“超重和失重”教学设计

1、教学内容分析：

牛顿运动定律是整个高中物理的基础，而超重和失重是牛顿运动定律的一个典型，在内容上有着一定的承前启后的作用。一方面，通过超重和失重的具体分析，巩固了牛顿运动定律；另一方面，自从人造地球卫星和宇宙飞船成功发射以来，人们常常谈到超重和失重，在实际生活中也有许多超重和失重现象，这种与生活科技的联系，大大激发了学生的探索欲，增强了学生的学习热情。所以超重和失重是学生完成了力与运动，牛顿运动定律的学习之后，对知识的又一次迁移和延升。

本节课的教材，利用称体重和乘电梯两个生活中常见的现象引出本节课课题，通过对超重与失重概念的理解，学会分析和解释超重与失重现象，然后再进一步了解完全失重的状态。 

通过本节课的学习，巩固和深化牛顿运动定律的理解，提高学生分析问题、解决问题和应用知识的能力，激发学生对航天科技的兴趣。 

2、学情分析：

学生已经学习了力与运动、牛顿运动定律等相关知识，为超重与失重学习打下了良好的理论基础，而且对于学习内容贴近生活的物理内容学生一向表现的更有热情。

对于超重和失重，学生有一定感性和模糊的体会，但真正理解超重和失重的概念对学生而言有一定的困难。这个困难，主要来源于两个方面，首先，是物理语言简洁性而带来的误导作用，使学生认为超重是物体的重量增加了，失重是物体的重量减少了。其次，学生往往认为向上运动就是超重，而向下运动就是失重，没有真正理解超重和失重的原因。

3、设计思路：

根据学生的认知规律，和高中学生的心理特点，也为了改变学生长期的被动学习方式，培养学生自主发现问题和探索问题的能力的能力，本节课的教学采用创设情境问题，利用实验和理论探究相结合的方法，采取自主学习与小组合作学习的开放式教学法，精心设计学生活动，让学生感受超重和失重，让学生在观察、思考、提问、猜想、实验、交流、比较、归纳等一系列探究活动中亲身体验、认识生活中的超重和失重现象。整个过程中，以学生为主，教师注重学法指导：指导学生学会分析问题的思路、方法。让学生领会抓住主要因素，建构物理模型的重要性。最终在教师和学生的共同体验的基础上归纳总结得出结论。这样一系列的自身活动，实践体验，可以激发学生的学习兴趣养成动手与合作能力的提高生成学生透过现象看本质的物理意义。

4、教学目标：

1.知识与技能 

 知道超重和失重的现象，理解产生超重和失重概念及条件，能够运用牛顿运动定律分析和解决超重和失重的实际问题。

2.过程与方法 

 通过感受生活中超重和失重的现象，理解超重与失重的概念，分析解释产生超重和失重现象的原因，学会应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 

 通过自主实验和逐步探究的过程中，培养学生细心观察，勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神，激发学生对科学的兴趣和热情。

5、教学重点

①知道超重与失重的概念；

②理解产生超重、失重的条件；

6、教学难点

①超重和失重现象的本质

②会分析超重，失重和完全失重现象

7、教学器材，弹簧秤，钩码，体重计，

8、教学方法，自主探究，教师演示，亲身体验，发式教学

9、教学流程图

10、教学过程

一、导入新课

视频展示：载人卫星中的失重现象。

引入:自从人造地球卫星和宇宙飞船发生成功以来，人们经常谈到超重和失重，那么：什么是超重，什么是失重呢，本节课我们就来研究这个问题。

问题一：我们常说的重力是指什么？我们的体重计的读数，记录的又是什么？

视频展示：学生电梯中的称重实验。

学生体验：在体重计上完成下蹲和站立的实验。

学生讨论回答：我们常说的重力是指物体在地球上由于地球吸引而受到的力G=mg，我们的体重计记录的是物体对它的压力。

继续追问：不同状态下，人的重力变了吗？那体重计测量重力的原理是什么?

