《超重与失重》教学设计

摘 要 ：新课程提倡课堂教学过程中应当发挥学生的积极性、主动性,相信学生,在适当的时候让学生进行合适、有效的探究,经历科学探究的过程,本文即是在此理念启发下设计的《超重与失重》一节课的教案.

关 键 词 ：超重；失重；教学设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）1（S）-0033-3

1.设计思想

超重与失重是生活中常见的现象,也是学生们耳熟能详的概念,但是要真正的让学生深层次的理解这两个概念还是有一定的困难,如何帮助学生将概念从感性认识上升到理性认识是本节课的教学重难点.为此,本节课采用“感受一体验一探究一解释”的科学探究过程.培养学生观察、分析、归纳、合作等素养,同时培养学生提出问题、分析问题、解决问题、独立思考等能力.进而,通过有效探究过程体现《新课标》中“知识来源于生活,服务于生活”的要求.

2.教材分析

本节课是学生学完牛顿运动定律后,特别是学完牛顿第二定律之后所要学习的内容,属于对知识的理解和应用.安排这一节的目的是进一步巩固受力分析和牛顿定律的知识,同时让学生明白物理和生活的联系,通过对宇宙航行方面的了解.激发学生学习的兴趣与热情.培养学生爱科学、学科学、用科学的意识.

3.学情分析

在学习本节之前学生已经具备了初步的形式思维能力和科学探究能力,加之已经完成了初中物理的学习,对超重与失重现象有了一定的认识.但这种认识仅仅是停留在情感方面的,具体表现是往往从字面上理解“超重”就是重量增加.“失重”就是失去重量.这就需要教师通过引导,让学生观察现象、体验生活、发现问题、解决问题.从而达到进一步深刻认识超重与失重的本质.整个过程让知识发生迁移和升华.

4.教学目标

1.知识与技能

（1）理解超重和失重的概念；

（2）知道产生超重和失重的条件,知道超重与失重的本质；

（3）能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象.

2.过程与方法

（1）培养学生的观察能力和知识的迁移能力,体验超重和失重现象；

（2）经历探究产生超重和失重现象的条件的过程.体会科学探究的方法,领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法.

3.情感态度与价值观

（1）通过探究性学习活动,培养学生的兴趣,增强自信心：

（2）用科学的观点解释身边的物理现象；

（3）了解一些我国航天技术的成就,激发学生对科学的兴趣和热情.

5.教学重难点

重点：超重与失重的概念,产生超重、失重现象的条件,超重与失重的本质.

难点：（1）探究产生超重和失重的条件；（2）运用牛顿第二定律和牛顿第三定律解释超重和失重现象.

6.教学方法

教学活动中体现教师为主导,学生为主体,探究式学习为主线的原则.使学生在教师指导下掌握知识,运用知识,解决实际问题.

7.教学资源

教师自拍相关视频、《超重与失重》PPT

8.实验器材

弹簧秤（若干）、钩码（若干）、体重计、摄像头、细线、棉垫、水、矿泉水瓶、水桶、锥子等.

9.教学流程

视频导人→自主体验→形成概念→案例分析自主探究→总结规律→呼应导入→课外延伸→知识应用

10.教学过程

(一)新课引入

观看天宫一号中航天员太空教学视频片段（水滴和航天员漂浮起来）,吸引学生注意,激发学生兴趣.

教师引导指出问题：天宫一号中好像没有重力,那到底是不是这样呢?

板书1：超重与失重

(二)超重与失重的概念

【自主体验1】观察弹簧秤示数的变化

活动：四个人一小组.将钩码挂在弹簧秤上,让弹簧秤加速上升和下降,观察弹簧秤示数的变化.

问题：观察到什么现象?

学生：上升时,弹簧秤的示数变大,下降时,弹簧秤的示数变小.

问题：弹簧秤在上下运动过程中.它的示数有时候大于钩码的重量.有时候小于钩码的重量.是不是钩码的重量发生了变化?

学生：没有.

问题：那为什么我们看到的示数有时比钩码的重量大,有时比钩码的重量小?

【自主体验2】观察体重计示数变化

活动：让一学生站在体重计上,以一定速度下蹲和站起（说明：将体重计表盘投影到屏幕上）.

问题：观察到什么现象?

学生：体重计的示数出现了变大和变小的情况.

问题：这和刚才弹簧秤示数的变化相同.难道这位同学在运动过程中重量发生了变化?

学生：没有.

