超失重教學(xué)設(shè)計

《運動和力的關(guān)系》單元教學(xué)第七課時教學(xué)設(shè)計

探尋運動和力的“雙向”奔赴——走進《超重與失

重》

第一部分單元整體教學(xué)設(shè)計基本要求

一、單元基本信息

學(xué)科物理實施年級高一設(shè)計者焦磊萌

課程標準模塊必修模塊

使用教材人民教育出版社高中物理必修第一冊

單元名稱運動和力的關(guān)系

單元性質(zhì)新授單元

單元課時7課時

二、單元特征分析

1.課標要求及解讀

(1)通過實驗，探究物體的加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系。

“通過實驗”要求學(xué)生經(jīng)歷提出猜想a與F、m三者之間的關(guān)系，明確實驗所要解決的問題，經(jīng)

歷實驗設(shè)計的主要步驟，選擇合適的實驗器材、操作實驗獲得數(shù)據(jù)，能夠用物理圖像描述a與F、a

與m的數(shù)據(jù)關(guān)系，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)得出a與F、m三者之間的定量關(guān)系。

(2)理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、解決有關(guān)問題。

高中物理課標對牛頓第一定律的要求從義務(wù)教育物理課程中的“認識”提高為“理解”，理解運

動與力之間的內(nèi)在邏輯，解釋生活中的現(xiàn)象。

理解牛頓牛頓第二定律的內(nèi)容和性質(zhì)，認識到力是改變物體運動狀態(tài)的原因，反之用物體運動狀

態(tài)的變化是定義力的途徑和方法，建立運動與相互作用之間的雙向關(guān)系，形成運動與相互作用觀。了

解牛頓第一定律與牛頓第二定律之間的邏輯關(guān)系，了解慣性參考系，知道牛頓第二定律的適用范圍。

學(xué)會運用牛頓第二定律解決兩類運動，能解釋和說明生產(chǎn)生活中的實際現(xiàn)象，估算日常生活中的

常見加速度的大小，在具體情境和實際應(yīng)用中加深對牛頓運動定律的理解和掌握。

(3)通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象。

通過實驗提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的獲得感，體驗超重與失重，設(shè)計各種演示實驗，歸納超重和失重的

初步規(guī)律，能夠認識到實際重力與測量到的“視重”的區(qū)別，能夠運用牛頓運動定律分析推理演繹揭

示超重和失重的本質(zhì)規(guī)律。

(4)知道國際單位制中的力學(xué)單位。了解單位制在物理學(xué)中的重要物理意義。

知道國際單位制的組成結(jié)構(gòu)，通過實例了解物理公式在確定物理量和物理量的單位關(guān)系的過程中

起到的作用，了解以數(shù)學(xué)形式表達的物理公式、物理量、物理單位三者之間的關(guān)系。了解定量的

數(shù)學(xué)公式是完善物理概念和物理規(guī)律的重要工具，了解物理公式在確定所有物理量的單位關(guān)系中

的作用，知道基本單位和導(dǎo)出單位的概念以及由此衍生的單位制和國際單位制。能夠通過國際單

位制的基本單位m、kg、s等推導(dǎo)其相應(yīng)的導(dǎo)出單位。

2.內(nèi)容分析

從教材內(nèi)容上看，本單元是在必修第一冊前三章的基礎(chǔ)上開始系統(tǒng)研究運動和力的關(guān)系，這一部

分是質(zhì)點動力學(xué)的核心內(nèi)容，經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容。作為質(zhì)點動力學(xué)的學(xué)習(xí)起點，本單元所討論的問

題僅涉及運動中直線運動與力之間的關(guān)系，這樣處理符合學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律，其目的是從學(xué)生熟悉

的直線運動場景發(fā)出新的知識。本單元也為后續(xù)學(xué)習(xí)的曲線運動、萬有引力定律、帶點粒子在電場和

磁場中的運動打下基礎(chǔ)。

本單元具體包括“牛頓第一定律"“實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”“牛頓第二定律”“力

學(xué)單位制”“牛頓運動定律的應(yīng)用”“超重與失重”共六節(jié)。前三節(jié)介紹了牛頓運動定律的核心內(nèi)容，

后三節(jié)介紹了牛頓運動定律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，體現(xiàn)了知識之間的緊密的邏輯關(guān)系和動力學(xué)結(jié)構(gòu)強

