人教版（2019）高中物理必修第一册4.6超重和失重教学设计.docx

4.6 超重和失重教材分析：超重和失重是普通高中物理课程标准（2017年版）必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主题下的内容，课程标准要求为：“通过实验，认识超重和失重现象。”教学中可以通过各种活动，例如乘坐电梯、到游乐场参与有关游乐活动等，体验失重与超重.普通高中物理课程标准(2017年版)解读对该条目的解读为：“在用牛顿运动定律解决问题的教学中(包括超重与失重)，要重视让学生体会用牛顿运动定律解决问题的思路，逐步形成运动与相互作用观念，以牛顿运动定律为知识载体，提升物理素养水平。”本节注重学生学习超重和失重的体验和发现过程，通过称量体重人下蹲过程，引发疑问，强调学生的参与、体验与思考。教材以测量重力的方法为铺垫，为后续利用体重计寻找失重和超重的条件搭建台阶。接着，引导学生利用牛顿运动定律对体重计上的人进行分析，根据体重计示数和重力关系，介绍超重现象和失重现象，运用牛顿运动定律解释超重和失重的本质.最后介绍超重和失重现象在许多领域的应用，深化对超重和失重的认识.学情分析：称量体重是生活中的一个常见现象，学生看到人在体重计上运动或下蹲、站起时体重计的示数发生变化，只有人静止不动时，此时的示数才等于人的体重.这种生活经验没有上升为理性认为，其中包含直观的认识、甚至学生存在一些不正确的看法.这种生活经验加以巧妙地运用，可以作为超重和失重教学的生长点，对学生原有的认知加以改进、转换、升华，用牛顿运动定律解释称体重现象，上升为理性认识.学生已经熟练牛顿运动定律的应用，从受力确定运动以及从运动确定受力，理论知识的具备使得学生能理解超重和失重的含义、超重和失重的条件以及解释超重和失重现象。教学目标：1.学生通过体验或实验，认识超重和失重现象.2.学生能应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力.3.学生查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任.教学重点：应用牛顿运动定律分析超重和失重现象教学难点：清晰认识超重和失重的物理内涵教学方法：实验探究法、讲授法、启发式教学教学过程：(一)新课引入复习回顾教材67页“练习与应用”第1题.一个物体静止地放在台式弹簧秤上，试证明物体对弹簧秤的压力大小等于物体所受的重力大小。证明时，请在图上标出所涉及的力.图 1师：为什么物体静止时，弹簧秤的示数等于物体重力大小？生：物体静止，处于平衡状态，物体的重力G和弹簧秤的弹力F是一对平衡力，那么G=F。根据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的压力F '=F。那么对弹簧秤的压力F '=G。弹簧秤的示数是物体对弹簧程的压力大小，所以弹簧秤的示数等于物体重力大小.师：分析得很详细!在这里用到了共点力平衡条件和牛顿第三定律知识.(二)讲授新课1. 重力的称量 (a)测量重力装置(b)一对平衡力(c)牛顿第三定律图 2 测量重力原理测量原理：共点力平衡条件：F=G 牛顿第三定律：F '=F由两式得：F '=G师：测量重力时，对物体的运动状态有何要求吗？生：物体静止不动.师：必须保持静止吗？生(部分)：物体做匀速直线运动也可以.师：物体静止或保持匀速直线运动状态，这叫什么状态？生：处于平衡状态.师：说对了！可以用平衡状态概括.如果物体处于非平衡状态，弹簧秤的示数等于物体重力吗？生：不等于.(部分学生，底气不是很足.)师：一起看一个演示实验，观察物体匀加速运动时弹簧秤的示数.2. 超重和失重演示实验：教师播放演示实验视频资源.一本物理学手册书籍放在台式弹簧秤上，由静止释放弹簧秤.图 3 演示实验注：本实验视频为空中课堂视频资源截图，视频资源可以从央视网下载.