学生讨论回答：根据牛顿第三定律，人对体重计的压力始终等于体重计对人的支持力，当体重计和人都处于平衡状态时，人的重力等于支持力，即在平衡状态时压力等于重力，这就是体重计测量重力的原理。

总结：

物体的实际重力——实重

台秤的示数——视重。

得出超重和失重的概念：

超重：物体对悬挂物的拉力大于物体所受重力的现象。

失重：物体对悬挂物的拉力小于物体所受重力的现象。

不论超重、失重，还是完全失重，物体的实际重力都是不变的，只是“视重”改变了。

回顾课前的视频，当人对支持物的压力为“0”，即视重为“0”时的失重，我们称为“完全失重”。

感受超重失重：以学生手拖着书，自己体会书对手的压力变化为情景提出超重失重的概念，也可以让学生描述自己坐电梯，过山车等时出现的超失重的感官体验，增加学生的感性认识。

问题二：什么时候出现超重和失重现象时？

1、分组实验——感受什么是超重(失重)现象 

（1）实验内容 

在克度秤上放一个小钩码，仔细观察钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时、突然上升和突然下降时克度秤示数的变化。将实验现象填列表格：

（克度秤不够的小组，可以用弹簧秤进行体验实验）

【完成表格】

（2）分组实验，发现问题 

学生分组实验，组内讨论交流。记录实验中发现的现象，以及想知道的疑问。教师对学生的实验方式和交流问题，做出适当的反馈与评价。

【观察表格，交流讨论】：

1、上述三个问题，哪种情况超重了，哪种情况失重了？

2、为什么示数发生了变化？产生超重和失重的本质原因？

（3）猜想，然后理论分析，进行验证。

理论分析：

问题三：超重和失重的本质是什么？

2：总结实验得到：

（1）当物体具有向上的加速度时，产生超重现象；

当物体具有向下的加速度时，产生失重现象；

即：超重和失重只和物体的加速度有关，和速度大小方向都无关。

（2）完全失重：当物体具有向下的加速度，且a=g时，产生失重现象为完全失重；

（3）产生超重或失重现象时，物体的重力并没有改变，只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化。

学以致用：

演示：水瓶下落漏水停流 

演示时要注意以下几个问题： 

将底部四周戳上小孔，并给水加点颜色，这样可以让各个方向的学生看清楚现象。 

实验结果：下落时水不会从瓶底流出。

这就是为什么在太空中，宇航员连喝水的方式都很独特。

总结：我们今天在竖直方向上研究了超重和失重，但大家要知道如果物体的运动不是竖直的，但加速度在竖直方向上有分量，物体也会处于超失重状态。关于这点在以后我们学习了运动的合成和分解后我们会有更深入的认识。

当堂巩固：

例题1：

升降机以0.5m/s²的加速度匀加速上升，站在升降机里的人的质量是50kg，请通过计算分析人所处的状态。

分析题意：

1）人和升降机以共同的加速度上升，因而人的加速度是已知的，为了能够用牛顿第二定律，应该把人作为研究对象。

2）对人进行受力分析：

人在升降机中受到两个力：重力G和地板的支持里F，升降机地板对人的支持力和人对升降机地板的压力是一对作用力和反作用力，据牛顿第三定律，只要求出前者就可以知道后者。

3）取竖直向上为正方向，则F_支，a均取正值，G取负值，据牛顿第二定律得：

F_支－G＝ma

则：F_支＝G＋ma

代入数值得F_支＝515N，所以，F_压＝F_支＝515N。

当升降机静止的或做匀速直线运动时

F_压＝F_支＝mg＝500N

总结：升降机加速上升的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的重力大，处于超重。

11、板书设计

12、教学反思

人类对事物的认识都是由现象到本质，是一个不断深入的过程，对于物理概念和规律的学习也是如此。我们即不能要求学生机械的记住超重和失重现象，也不能要求学生一蹴而就掌握理解超重和失重现象，所以如何让学生真正理解超重和失重的实质是这节课的重点和难点。而实验能够突出现象，增强学生的体验感，让超重和失重的探究有理有据，让理论探究更具说服力。最终，学生在探究中获得了产生超重与失重的条件，经历了概念形成的过程。达到良好的教学效果，如能让学生更多的参与实验探究的方案实际会更有利于学生的发展。