大的系統(tǒng)性。牛頓運動定律闡述的是運動與相互作用的關(guān)系，它包括三條內(nèi)容：牛頓第一定律、牛頓

第二定律和牛頓第三定律，本單元學(xué)習(xí)的是牛頓第一定律和牛頓第二定律。

牛頓第一定律是牛頓運動定律的基石，它描述了運動和力之間的定性關(guān)系，從運動學(xué)的角度賦予

了物質(zhì)質(zhì)量的意義，即慣性質(zhì)量，定義了慣性參考系，界定了牛頓第二定律的適用條件，奠定了經(jīng)典

力學(xué)的基礎(chǔ)。

牛頓第二定律是牛頓運動定律的核心，它在牛頓第一定律規(guī)定的范疇下給出了物體的加速度、受

力、質(zhì)量之間的定量關(guān)系，從運動學(xué)得角度通過數(shù)學(xué)公式定義了力的大小和單位，豐富了力的概念。

第五節(jié)“牛頓運動定律的應(yīng)用”與第六節(jié)“超重與失重”是牛頓運動定律與自然、生活、技術(shù)等

的廣泛聯(lián)系與應(yīng)用的具體體現(xiàn)，是本單元趣味性最濃也最容易開展情景化教學(xué)的內(nèi)容。關(guān)于牛頓第二

定律的應(yīng)用可以通過兩類問題來展開具體的研究：一是預(yù)測問題，即通過物體受力的情況，利用牛頓

第二定律預(yù)測質(zhì)點速度、位置、時間等運動參量：二是控制問題，即通過的物體當前的運動狀態(tài)和預(yù)

期想達到的運動狀態(tài)反推其受力情況，利用牛頓第二定律實現(xiàn)對物體運動狀態(tài)的控制。

三、單元學(xué)習(xí)目標

素養(yǎng)要素單元學(xué)習(xí)目標

物理觀念1.通過牛頓第一定律的學(xué)習(xí)，知道運動和力的關(guān)系，能準確敘述牛頓第一定律的內(nèi)

容，建立運動與相互作用觀。

2.能利用牛頓第一定律分析生活中的物理現(xiàn)象，明白質(zhì)量是物體慣性大小的亮度，

了解質(zhì)量除了是物質(zhì)的量之外，在運動學(xué)中還是描述物質(zhì)慣性的物理量，學(xué)會從運

動的角度認識質(zhì)量，拓展對物質(zhì)特性的理解。

3.通過牛頓第二定律形式F=ma的確定完善力的概念，理解力和運動之間的相互影

響、相互界定的關(guān)系，深化運動與相互作用觀。

科學(xué)思維1.了解伽利略關(guān)于運動和力的認識，了解他的理想實驗和相應(yīng)的推理過程，體會建

立在實驗基礎(chǔ)上的理想化實驗處理方法，能對實際問題進行模型建構(gòu)和推理分析，

培養(yǎng)科學(xué)推理能力。

2.掌握圖像法，能利用圖像法分析誤差、處理數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論。

3.在解決實際問題中了解歸納法和演繹法，學(xué)會初步的科學(xué)分析過程和推理方法。

科學(xué)探究1.圍繞“牛頓運動定律”的探究實驗，了解實驗設(shè)計的一般思路，能自主設(shè)計探究

加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗方案。

2.能提出實驗猜想，獲取實驗數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)驗證猜想或者通過誤差分

析完善改進實驗方案。

3.能對實驗方案原理進行質(zhì)疑，培養(yǎng)懷疑精神和質(zhì)疑能力。

4.體會探究實驗過程中需要的科學(xué)性和嚴謹性，培養(yǎng)收集信息、獲取證據(jù)的能力，

提高與人合作的團隊精神，

科學(xué)態(tài)度與1.通過探究實驗感受科學(xué)研究的規(guī)范性和嚴謹性，樹立求真求實的科學(xué)態(tài)度。

責任2.通過對“牛頓運動定律的應(yīng)用”和“超重和失重”等實際問題的研究，體會牛頓

運動定律對社會發(fā)展的影響，培養(yǎng)應(yīng)用科學(xué)知識解決實際問題的意識。

3.提高用科學(xué)知識解釋生活現(xiàn)象的能力，感受物理對社會和科技的貢獻，領(lǐng)悟科學(xué)

改變世界的認識，提升社會責任感。

編號內(nèi)容物理概念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責任

(G)(S)(T)(Z)

4.1牛頓第一定律(慣性)運★★OC

4.2探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)動0★☆☆

系和

4.3牛頓第二定律力☆*00

4.4力學(xué)單位制的0△△0

4.5牛頓運動定律的應(yīng)用關(guān)★★0★

（超重與失重）系

說明關(guān)于學(xué)科核心素養(yǎng)的四個方面，教學(xué)內(nèi)容安排的對應(yīng)分析，其中☆示高相關(guān)，3示中相關(guān)，A

示低相關(guān)。練習(xí)和單元評價試題前面的編碼表示對應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容、核心素養(yǎng)和學(xué)習(xí)水平。

例如“4.1.G.二”表示此題內(nèi)容是牛頓第一定律，體現(xiàn)的核心素養(yǎng)是物理觀念，學(xué)習(xí)水平是二，即能體

會到運動與相互作用觀。

四、單元學(xué)習(xí)任務(wù)與活動

標題模塊節(jié)題課時核心問題具體學(xué)習(xí)活動

利用實驗演示的方式再現(xiàn)理想試

認識伽利略的研驗中的實驗和層層推理，置身牛頓時

4.1牛頓第一

層級一1究過程，理解牛頓第代，理解牛頓的創(chuàng)新與突破。利用金屬

定律

一定律。球和塑料球的運動狀態(tài)進行對比，理

解慣性的概念。

運

動通過學(xué)生自主思考、提出設(shè)計方

和設(shè)計實驗思路，

力案、交流討論，擦出思維火花。通過控

的明確實驗方案，借助

關(guān)4.2探究加速制變量法和數(shù)學(xué)公式為橋梁理解圖像

系圖像法處理實驗數(shù)

