物理：55《超重與失重》教學(xué)設(shè)計(jì)5（滬科）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精5.5《超重與失重》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容分析對學(xué)生正確理解牛頓三定律特別正確牛頓第二定律有著舉足輕重的作用；同時(shí)隨著我國“嫦娥一號”的升空，人們常談到超重與失重，在實(shí)際生活中也有許多超重與失重現(xiàn)象，因此本節(jié)課要幫助學(xué)生正確理解超重與失重.在分析超重與失重問題時(shí)，加速度是關(guān)鍵，物體的速度并不能反映物體的受力情況，只有加速度才能反映物體所受合外力的情況，因此學(xué)習(xí)時(shí)要靈活運(yùn)用牛頓第二定律來分析解決問題,以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用牛頓三定律分析生活、科技中的物理問題的能力.“迷你實(shí)驗(yàn)室”中的動手小實(shí)驗(yàn)可以增加學(xué)生對超重與失重的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力和分析能力，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、觀察、總結(jié)的過程中，潛移默化地感受到“實(shí)踐→認(rèn)識→再實(shí)踐→再認(rèn)識”的認(rèn)知規(guī)律，書中兩個(gè)信息窗的閱讀材料可以開闊學(xué)生的眼界和思維,應(yīng)組織學(xué)生閱讀，并倡導(dǎo)學(xué)生查閱有關(guān)資料或觀看科技影片，請學(xué)生設(shè)想自己的“太空試驗(yàn)站”以培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力。二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析學(xué)生學(xué)習(xí)“超重與失重”現(xiàn)象時(shí)必須用到牛頓第二定律來進(jìn)行理論分析，還要會進(jìn)行正確的受力分析，會熟練地應(yīng)用牛頓第三定律來轉(zhuǎn)換研究對象,所以認(rèn)知起點(diǎn)是需要學(xué)生有受力分析能力，能正確的理解應(yīng)用牛頓第二、第三定律.由于我國航天事業(yè)的發(fā)展和探月計(jì)劃的實(shí)施，引起全國民眾對航天事業(yè)的關(guān)注，在這種大背景下，學(xué)生對與航天技術(shù)緊密相關(guān)的超重、失重現(xiàn)象具有濃厚的興趣和強(qiáng)烈的好奇心，這就激發(fā)出濃厚的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課可能出現(xiàn)的學(xué)習(xí)障礙是:學(xué)生存在著先入為主的思維定勢,可能會認(rèn)為超重就是重力增加，失重就是重力減少，完全失重就是重力消失，而不能理解視重與實(shí)重的關(guān)系，不清楚加速度在超重、失重現(xiàn)象中所扮演的角色.所以學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課的難度主要體現(xiàn)在：如何摒棄各種紛繁復(fù)雜的超重與失重的表面現(xiàn)象，認(rèn)識到超重與失重的本質(zhì)是與物體在豎直方向的加速度有關(guān)。三、設(shè)計(jì)思想本教學(xué)設(shè)計(jì)從體現(xiàn)新課標(biāo)《物理》的三維度培養(yǎng)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索能力的立足點(diǎn)出發(fā)，設(shè)計(jì)采用一種能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和探索性的學(xué)習(xí)活動，加強(qiáng)學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槲锢硎且婚T實(shí)驗(yàn)科學(xué),加強(qiáng)課堂物理實(shí)驗(yàn),可以為學(xué)生的親身體驗(yàn)創(chuàng)造更多的機(jī)會，而物理規(guī)律就是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析、歸納、計(jì)算得出的，其正確性有賴于實(shí)踐的檢驗(yàn)，教材上寫的，教師講的，對學(xué)生來說都是間接經(jīng)驗(yàn)，而只有間接經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為直接經(jīng)驗(yàn)才會具有持久的生命力。