通过刚才的演示可以看到物体对弹簧秤的拉力或对体重计的压力有时候大于自身的重力,有时候比自身的重力小.我们将这种现象叫做超重和失重.

板书2：概念

超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力.

失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力.

(三)超重与失重产生的条件和原因

【合作探究1】超重与失重产生的条件

问题：生活中有哪些超重、失重的例子?

学生：坐电梯、过山车等.

播放视频1,观看观光电梯上升和下降过程中.弹簧秤示数的变化（说明：指针向上说明示数变小,向下示数变大,注意全过程的观察,该视频由笔者亲自拍摄）.

电梯在运动过程中出现了超重和失重现象,以电梯内的这段视频为例进行分析. 电梯的整个运动分为上升和下降两个过程.

电梯的上升过程：加速上升→匀速上升→减速上升

电梯的下降过程：加速下降→匀速下降→减速下降

问题：观察这六个阶段哪些阶段是超重?哪些阶段是失重?

播放视频2,观看观光电梯上升和下降过程中,弹簧秤示数的变化（说明：视频重点突出弹簧秤指针变化,让学生拿出学案完成相应的表格）.

学生：针对视频中弹簧称示数的变化进行讨论分析,教师引导并点评.

教师：既然已经知道了各个阶段超失重的情况,请大家继续完成表格,并总结出规律（说明：各小组成员相互讨论完成表格剩下内容.将课堂交给学生）.

引导学生最终归纳总结出规律.

板书3：超重与失重产生的条件

由以上分析得出结论：

（1）当加速度a方向向上时,发生超重现象；

（2）当加速度a方向向下时,发生失重现象；

问题：我们再进一步思考,超重、失重与速度有没有关系?

学生：没有关系.

教师：超重与失重只与加速度有关,与速度没有关系.

【合作探究2】超重与失重产生的原因

问题：如何解释超重与失重?（提示学生在学案上完成,让一学生在黑板上完成）

①加速度a方向向上时

加速上升：F-mg等于ma,F等于mg+ma（超重）

减速下降：F-mg等于ma,F等于mg+ma（超重）

因为F等于mg+ma

所以F>G,物体处于超重状态（注：G为物体所受重力,下同）.

②加速度a方向向下时

加速下降：mg-F等于ma,F等于mg-ma（失重）

减速上升：mg-F等于ma,F等于mg-ma（失重）

因为F等于mg-ma

所以,F

(四)完全失重

从关系式F等于mg-ma我们很容易联想到当a等于g时,F等于0,说明此时物体对悬挂物的拉力或者对支持物的压力为零.

【演示实验l】让挂有钩码的弹簧秤竖直自由下落,观察指针位置.

问题：在下落过程中,指针的示数为多少?

学生：示数指向零刻度处.

问题：说明什么?

学生：说明在下落过程中弹簧秤没有受到钩码拉力的作用.

总结：在下落过程中,弹簧秤指针示数指向零刻度处,说明在下落过程中钩码没有对弹簧秤产生拉力的作用,即F等于0.钩码在下落过程中显现出来的这种现象称为完全失重.当物体对悬挂物或支持物完全没有作用力时,物体好像完全没有了重力,这种状态称为完全失重状态.

板书4：当a等于g时,发生完全失重

在完全失重情形下会有许多奇妙的事情发生.比如刚开始看到的那一段视频,航天员和小水滴飘了起来,好像完全没有受到重力,其实他们处在了完全失重的环境里.接下来一起看一个有趣的现象.

【演示实验2】水瓶自由落下,喷水失射.

问题：上述实验现象如何解释?

学生：当瓶子和水都处于静止时,瓶子下面的水受到上面水的压力,水自然流出来,自由下落时.水没有流出来,说明瓶子下面的水没有受到上面水的压力,即瓶中的水处于完全失重状态,就不会流出.

课外延伸：如果让瓶子竖直上抛,瓶中的水会不会流出来呢?大家可以自己下去尝试下,并解释原因.

(五)案例分析

1.分析下蹲过程和站起过程中的超重和失重情况.

2.分析跳高运动员在起跳过程和落到海绵垫子上的过程中哪个过程是超重,哪个过程是失重?

(六)课堂小结

本节课通过学生亲身体验,总结出超失重的概念,然后学生之间进行了有效的合作探究,归纳出发生超重和失重的条件,解释了超重和失重的产生原因.然后用超重和失重解释生活中的现象,得到了较好的教学效果.