度與力、質(zhì)量1法。在方案中通過試錯和廣泛的討論

據(jù)。理解阻力補償法，

的關(guān)系題突破阻力補償法。通過受力分析，明

明白槽碼重力不等于

層級二確槽碼重力不等于小車拉力。鼓勵學(xué)

小車拉力。

生大膽嘗試制作實驗儀器。

根據(jù)實驗探究結(jié)自主預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，先解決“k”

論推理出牛頓第二定值的簡潔問題、力的單位定義問題，再

4.3牛頓第

1律的數(shù)學(xué)表達式，體提出“采用控制變量法”，分別探究a

二定律

會牛頓第二定律是確與F、m的關(guān)系，分析比例式中系數(shù)的

立運動與力之間關(guān)系物理意義，引出“中間態(tài)”，再進行更

的橋梁，體會定律中嚴謹?shù)耐评怼?/p>

的因果性、瞬時性等

特征。

通過問題串引發(fā)思考，結(jié)合學(xué)生

理解基本單位和熟悉的速度和加速度理解基本量、基

4.4力學(xué)單位

1導(dǎo)出單位及單位制，本單位、導(dǎo)出單位、單位制等。通過商

制

單位制的應(yīng)用。鞅變法、郵票賞析、變聲實例等案例應(yīng)

用單位制定性半定量分析。

通過創(chuàng)設(shè)具體的問題情境，充分

應(yīng)用牛頓運動定

發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、在具體問題

4.5牛頓運動律解決問題的基本思

情境中發(fā)現(xiàn)、總結(jié)解決的基本思路和

定律的應(yīng)用2路和方法，并建立恰

方法，并以文字或者框架圖等方式清

當?shù)淖鴺讼颠M行解

晰表達出來。鼓勵學(xué)生多嘗試、多實

題。

踐、總結(jié)出建立坐標系的基本原則。

層級三

通過'是真的嗎''小游戲引入，在

超重與失重的概靜止的體重計上做蹲起，在電梯升降

4.6超重與失

1念和條件，理解生活過程稱體重等，理解超重與失重，并提

重

中的一些現(xiàn)象。前給學(xué)生視頻資料，展開應(yīng)用的探究

與制作。

五、單元學(xué)習(xí)框架圖

1.運動和力的關(guān)系結(jié)構(gòu)層級圖:

六、單元學(xué)情分析

1.概念方面：

在知識上，學(xué)生已經(jīng)掌握了直線運動的特點及規(guī)律，尤其是勻速直線運動和勻變速直線運動的

規(guī)律，掌握了相互作用中的重力、彈力和摩擦力的性質(zhì)，會進行受力分析，能利用平行四邊形定則

解決矢量問題。在初中物理的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對牛頓第一定律有了初步的認識，知道牛頓第一定律的

內(nèi)容表述，知道慣性，知道平衡狀態(tài)對應(yīng)的受力情況。

2.思維方面：

學(xué)生在第一章和第二章的學(xué)習(xí)中已經(jīng)知道了理想化模型以及其處理方法，有初步的模型建構(gòu)能

力，具備了理解理想實驗的初步思維基礎(chǔ)。學(xué)生具有一定的抽象思維能力，但多數(shù)學(xué)生抽象思維能

力不高，在''實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”“牛頓運動定律的應(yīng)用”“超重與失重”等系

統(tǒng)性高、思維程度深的問題面前，缺乏清晰的分析思路和思考路徑，演繹推理能力尚需要培養(yǎng)。

3.探究方面：

學(xué)生在第二章的實驗學(xué)習(xí)中，學(xué)會了使用打點計時器，會利用打點計時器測量并間接計算勾變

速直線運動的加速度，會使用天平或者電子天平測質(zhì)量，會利用圖像法分析數(shù)據(jù)信息，具有初步的

實驗方案設(shè)計能力、表格設(shè)計能力和數(shù)據(jù)分析能力，但是學(xué)生沒有接觸補嘗阻力的實驗方法和具體

操作。

4.已經(jīng)存在的前概念和迷思概念。

認為慣性與速度有關(guān)，對慣性的影響因素記憶不清，概念混淆。對補償阻力感到無法理解，一

方面是由于認識不到在牛頓第二定律中物體受到的力指的是合外力，另一方面是希望通過計算出阻

力的大小再來扣除。沒有意識到明確研究對象在牛頓第二定律中的重要性，在分析加速度和力的圖

線向下彎曲的原因時難以分清楚具體的研究對象，如認識不到槽碼的重力不等于小車的拉力，將小

車的受力和系統(tǒng)（小車加槽碼）的受力混淆在一起，缺乏先明確“對象”的研究意識，研究步驟混

亂。

在斜面受力分析以及正交分解過程中數(shù)學(xué)列式計算有困難。在面對真實情境中實際問題時，建模能

力欠佳。認為超重與失重是實際重力發(fā)生了變化，很難意識到超重與失重與稱量過程有關(guān)，忽視了

稱量過程中的平衡原理和牛頓第三定律，沒認識到稱量過程中的“示數(shù)”是臺面上的彈力。

從上述的分析中表明，學(xué)生可能會在慣性概念，探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗原理和數(shù)