所以本節(jié)課就改平常的學(xué)生被動地觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生親自動手操作實(shí)驗(yàn)，自行分析、歸納實(shí)驗(yàn)結(jié)果,外推得出理論規(guī)律,從而更深刻地理解超重和失重。更重要是：在實(shí)驗(yàn)、觀察、總結(jié)的過程中,使學(xué)生潛移默化地感受到“實(shí)踐→認(rèn)識→再實(shí)踐→再認(rèn)識”的認(rèn)知規(guī)律，以培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)方法和終生受益的學(xué)習(xí)能力。四、教學(xué)目標(biāo)知道什么是超重現(xiàn)象、失重現(xiàn)象和完全失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象的原因;培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律抽象生活實(shí)際問題的建模能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和進(jìn)行總結(jié)歸納的能力；經(jīng)歷上網(wǎng)查詢相關(guān)資料、觀看錄像、分組實(shí)驗(yàn)，討論交流的過程，觀察并體驗(yàn)超重和失重現(xiàn)象；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)探究精神和方法，進(jìn)一步學(xué)會運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決實(shí)際問題的方法；通過探究性學(xué)習(xí)活動，體會到牛頓運(yùn)動定律在認(rèn)識和解釋自然現(xiàn)象中的重要作用，產(chǎn)生探究的成就感；通過運(yùn)用超重和失重知識解釋身邊的物理現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,認(rèn)識到掌握物理規(guī)律是有價(jià)值的；通過動手操作實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,培養(yǎng)細(xì)心觀察、專心思考，敢于提問,多做比較的科學(xué)探究精神。通過同學(xué)討論，學(xué)會同學(xué)間的交流、合作。學(xué)會參與小組活動；通過觀看有關(guān)楊利偉升空的錄像片斷，激發(fā)學(xué)生愛國,愛科學(xué)的熱情；五、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn):將超重和失重現(xiàn)象與牛頓運(yùn)動定律聯(lián)系起來，探究現(xiàn)象本身和加速度的內(nèi)在聯(lián)系是本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)。難點(diǎn)：設(shè)計(jì)典型的實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)問題的梯度，引導(dǎo)學(xué)生探究，控制討論交流的時(shí)間，引領(lǐng)學(xué)生理解完全失重現(xiàn)象是本節(jié)課教學(xué)的難點(diǎn)。六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)〔教學(xué)策略和方法〕問題、實(shí)驗(yàn)探索、自主探究教學(xué)法?！步虒W(xué)準(zhǔn)備〕1。視頻材料準(zhǔn)備布置課前預(yù)習(xí)時(shí)先讓學(xué)生上網(wǎng)查詢有關(guān)“太空中的失重環(huán)境”及“超重對宇航員的影響和在人造衛(wèi)星上進(jìn)行的微重力條件下的實(shí)驗(yàn)"的資料，拿到課堂上資源共享互動交流,培養(yǎng)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)獲取知識的學(xué)習(xí)能力。2.教學(xué)器材準(zhǔn)備（1）彈簧秤及小鉤碼每兩個(gè)同學(xué)一套.（2)體重計(jì)，每兩個(gè)同學(xué)一臺。