学生活动：弹簧秤静止时，观察弹簧秤的示数.释放后，弹簧秤运动过程中，弹簧秤的示数有何变化？师：同学们观察到什么现象？生1：弹簧秤静止时，弹簧秤有一个示数.释放后，弹簧秤示数变小，下落过程中，示数为零.师：其他同学看到的现象相同吗？生2：下降过程中，弹簧秤指针来回摆动了，没有立即指示在零的位置.师：大家观察的很仔细，释放后，弹簧秤指针减小，由于具有惯性，当指针摆到零位置时并没有立即停下，而是摆到另一侧.但是从视频中可以看出，最后稳定时，指针停在了0的位置.指针指在0的位置，书籍对台称的压力是多少？生：压力为零.师：我们将物体对支撑物的压力称为视重.当物体处于非平衡状态，视重不再等于物体的重力大小.若视重小于物体的重力，这种现象称为失重；若视重大于物体受到的重力，称为超重现象.（教师板书超重和视重）.问题：何时物体发生超重？何时发生失重？情境：人站在放在电梯内的一个台秤上.某时刻电梯加速下降，加速度大小为a.试求出大小台秤的示数，并与重力大小比较.图 4学生活动：建立情境叙述的物理模型，根据牛顿第二定律和第三定律列方程求解人对台秤的压力大小.教师活动：教师在班级巡视，对学困生个别帮助指导.师：根据牛顿第二定律和第三定律，得到人对台秤的压力FN'=mg-ma<mg，压力比重力小，发生失重.若电梯缆绳突然断裂，此时电梯、人均做自由落体运动，a=g，压力为零，这种称为完全失重.若电梯减速下降，即加速度向上，则有FN'=mg+ma>mg，称为超重.师：请同学们结合推导过程，物体超重和失重的条件是什么？生：当物体加速度向上时，发生超重；加速度向下时，发生失重.师：发生超重或失重，物体的重力变了吗？生：重力不变.师：物体的重力G=mg.只要质量不变，在同一地点，重力加速度不变，重力就不变.超重和失重，并不是物体的重力增加或减少了，只是表示对支撑物的压力大于物体重力或小于物体重力的现象.演示实验2(a)将两个重锤用胶带连在一起，用一条纸带将两个重锤悬吊保持静止.纸带的拉力等于两个重锤的重力大小.(b)用纸带悬挂一个重锤.将重锤从一个高度处由静止释放，使得纸带无张力，释放重锤后，纸带断裂.师：为什么悬挂一个重锤，纸带反而断了呢？(给学生2分钟时间思考.)生1：发生了超重现象.师：能不能详细地说明如何超重的？生1：说不清楚.师：哪位同学能详细解释下？学生分析不清楚，无法清晰表达，不敢作答.师：纸带做什么运动？生：自由落体运动.师：一直做自由落体运动吗？生：先做自由落体运动，直到纸带变直，出现张力.师：纸带拉直后，重锤做什么运动？加速度方向向哪儿？生：做减速运动，加速度向上.师：在减速运动过程中，纸带对重锤的拉力等于一个重锤的重力吗？生：不等于，加速度向上，拉力大于重力.师：大家说得很正确.纸带拉直后，由于纸带长度不变，重锤中间要做一个减速运动，加速度向上，加速度数值很大，那么纸带中的张力很大.张力超过纸带能承受的最大张力，纸带就断了。3. 超重和失重的应用教师介绍在火箭发射时超重现象和返回舱减速返回时的超重现象.播放太空课堂中的完全失重视频，通过完全失重时的奇妙现象激发学生的好奇心.图 5 超重现象人下蹲过程的失重和超重. 图 6 人下蹲过程板书设计：4.6 超重和失重一、重力的测量二力平衡 牛顿第三定律二、超重和失重1.视重2.超重：视重大于重力失重：视重小于重力完全失重：视重为03.物理原理mg-FN=ma FN'=FN超重条件：加速度a向上，失重条件：加速度a向下重力G=mg不变教学反思：要让学生明确超重和失重的准确含义，不要被字面意思误导，超重和失重的原理教学要让学生自己根据牛顿第二定律推导，学习用牛顿运动定律解释超重和失重的原理，建立对超重和失重的正确理解.对于演示实验2，要留出时间让学生表达自己的观点，用所学知识解释观察到的实验现象，体现出学生的学习主体性，教师要相信学生能做得很好，学会耐心、学会等待.7