據(jù)分析，牛頓第二定律得實際應(yīng)用，超重和失重等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中遇到困難，這些也是本單元教學(xué)的

重點與難點，需要在后續(xù)的設(shè)計中重點分析進而突破，最終達到對物理學(xué)基礎(chǔ)如力、慣性的多維度

認識，對牛頓運動定律這一規(guī)律所包含的性質(zhì)及特點的深入理解，對牛頓運動定律的熟練應(yīng)用以及

超重和失重現(xiàn)象的透徹認識。

七、單元教學(xué)方法

講授法、表演法、演示法、合作探究法、思維導(dǎo)圖法、情景任務(wù)法、交流法、閱讀法、書寫法等。

八、單元作業(yè)與評價

（一）單元測試

（一）單選題

1.下面哪一組單位屬于國際單位制的基本單位（）

A.m、N、kgB.kg、m/s2、sC.m、kg、sD.m/s2、kg、N

2.伽利略在研究力與運動的關(guān)系時成功地設(shè)計了理想斜面實驗，下列說法不正確的（）

A.理想實驗是建立在經(jīng)驗事實基礎(chǔ)上的合乎邏輯的科學(xué)推理

B.理想實驗完全是邏輯思維的結(jié)果，不需要經(jīng)過客觀事實的檢驗

C.理想實驗抓住了客觀事實的主要因素，忽略次要因素，從而更深刻地揭示了自然規(guī)律

D.理想實驗所提出的設(shè)想在現(xiàn)實生活中是不可能實現(xiàn)的，但得出的結(jié)論還是有價值的

3.下列說法正確的是（）

A.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態(tài)

B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)

C.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內(nèi)杠鈴處于超重狀態(tài)

D.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)

4.下列說法正確的是（）

A.牛頓第一定律是牛頓第二定律在合力為零情況下的特例

B.不論在什么運動中，速度與合力的方向總是一致的

C.馬拉車沒拉動是因為馬給車的力小于車給馬的力

D.跳高運動員從地面上跳起，是由于地面給運動員的支持力大于運動員所受的重力

5.在經(jīng)典力學(xué)發(fā)展史上，很多科學(xué)家都做出了杰出的貢獻，下列說法不符合史實的是

（）

A.伽利略首先將實驗事實和邏輯推理和諧地結(jié)合起來

B.笛卡兒對牛頓第一定律的建立做出了貢獻

C.牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系可以解釋一切物理問題

D.亞里士多德雖然有很多觀點是錯誤的，但他的研究對物理的發(fā)展做出了貢獻和鋪墊

（二）填空題

6.質(zhì)量一定的物體放在光滑的水平面上，在水平力F作用下做加速運動，當F逐漸減小時，它

的加速度將，速度將，位移將;在F減小到零時，它的加速將

，速度將，位移將o（均填“增大”“減小”“不變”或“為

零”）

7.籃球運動員通常要伸出兩臂迎接傳來的籃球，接球時，兩臂隨球迅速收縮至胸前。這樣做可

以球的減速時間，從而球做減速運動的加速度，最終球?qū)?/p>

人的沖擊力。（均填“增加”或“減小”）

8.1966年曾在地球上空完成了以牛頓第二定律為基礎(chǔ)的測定質(zhì)量的實驗。實驗時，用質(zhì)量叫

=3400kg的雙子星號宇宙飛船，去接觸正在軌道上運行的火箭組，質(zhì)量為m2（發(fā)動機已熄滅）。接

觸以后，開動飛船尾部的推進器，使飛船和火箭組共同加速，推進器的推力等于895N。7s后，測出

飛船和火箭組的速度增加了0.91m/s則飛船與火箭組的加速度大小為m/s2，火箭

組的質(zhì)量為kgo

9.如圖所示，天花板上用細繩吊起用輕彈簧相連的兩個質(zhì)量相同的小球。兩小球均保持靜止。

當突然剪斷細繩時，小球A的加速度是，小球B的加速度是多&

4。

10.在研究“加速度與力的關(guān)系”實驗中，某同學(xué)根據(jù)學(xué)過的理論設(shè)計了如下裝置（如圖BQ）

甲），水平桌面上放置了氣墊導(dǎo)軌，裝有擋光片（質(zhì)量可忽略）的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌的某處