(3)開口向下，側(cè)壁用大頭針扎了小孔的塑料瓶、水、彈簧秤、紙帶.（4）準(zhǔn)備超重與失重研究記錄表若干張?！步虒W(xué)過程〕（一）引入新課1.具體問題提出：我們知道放在水平桌面上的物體對桌面的壓力大小等于物體重力的大?。患?xì)繩下懸掛的重物對繩子的拉力也等于物體所受的重力,這個(gè)結(jié)論只有在平衡條件下(靜止或勻速運(yùn)動）才成立。那么，當(dāng)物體在豎直方向上的加速度不為零時(shí)，壓力或拉力是否還等于重力?今天,我們將通過實(shí)驗(yàn)讓同學(xué)們親身去體驗(yàn)和探究在物體具有豎直方向加速度的情況下會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象。2.實(shí)驗(yàn)探究過程教師發(fā)給每兩位同學(xué)一把彈簧秤、一張紙條、一個(gè)鉤碼.實(shí)驗(yàn)一:讓學(xué)生想辦法利用鉤碼將紙條弄斷。（學(xué)生當(dāng)中可能有各種各樣的方法)鼓勵(lì)學(xué)生思考多種多樣的方法，讓學(xué)生思考每種方法所運(yùn)用的原理,重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生利用突然向上拉動紙條或者類似的使紙條斷的方法，讓學(xué)生嘗試解釋原因。學(xué)生學(xué)過牛頓運(yùn)動定律,知道當(dāng)物體勻速向上運(yùn)動時(shí),紙條向上拉物體的力等于物體的重力，為什么向上勻速拉動物體紙條不會斷而迅速拉動物體時(shí)紙條就斷了呢？實(shí)驗(yàn)二：兩個(gè)學(xué)生一組，借助于體重計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.一個(gè)學(xué)生（設(shè)為學(xué)生甲)站在體重計(jì)上，另一個(gè)學(xué)生（設(shè)為學(xué)生乙）在旁邊觀察體重計(jì)的示數(shù)。（1）學(xué)生甲靜止站在體重計(jì)上，學(xué)生乙觀察此時(shí)體重計(jì)的示數(shù)，分析此時(shí)重力大小與他對地面的壓力大小是什么關(guān)系？(相等）（2）學(xué)生甲站在體重計(jì)上，下蹲時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)怎樣變化？（學(xué)生乙觀察:下蹲的開始階段，體重計(jì)的示數(shù)小于人的重力，在下蹲的后階段，體重計(jì)的示數(shù)大于人的重力,靜止時(shí)等于人的重力。）（3）學(xué)生甲蹲在體重計(jì)上，起立時(shí),體重計(jì)的示數(shù)變化情況？（學(xué)生乙觀察：起立的開始階段，體重計(jì)的示數(shù)大于人的重力，在起立的后階段，體重計(jì)的示數(shù)小于人的重力，靜止時(shí)等于人的重力。）教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察，注意指針的示數(shù)變化,同時(shí)思考為什么？實(shí)驗(yàn)三：讓學(xué)生將鉤碼掛在彈簧秤上，完成書中“迷你實(shí)驗(yàn)室中的小實(shí)驗(yàn)”,觀察并記下彈簧秤的示數(shù)。讓掛著鉤碼的彈簧秤緩緩地向上和向下勻速運(yùn)動，觀察彈簧秤的示數(shù)有沒有變化，為什么?讓掛著鉤碼的彈簧秤突然豎直向上做加速運(yùn)動，仔細(xì)觀察在加速的瞬間彈簧秤示數(shù)有無改變,想想這又是為什么？觀察到：在靜止?fàn)顟B(tài)或緩緩向上或向下勻速運(yùn)動時(shí)，彈簧秤的示數(shù)保持不變，而在突然豎直向上加速時(shí)，彈簧秤示數(shù)變大。（二）新課教學(xué)1.什么是超重與失重〔學(xué)情預(yù)設(shè)1〕:教師提出問題，圍繞超重與失重，同學(xué)們心中有什么疑問？想要解決什么問題?學(xué)生提出①什么是超重與失重？②什么情況下會出現(xiàn)超重（失重）？③為什么會出現(xiàn)超重（失重）？〔學(xué)情預(yù)設(shè)2〕:根據(jù)在剛才三個(gè)小實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們觀察到的現(xiàn)象,請同學(xué)們猜一猜超重與失重與哪些因素有關(guān)？讓學(xué)生回答（學(xué)生回答的答案可能各不一樣，但老師暫不做點(diǎn)評），請同學(xué)們帶著自己的猜想觀看在電梯中的錄像。引導(dǎo)學(xué)生觀看在電梯中的錄像，請同學(xué)們注意觀察和做好記錄在電梯運(yùn)動時(shí)臺秤的讀數(shù)變化,記錄在老師發(fā)給的記錄表中。