì)拉動(dòng)鉤碼，讓每位學(xué)生感受力的變化，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力。示數(shù)變化，對(duì)現(xiàn)象進(jìn)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(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每組學(xué)生運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律合作探究一種情況。引導(dǎo)學(xué)生以表格的形式進(jìn)行歸納總結(jié)通過(guò)對(duì)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(jìn)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(yùn)動(dòng)過(guò)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(duì)超重和失重的條件進(jìn)行回答。小組合作探究，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，分組探究一種情況，每組同學(xué)代表進(jìn)行匯報(bào)，發(fā)揮集體的力量。利用表格幫助學(xué)生條理清晰的進(jìn)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(dòng)鉤碼，大家小組合作完成實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，小組同學(xué)代表展示成果。利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)器材分析物體對(duì)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(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，分析問題和解決問題的能力，對(duì)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(shuō)說(shuō)乘坐垂直電梯的感受。展示學(xué)生在校園電梯中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電梯體重計(jì)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(shí)，自由落體觀察水流情況。對(duì)這種現(xiàn)象建構(gòu)模型，進(jìn)行理論探究。學(xué)生分享交流乘坐垂直電梯的感受。認(rèn)真觀看學(xué)校電梯中的演示實(shí)驗(yàn)?！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(shí)，求人對(duì)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(shí)，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(dòng)手實(shí)驗(yàn)認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)自由落體時(shí)，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(yùn)動(dòng)定律，解決生活中的問題。對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)情境中發(fā)現(xiàn)的問題，通過(guò)理論推導(dǎo)，提升學(xué)生的科學(xué)思維。分享交流期待未來(lái)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(lái)。通過(guò)展示資料、分享收獲，了解超重和失重現(xiàn)象在各個(gè)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(jì)方案得出你對(duì)電梯的壓力，交流乘坐電梯的感受和安全事項(xiàng)。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(jì)生活化作業(yè)，體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的科學(xué)理念。八、板書設(shè)計(jì)4.6超重和失重一、重力的測(cè)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(yùn)動(dòng)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(guò)程，本節(jié)課設(shè)計(jì)感受體驗(yàn)，在體重計(jì)上下蹲和利用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)器材，彈簧測(cè)力計(jì)和鉤碼，讓彈簧測(cè)力計(jì)上下拉動(dòng)鉤碼，給予學(xué)生直觀的視覺感受。學(xué)習(xí)重力的測(cè)量方法，為解釋超重和失重是和重力進(jìn)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(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律探究，鉤碼上下運(yùn)動(dòng)的各個(gè)階段，分組進(jìn)行匯報(bào)，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。從本質(zhì)上對(duì)超重和失重進(jìn)行分析。學(xué)以致用，以生活中乘坐電梯為例，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，分析生活中的超重和失重現(xiàn)象。對(duì)例題進(jìn)行改編，小組合作繼續(xù)分析，過(guò)渡到完全失重現(xiàn)象，學(xué)生容易理解，演示真實(shí)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(jìn)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(dòng)性，以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，通過(guò)小組合作進(jìn)行探究，獲取超重和失重的證據(jù)，對(duì)超重和失重現(xiàn)象總結(jié)歸納進(jìn)行解釋，