（擋光片左端與滑塊左端齊平）。實驗中測了滑塊釋放點到光電門（固定）的距離為S,擋光片經(jīng)過光電

門的速度為v,鉤碼I質(zhì)量為m。（重力加速度為g,摩擦可忽略）

（1）本實驗中鉤碼的質(zhì)量要滿足的條件是O

（2）該同學(xué)作出了v2-m的關(guān)系圖像（如圖乙），發(fā)現(xiàn)是一條過原點的直線，間驗證了“加速度與力的

關(guān)系”。依據(jù)圖像，判斷每次小車的釋放點（填“有或“無”）改變，從該圖像還可

以求得的物理量是□

（三）綜合題

11.直線加速賽車比賽是在兩條并列長1500m、各寬15m的直線柏油跑道上進行的，在racl4英

里（約合402m）直線加速比賽上，跑完1/4英里最短時間僅為3.8s,尾速更是高達523km/h,若用

傳統(tǒng)剎車制動方式，平均制動力大約為車重的0.6,請問，可以用這種傳統(tǒng)制動方式為直線加速賽

車制動么？如果不能，你有什么建議？（g取10m/s2）

12.為了測量某住宅大樓每層的平均高度（層高）及電梯運行情況，甲、乙兩位同學(xué)在電梯內(nèi)用電

子體重計及秒表進行了以下實驗：甲同學(xué)站在體重計上，乙同學(xué)記錄電梯從地面一樓到頂層全過程

中，體重計示數(shù)隨時間變化的情況，并作出了如圖所示的圖像，已知t=0時，電梯靜止不動，從電

梯內(nèi)樓層按鈕上獲知該大樓共19層。求電梯啟動和制動時的加速度大小和該大樓的層高。（g取

1Om/s2）

體重計示數(shù)/kg

01232930tls

13.如圖所示，在車廂中，一小球被a、b兩根輕質(zhì)細繩拴住，其中a繩與豎直方向成a角，b

繩成水平狀態(tài)，已知小球的質(zhì)量為m。

（1）求車廂靜止時，細繩a和b所受到的拉力；

⑵當車廂以一定的加速度運動時，a繩與豎直方向的夾角不變，而b繩受到的拉力變?yōu)榱?，求此時

車廂加速度的大小和方向

14.（選做題）某人在靜止的湖面上方6.25m處以10m/s的速度豎直上拋一質(zhì)量為50g的小鐵球,

小鐵球上升到最高點后自由下落，穿過3.1m深的湖水并陷入底的淤泥中0.4m深處。已知水的阻力

恒為小鐵球重力的1/2,不計空氣阻力，取向上為正方向，請通過計算，畫出該鐵球整個運動過程的

v-t圖像，并求出淤泥對小鐵球的阻力（假設(shè)淤泥對小鐵球的阻力不變）。（g取10m/s2）

備注：單元測試核心素養(yǎng)分布情況

序號測試內(nèi)容核心素養(yǎng)

1知道國際單位制。4.4.G,一

2知道理想斜面實驗。4.1.G.二

3理解超重和失重。4.6.G.二

4.1.G.一

理解牛頓第一定律，理解力是改變物體運動狀態(tài)的原因，

44.3.G.一

理解牛頓第三定律。

4.5.G.一

5知道牛頓經(jīng)典力學(xué)的建立過程。4.6.G.二

6理解牛頓第二定律。4.3.G.二

7理解力是改變物體運動狀態(tài)的原因，理解牛頓第三定律。4.3.G.二

能運用牛頓第二定律解決恒力作用下單個物體運動的簡單實際問

84.6.S,三

題。

9理解牛頓第二定律。4.3.G,二

10會設(shè)計并能用DIS研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。4.2.T,三

能運用牛頓第二定律解決恒力作用下單個物體運動的簡單實際問

114.3.S,三

題。

12能運用牛頓第二定律解決單個物體超重和失重的問題。4.6.T.三

能運用牛頓第二定律，聯(lián)系物體的受力分析和正交分解，

134.3.S.四

解決具體實際問題。

能運用牛頓第二定律，聯(lián)系運動學(xué)規(guī)律解決具體實懷問題。

144.3.S.四

（二）單元梳理與反思

1.請?zhí)顚懼R框架圖中的空白部分:

2.大家談：

請和周圍同學(xué)聊一聊：這一單元中你最喜歡哪個任務(wù)？你有什么收獲？哪條物理知識是你尚未完

全理解的？你準備如何解決這一難題？寫下你學(xué)習(xí)這一單元的感悟和困惑，并對自己在這一單元的學(xué)

習(xí)做個自我評價。

通過繪制章節(jié)思維導(dǎo)圖、解釋一些生活現(xiàn)象和講解科技制作等形式加深學(xué)生對本單元相關(guān)知識的

理解，并真正實現(xiàn)學(xué)以致用。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生自評和小組互評，以及過程評價量表在課堂中進行恰

當使應(yīng)。

九、單元教學(xué)反思

本單元創(chuàng)設(shè)的系列問題情境的探討和學(xué)習(xí)，在以任務(wù)驅(qū)動進行結(jié)構(gòu)化層級的教學(xué)，使學(xué)生對

力、質(zhì)量、慣性、超重和失重等學(xué)科概念及運動和力的關(guān)系有了較為全面的認識。學(xué)生第一次把直

線運動和力的相關(guān)概念進行關(guān)聯(lián)，但對概念和規(guī)律還缺乏深刻認識和進一步整合，還需要有一個內(nèi)

化和提煉的過程。在本章學(xué)習(xí)任務(wù)完成后，還需在進一步實踐體驗和提高問題解決的方法。

第二部分單元分課時教學(xué)設(shè)計基本要求

【課時課標分析】

《物理課程標準》要求學(xué)生“理解牛頓運動定律，能用牛頓運動定律解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象、