運(yùn)動狀態(tài)靜止上升過程下降過程加速減速加速減速速度方向↑↑↓↓加速度方向↑↓↓↑體重計(jì)示數(shù)50kg52kg44kg44kg52kg你的結(jié)論加速度向上時(shí)，壓力增大（超重）加速度向下時(shí)，壓力減?。ㄊе兀└拍钐岢?物體放在靜止的臺秤上，觀察臺秤的讀數(shù)，該讀數(shù)為物體對臺秤的壓力值，稱為視重，此時(shí)的視重等于物體的重力；電梯起動的過程，觀察到視重值大于正常測量值,電梯停止的過程中,觀察到視重值小于正常測量值；如果是在電梯中用彈簧秤掛一個(gè)物體，電梯開始起動的過程,同樣觀察到視重值大于正常測量值,電梯停止的過程中，也觀察到視重值大于正常測量值。就此提出概念“這種物體對支持物的壓力（或懸掛物的拉力）大于物體重力的情況，稱為超重現(xiàn)象。物體對支持物的壓力（或懸掛物的拉力）小于物體重力的情況,稱為失重現(xiàn)象?！?.理論分析-產(chǎn)生超重與失重的原因提出問題：能否根據(jù)我們掌握的運(yùn)動規(guī)律來探究產(chǎn)生超重和失重的原因？〔設(shè)計(jì)意圖，將探究的問題具體化,為學(xué)生探究進(jìn)行鋪墊〕F圖2GF圖F圖2GF圖1GV分析一：Va靜止時(shí)，物體受力如圖1，此時(shí)F支＝G。a加速上升，物體受力如圖2，F(xiàn)支－G＝ma〔相關(guān)鏈接：應(yīng)用牛頓第二定律列式〕F支=mg+ma=m（g+a）〈G，由牛頓第三定律，F(xiàn)圖3GF壓＝F支（大小)∴F壓F圖3G即臺秤受到的壓力＞重力aV減速下降，物體受力如圖3,（分析同上）aVF支－G＝maF支=mg+ma=m(g+a)＞G,由牛頓第三定律F壓＝F支(大?。郌壓＝mg+ma∴臺秤示數(shù)增加了，即臺秤受到的壓力＞重力這兩個(gè)情況，總歸為超重:F圖F圖4G分析二：aV⑷減速上升時(shí)，物體受力如圖4，aVG－F支＝maF支=G—ma=m(g-a）＜G由牛頓第三定律F壓＝F支（大小)∴F壓＝mg－maF圖5F圖5GaV加速下降時(shí)，物體受力如圖5，(分析同上）aVG－F＝maF＝G-ma=m(g—a）＜G，由牛頓第三定律F壓＝F支(大小)∴F壓＝m（g－a）∴臺秤示數(shù)減小了，即臺秤受到的壓力＜重力。這兩種情況，總歸為失重：當(dāng)物體減速上升或加速下降時(shí)，物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力小于所受的重力的現(xiàn)象叫失重。探究結(jié)果：產(chǎn)生超重原因是在豎直方向存在向上的加速度；產(chǎn)生失重的原因是在豎直方向上存在向下的加速度.組織學(xué)生交流，歸納規(guī)律，將歸納出來的規(guī)律上黑板板演。小結(jié)一(板書）:超重失重力學(xué)特征物體所受的拉力或壓力大于重力物體所受的拉力或壓力小于重力運(yùn)動學(xué)特征a與g反向豎直向上a與g同向豎直向下具體運(yùn)動形式向上加速向下減速向下加速向上減速3。結(jié)果外推:F圖6GF圖6GaV分析：物體受力情況如圖6所示：aV此時(shí)G-F=mga＝g∴F=0這種情況,物理上稱為完全失重。物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦榱愕那闆r叫做完全失重。小結(jié)二(板書):超重失重完全失重力學(xué)特征物體所受的拉力或壓力大于重力物體所受的拉力或壓力小于重力物體所受的拉力或壓力等于零運(yùn)動學(xué)特征a與g反向豎直向上a與g同向豎直向下a=g豎直向下⑵提出問題:同學(xué)們知道完全失重狀態(tài)下，物體會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？①播放同學(xué)們課前預(yù)習(xí)時(shí)從網(wǎng)上查詢的宇航員在失重環(huán)境下的生活錄像，引導(dǎo)學(xué)生閱讀書本上的信息窗“太空中的失重環(huán)境”的內(nèi)容.②提問：液體也會產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象嗎?演示下方鉆了孔的裝水塑料瓶自由下落，通過實(shí)物投影觀察漏水情況。“沒有水漏出的原因是什么？”自由下落過程中上面的水對孔口的水沒有產(chǎn)生壓力的作用,產(chǎn)生了完全失重現(xiàn)象。(設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)調(diào)固體﹑液體﹑氣體等一切物體只要滿足條件，都會產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象)。引出概念:如果一個(gè)物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ榱悖Q為完全失重現(xiàn)象。下落過程考慮到空氣的阻力，只是接近完全失重的狀態(tài)，這種接近完全失重的狀態(tài)稱為微重力狀態(tài)。學(xué)生體驗(yàn):彈簧秤掛鉤碼自由下落，觀察彈簧秤的示數(shù).同時(shí)屏幕打出:產(chǎn)生完全失重的條件是什么？水瓶向上拋出，孔口的水會流出來嗎？瓶子拋出，上升和下落的過程水都處于完全失重狀態(tài).4。應(yīng)用解題引導(dǎo)學(xué)生分析解決課本中的例題,學(xué)習(xí)解題規(guī)范.例舉生活中的超﹑失重現(xiàn)象并解釋。同學(xué)們介紹坐電梯的感覺:超重時(shí),腳底壓力加大﹑頭暈（為什么?）失重時(shí)，輕飄飄的感覺。小實(shí)驗(yàn)1：奇怪的手電筒,亮到不亮，不亮到亮的原因。小實(shí)驗(yàn)2：兩本書逐頁交叉疊放水平拉開，然后叫同學(xué)們談?wù)劯杏X，拉不開或拉開但費(fèi)力，能不能比較輕松的拉開？5。小結(jié)收獲課堂小結(jié)：讓學(xué)生以“本節(jié)課我學(xué)到了什么？"為話題進(jìn)行評價(jià)性總結(jié),同時(shí)屏幕上打出“⑴產(chǎn)生超重和失重的原因是在豎直方向上存在加速度,加速度方向向上產(chǎn)生超重，加速度方向向下產(chǎn)生失重,當(dāng)向下的a=g時(shí),產(chǎn)生完全失重。⑵物體處于超重和失重狀態(tài)時(shí)，重力沒有發(fā)生變化，而是對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┌l(fā)生了變化.⑶判斷物體處于超重或失重狀態(tài),是根據(jù)運(yùn)動情況用牛頓運(yùn)動定律來判斷的?！庇^看神舟五號運(yùn)動的錄像:升空時(shí)楊利偉為什么要采用平趟的姿勢？楊利偉說:“飛船升空時(shí),感到有載荷,就是感到胸部受到壓力,平時(shí)訓(xùn)練時(shí)這種壓力可達(dá)到8個(gè)G”。他說的這段話你現(xiàn)在能理解嗎?楊利偉又說：“在船箭分離的時(shí)候,感到身體突然被拋了一下，就飄了起來，船里的小塵埃也飄起來了”，也就是說,這時(shí)船內(nèi)的一切物體都處于完全失重狀態(tài),為什么完全失重狀態(tài)出現(xiàn)在船箭分離的時(shí)候?飛船﹑太空站的完全失重狀態(tài)和地面附近的自由下落完全失重狀態(tài)是一樣嗎?請以“太空飛船中的完全失重狀態(tài)或設(shè)計(jì)一個(gè)在微重力條件下的實(shí)驗(yàn)方案"為課題，完成研究性學(xué)習(xí)報(bào)告。屏幕打出：研究性課題：“有關(guān)太空飛船的完全失重狀態(tài)的研究”。6.布置作業(yè)（1)P120第2、3、4、6題.(2）P120第7題(時(shí)間一周）。七、教學(xué)反思教學(xué)過程設(shè)計(jì)圍繞超重與失重這個(gè)知識點(diǎn)，將問題看作是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力,起點(diǎn)和貫穿學(xué)習(xí)過程的主線，把學(xué)生的學(xué)習(xí)過程看成是發(fā)現(xiàn)問題﹑提出問題﹑分析問題和解決問題的過程。因此,本節(jié)課設(shè)計(jì)了一系列問題串，隨著問題的不斷深入,形成教學(xué)的層次感，問題的最終解決過程就是教學(xué)任務(wù)的完成過程.首先在學(xué)生原有的力學(xué)基礎(chǔ)的條件下，提出問題，當(dāng)物體在豎直方向上的加速度不為零時(shí),壓力或拉力是否等于重力？且設(shè)計(jì)了三個(gè)學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)作為開始教學(xué)的問題情景，提出了:“什么是超重與失重現(xiàn)象？引起超重和失重的原因是什么?”點(diǎn)出了本節(jié)課學(xué)習(xí)和探究的主題;接著引導(dǎo)學(xué)生觀看在電梯中的錄像，提出超重與失重的概念,回答了第一個(gè)問題,在學(xué)生進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)之后提出問題:“有沒有觀察到超重與失重現(xiàn)象？什么時(shí)候觀察到了超重現(xiàn)象﹑失重現(xiàn)象?"在學(xué)生回答完以上問題之