解決有關(guān)問題。通過實驗，認識超重和失重現(xiàn)象?！辈⒔ㄗh“通過各種活動，例如乘坐電梯、到游樂

場參與有關(guān)活動等，體驗失重與超重?！?/p>

《普通高中物理課程標準解讀》指出，在用牛頓定律解決問題的教學(xué)中（包括超重和失重），要

重視讓學(xué)生體會用牛頓運動定律解決問題的思路，逐步形成運動和相互作用的觀念，以牛頓運動定律

為知識載體，提升物理素養(yǎng)水平。

【課時教材分析】

“超重和失重”安排在牛頓運動定律后知識的遷移和應(yīng)用部分，是本章重要的應(yīng)用型知識點。學(xué)

生已經(jīng)能夠根據(jù)二力平衡求出物體重力，學(xué)過牛頓第二、第三定律，但是理性思維還未達到一定的層

次，要理解超重與失重這一抽象概念還有一定的困難；其次，學(xué)生在生活中形成的表象有些是錯誤或

片面的，建立物理模型解決實際問題的能力還有待提高。

【課時學(xué)情分析】

在學(xué)生方面，授課對象是高一的學(xué)生，基于文獻分析和實踐經(jīng)驗，從知識背景、能力基礎(chǔ)和認知

困難三個方面討論學(xué)情。

1.知識背景方面

學(xué)生已經(jīng)完成了運動學(xué)、靜力學(xué)以及動力學(xué)的學(xué)習(xí)，但知識處在理論層面，對于概念的理解還很

抽象，對于如何應(yīng)用牛頓運動定律解決具體情境下的問題還存在困難。

2.在能力基礎(chǔ)方面

學(xué)生具備一定的分析綜合和推理論證能力，但對于高一的學(xué)生來說，進一步發(fā)展這些能力是我們

教學(xué)的重點。

3.在認知困難方面

(1)學(xué)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)學(xué)生會誤認為彈簧秤的示數(shù)就是物體重力的大小，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，因此學(xué)生會誤認為在下蹲(或電梯向下運動)過

程中只有失重狀態(tài)，并且由速度大小來判斷物體超重或失重的程度。

【課時學(xué)習(xí)目標及核心素養(yǎng)的落實】

素養(yǎng)要素課時學(xué)習(xí)目標

物理觀念1.通過課前學(xué)生小組設(shè)計并開展超失重探究和課堂上超失重演示實驗，體驗超重和

失重，認識超重和失重現(xiàn)象，歸納超失重的概念和條件。

2.應(yīng)用牛頓第二定律解釋超重與失重現(xiàn)象的條件，深化運動與相互作用觀。

科學(xué)思維1.運動物理模型和牛頓第二定律解釋超重、失重現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生基于已有知識的

推理能力。

2.通過觀察王亞平老師的太空授課等視頻，引發(fā)學(xué)生從實際出發(fā)的創(chuàng)造性思維和

發(fā)散性思維。

科學(xué)探究1.通過對超失重演示實驗或者研究實驗的原理分析，提高學(xué)生提出問題、分析問

題、解釋問題和科學(xué)交流等能力。

2.通過對超失重演示實驗或者研究實驗的問題的逐層分析,分析問題的可行性、可

信度，提高科學(xué)研究中的證據(jù)意識。

3.通過對超失重演示實驗或者研究實驗的問題的思考和辨析,學(xué)會提出指向明確的

物理問題的方法，提高表征問題的科學(xué)探究能力。

科學(xué)態(tài)度與1.利用手機傳感器phyphox軟件測量蹲起時的加速度，體會科學(xué)在日常生活中的作

責任用，感受科學(xué)對社會生活實踐的促進作用。

2.通過超失重探究實驗的設(shè)計，操作和分析，養(yǎng)成科學(xué)研究中的嚴謹作風和事實求

是的科學(xué)態(tài)度。

3.通過觀察王亞平老師的太空授課，感受失重超重狀態(tài)下出現(xiàn)的神奇情況，激發(fā)學(xué)

生學(xué)習(xí)的興趣，增強對航天技術(shù)的成就。

【課時教學(xué)重、難點】

重點：理解超重和失重的概念和實質(zhì)

難點：從運動和相互作用的角度，分析超重和失重的產(chǎn)生原因

【課時教法與學(xué)法】

教法：演示實驗法、探究實驗法、壓力傳感器演示、手機傳感器phyphox軟件

學(xué)法：學(xué)生在老師創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境中，通過觀察猜想、實驗探究、合作討論、運用提升等方法，從感

性認識上升到理性認識，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

【課時教學(xué)流程圖】

【課時教學(xué)器材】

視頻、壓力傳感器、電腦、孫悟空紙片、磚塊、鉤碼、紙帶

【課時安排】1課時

【信息技術(shù)微能力點】A3演示文稿設(shè)計與制作A6技術(shù)支持的課堂講授

【課時學(xué)習(xí)評價設(shè)計】

評價方式：以學(xué)生自評為主，教師評價為輔導(dǎo)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)進行全面的評價。

評價維度：

核心知識評價：能了解超重與失重現(xiàn)象，理解其實質(zhì)及產(chǎn)生條件，

思維發(fā)展評價：經(jīng)歷超重與失重的建模過程，鍛煉科學(xué)建模和推理能力

價值觀念培育：通過了解超重與失重在生活及航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，體會知識與生活的聯(lián)系，激發(fā)愛

國情懷。

學(xué)習(xí)活動設(shè)計

教師活動學(xué)生活動

環(huán)節(jié)一：腦力大人

教師活動1學(xué)生活動1

根據(jù)重力測量的知識，提出七個搶答問題，評出優(yōu)秀組。思考，并搶答

活動意圖說明：以搶答形式增加學(xué)生學(xué)習(xí)趣味性，區(qū)分視重與重力的區(qū)別。重力測量這塊知識相對

比較簡單，把學(xué)生能自主學(xué)習(xí)的知識讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，課堂隨機檢測效果。通過刺激的、有趣的、

有獎勵的搶答，讓學(xué)生對自主學(xué)習(xí)有更加濃厚的興趣，變成一種享受。

環(huán)節(jié)二：情景互動《是真的嗎？》

教師活動2學(xué)生活動2

表演解救孫悟空和斷帶之謎。學(xué)生觀察和思考

從學(xué)生研究的方向中提出兩個關(guān)于是真的嗎問題。

活動意圖說明:創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生自己感知現(xiàn)象，引起學(xué)生思考和探索的欲望。

環(huán)節(jié)三：分析問題展開拓展

教師活動3學(xué)生活動3

觀察任務(wù)一：請你根據(jù)自己的所察所知，從上述四個案思考、回答總結(jié)。

例觀察思考：它們的運動有什么共性？涉及的力有什么

共性？

活動意圖說明：從運動和力兩個角度分析，明確提出核心問題，讓學(xué)生知道本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的重點

和方向。

教師活動4學(xué)生活動4

請根據(jù)觀察并思考下列問題：思考回答，填寫表格，上臺展示。

1.人站在體重計上蹲起，需要記錄什么數(shù)據(jù)？運動狀態(tài)

2.根據(jù)上述同學(xué)們提到需要記錄的數(shù)據(jù)，認真觀察，填

下降

入表格。

3.根據(jù)表格信息，總結(jié)規(guī)律。

上升

請一位同學(xué)站在與電腦相連的壓力傳感器制作的體重

計上，做蹲起運動。

總結(jié)規(guī)律，上臺展示。

教師講解總結(jié)。

活動意圖說明:學(xué)生通過合作探究，利用精密的儀器測量，將運動狀態(tài)的變化與力的變化情況實時的

結(jié)合起來，并對數(shù)據(jù)進行分析歸納，初步建立超重與失重模型和規(guī)律。糾正學(xué)生可能存在的超重與

失重與速度方向有關(guān)的錯誤認識。

教師活動5學(xué)生活動6

帶領(lǐng)學(xué)生回顧利用牛頓運動定律解決問題的一般思路1.體驗并掌握運用牛頓運動定律，分析和

解決實際情境下的動力學(xué)問題的一般過程

明K4ZH勁鞋贏能

和方法。

2.自主建構(gòu)獲取超失重知識，并展示。

學(xué)生自主受力分析失重現(xiàn)象

3.理解什么條件下，物體處于完全失重。

通過失重公式，引出完全失重的概念。

4.嘗試解釋表演解救孫悟空和斷帶之謎。

利用手機軟件phyphox測量下蹲和起立時的加速度，得

5利用手機軟件phyphox測量下蹲時的加

到a變化圖像。

速度，根據(jù)得到的圖像分析超重失重情況。

活動意圖說明:在教師的引導(dǎo)下幫助學(xué)生鞏固利用牛頓運動定律解決問題的一般思路，從受力的角

度，理論分析，利用牛頓第二定律分析超重與失重現(xiàn)象。

教師活動5

“利用電子秤可以測量電梯的加速度，是真的嗎？”

探究任務(wù)二思考、討論回答問題

1.電子秤物理量和電梯運行的加速度怎么相聯(lián)系？建立模型，利用牛頓第二定律和超失重理

2.如何計算加速度呢？論進行計算

3.視頻：展示電子秤隨電梯在上升和下降的過程中示數(shù)

變化情況。

活動意圖說明：作為超失重規(guī)律的應(yīng)用環(huán)節(jié)，利用超失重的條件解決生活中實際問題，加深對超失

重現(xiàn)象的理解，認識生活中處處有研究物理的方法和工具，拓展學(xué)生的思維，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣。

環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)，應(yīng)用提升

教師活動6學(xué)生活動7

1.本節(jié)課小結(jié)順口溜：1.記憶、理解。

超失都是彈力變，2.建立知識框架。

物體重力并未變；3.利用視頻和資料，展示和講解制作原理。

超重a上失重a下，

運動方向不管它。

2.情境任務(wù)一

根據(jù)本節(jié)課所察所學(xué)畫出自己的思維導(dǎo)圖。

3.情境任務(wù)二

請根據(jù)課前老師提供的視頻或者查閱資料，與小組交

流討論，制作小發(fā)明。現(xiàn)上臺展示與分享，并說明原

理。

活動意圖說明：增加學(xué)習(xí)的趣味性，提升歸納總結(jié)的能力。真正在課堂上落實物理來源于生活的理

念，增加學(xué)生從物理角度察覺生活現(xiàn)象的能力。

環(huán)節(jié)五：鞏固練習(xí)

火箭發(fā)射時，航天員要承受超重的考驗。某火箭發(fā)射過完成計算題，展示。

程中，有一段時間的加速度達到3.5g,平均重力為10N

的體內(nèi)臟器，在該超失重過程中需要的支持力有多大？

活動意圖說明：課堂及時檢測，幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)的信心。并讓學(xué)生從數(shù)據(jù)的角度感知，宇航員所

要承受超重帶來的不適。

7.板書設(shè)計

定義條件本質(zhì)

a方向

超重F>GF=mg+ma

向上

a方向

失重F<GF=mg-ma

向下

8.作業(yè)與拓展學(xué)習(xí)設(shè)計

一.根據(jù)自己所在層次完成課后任務(wù)（詳見學(xué)案）。

二.從以下兩個實踐中任選一個完成。

a.利用Phyphox軟件粗略測量電梯上升過程的加速度，并分析什么時候處于超重狀態(tài)，什么時候處

于失重狀態(tài)。

b.探究：有一塊木板漂浮在水桶中的水面上，當水桶向上做勻加速直線運動時，木塊的浸沒體積會

不會增大嗎？

9.特色學(xué)習(xí)資源分析、技術(shù)手段應(yīng)用說明

1.學(xué)生預(yù)習(xí)設(shè)定時給一些超失重航天視頻，引發(fā)學(xué)生思考和討論，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力和制作能力。

2.利用手機軟件Phyphox測量下蹲和起立時的加速度，得到加速度變化圖像。學(xué)生可以利用自己的

手機進行實驗，在鞏固理論知識的同時鍛煉分析數(shù)據(jù)的能力。

3.作業(yè)采取理論分析和動手實踐的形式，且具有選擇性。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況選自相應(yīng)的實踐

作業(yè)，在動手實踐中提高問題解決能力，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。

10.教學(xué)反思與改進

1.本節(jié)課通過新課引入、實驗探究、理論推導(dǎo)、學(xué)以致用等環(huán)節(jié)，教學(xué)過程中注重學(xué)生的探索和體

驗，可以讓學(xué)生對超重和失重現(xiàn)象有正確而深刻的認識。

2.采用課前定性感受和課堂內(nèi)定量分析的形式，豐富了教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生的理解。

3.在教師的引導(dǎo)下學(xué)生自主探究的教學(xué)中，對教師的要求更高，需要教師有更強的課堂駕御能力。

如學(xué)生在實驗、小組學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)與交流的問題是各種各樣的，教師要做適當?shù)脑u價與激勵，捕捉

學(xué)生的瞬間思維，并將有效的教學(xué)資源加以利用，完成引導(dǎo)學(xué)生對超重與失重的“感受——感知一

一感悟”的過程。

附:

4.6超重與失重預(yù)學(xué)案

4.6超重與失重分層作業(yè)設(shè)計

4.6超重與失重壓力傳感器的制作

4.6超重與失重課堂記錄表

第四章運動和力的關(guān)系

4.6超重與失重成（預(yù)學(xué)案）

（-）讀教材，首戰(zhàn)告捷

讓我們一起來閱讀教材出。1一104頁，做好色筆區(qū)分，完成課前預(yù)習(xí)吧

一、重力的測量

1.一種方法是，先測量物體做自由落體運動的加速度g,再用測量物體的質(zhì)量，利用牛頓第二定律可

得：G=.

2.另一種方法是：利用力的條件對重力進行測量。將待測物體懸掛或放置在測力計上，使它處

于狀態(tài),這時物體受到的重力跟測力計對它的拉力或者支持力大小相等，測力計的

就反映了物體所受到的重力大小。

二、超重和失重

1.視重：當將物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為“視重”，反映了物體對

彈簧測量力計或者物體對水平臺秤的.

2.超重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象.

(2)可能的運動狀態(tài)：或.

3.失重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象.

(2)可能的運動狀態(tài)：或.

4.完全失重

(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?的狀態(tài).

(2)產(chǎn)生條件：a=g,方向.

(-)試身手，初露鋒芒

觀察任務(wù)一：

1.請你靜止站在體重計上，觀察自己體重計示數(shù)并記錄，并思考體重計上示數(shù)反映的是什么力？原理是什么？

觀察任務(wù)二：

1.請你站在體重計上下蹲，觀察自己體重計示數(shù)怎么變化？

2.在下蹲過程體重計示數(shù)變化的每個階段，記錄一下自己的運動情況。

3.在體重計上下蹲中體重計示數(shù)出現(xiàn)大于或者小于之前記錄的體重現(xiàn)象時，自己的體重真的變化了嗎？

4..除了蹲起以外，是否還有其他辦法改變體重計上的示數(shù)？

觀察任務(wù)三：

請你站在體重計上保持相對靜止，而整體隨電梯加速上升，體重計示數(shù)如何變化?

(三)攻難關(guān)，自學(xué)檢測

1.下列說法中正確的是()

A.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態(tài)

B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態(tài)

C.舉重運動員