《超重与失重》教学设计中学教育高中教育_中学教育-教学研究.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 超重与失重教学设计 物理源于生活高于生活，又归宿于生活。笔者以超重与失重教学为例，实现在教学活动中，让学生把生活中低层次的原始经验、素材经分析、加工，变为高层次组织活动，去获取新的知识和技能，获得情感体验，提升素养和品质。通过教学的生活化，用反思、修正、逐层递进的方式，有效地推动学生学习活动的层层深入，以实现新课标中“知识来源于生活，服务于生活”的要求。【设计思想】“高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与，乐于探索、勇于实验、勤于思考。”是新课标的要求。设计更多的探究性实验不仅符合课标中提出的“通过实验认识超重和失重现象”，也符合学生的认知规律；从生活实际出发，设计

2、贴近学生生活的实验，以此为基础，以探究为主线，让学生通过实验操作、观察来认识物理现象，认知物理过程，让学生用生活化的语言表述观察到的超、失重现象，探究物理规律，再引导学生将生活语言转化成科学规范的物理语言阐述物理规律。通过实验让学生暴露错误的前概念，理解并掌握物理概念与规律。经过构建从而获得物理知识，形成技能，同时培养学生创新精神与实践能力。为避免学生对概念的混淆，教学中不提出“实重”“视重”。【学情分析】通过前面对“牛顿第二定律”的学习，学生对解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解，但对定律的运用还不是很熟练，很难从理论上自主地得到超重、失重现象的运动学特征。学生在学习超重和失重现象时会受

3、到一些前概念的影响，容易把生活中说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈，把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”；容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。【教学目标】（一）知识与技能 1通过实验认识超重和失重现象，理解产生超重失重现象的条件和实质。2能运用牛顿第二、三定律定量分析超重与失重现象。（二）过程与方法 1经过探究实验发现超重失重现象，通过引导、小组讨沦、再实验寻找超重失重现象的运动学特征。2用科学方法探究发生超重失重现象的条件及实质。（三）情感、态度与价值观 1通过列举一些身边的超重失重例子和日常的小实验，让学生学会观察生活，知道物理就在身边。2培养学生科学探究能力

4、，激发成就感；养成学科学、爱科学、用科学的习惯；从探究中体验科学之美，体会合作的重要性。【教学策略与手段】以日常生活中的有关现象为切入点，让物理学习更贴近生活，以激发学生的兴趣。开始让学生利用弹簧秤和钩码自主探究如何测量物体的重力，并让学生明白弹簧秤的读数直接反映的是物体对弹簧秤的拉力；然后让学生“玩一玩”来发现弹簧秤的读数有时不等于物体的重力，鼓励学生设计实验探究物体超重、失重现象的运动学特征。在演示自由下落的可乐瓶没有水柱喷出时，充分挖掘实验的内涵，让学生理解水的喷出是由水的压力引起。学习必备 欢迎下载 通过放在台秤上的砝码在水平加速运动时读数不变实验，演示和例举一些并非超重失重实例，如磁

5、铁吸引铁质的砝码弹簧秤读数变大实验，进一步从不同角度让学生理解，物体超重、失重现象的运动学特征是物体有竖直方向的加速度。课外通过对“超摩擦”“失摩擦”的研究，帮助学生理解巩固研究物理问题的科学方法。【课前准备】1学生所需器材：弹簧秤、砝码。2教师所需器材：弹簧秤、砝码、物理支架、小台秤、小车、磁铁、可乐瓶、超重失重演示仪 【教学过程】一、复习引入 （复习牛顿第二定律的应用，同时为新课教学中对超重与失重的解释做理论储备。）练习：电梯以 10m/s的速度竖直匀速上升，电梯地板对站在电梯里质量为 60kg 的人的支持力为_N；如果电梯以 05m/s2的加速度加速下降，地板对人的支持力又为_N；（g取

6、 10m/s2）说明：解题时两个受力分析图（图 1）要留在黑板的右上角，为新课教学服务。二、新课教学 （实验）探究之一：（以生活情景的导入，引出物理问题）请用给定器材（弹簧秤、砝码），设计一个实验，得到砝码的重力大小。教师将各组学生得到的结论写在黑板上。问题：1你看到的弹簧秤读数（直接）表示的是下列哪个力？A物体的重力 B弹簧秤对物体的拉力 C物体对弹簧秤的拉力 D手对弹簧秤的拉力 2请学生讨论后回答：弹簧秤测量物体重力的原理（二力平衡）。小结：当物体处于静止或匀速运动时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于物体的重力。（实验）探究之二：请同学们用刚才的实验器材“玩一玩”（教师在讲玩一玩时，

7、要用体态语言提示学生，手要上下运动），看一看有什么新现象。学生：读数不稳定，有时候比刚才的读数大，有时候小。问题：1你看到的弹簧秤读数表示的是什么力？2如果用“老经验”看（教师演示，用书挡住上下振动的砝码），你认为物体的“重力”有变化吗？如何变化？3物体的重力实际上会变化吗？应该是多少？学活动中让学生把生活中低层次的原始经验素材经分析加工变为高层次组织活动去获取新的知识和技能获得情感体验提升素养和品质通过教学的生活化用反思修正逐层递进的方式有效地推动学生学习活动的层层深入以实现新课标中勤于思考是新课标的要求设计更多的探究性实验不符合课标中提出的通过实验认识超重和失重现象也符合学生的认知规律从生

8、活实际出发设计贴近学生生活的实验以此为基础以探究为主线让学生通过实验操作观察来认识物理现象认的物理语言阐述物理规律通过实验让学生暴露错误的前概念理解并掌握物理概念与规律经过构建从而获得物理知识形成技能同时培养学生创新精神与实践能力为避免学生对概念的混淆教学中不提出实重视重学情分析通过前面对牛顿学习必备 欢迎下载 小结：我们把弹簧秤的读数大于物体的重力的现象，叫做物体的超重现象，这时物体所处的状态称为超重状态；而把弹簧秤的读数小于物体的重力的现象，叫做物体的失重现象，这时物体所处的状态称为失重状态。注意，物体超重与失重时其本身的重力不变。（实验）探究之三：请同学们继续刚才的实验，想办法使弹簧秤的

9、读数小于物体的重力。（明确的要求能使学生实验更有目的性，暂时不提失重，可以降低难度，使实验更生活化。）学生 1：让物体下降。学生 2：物体匀速下降时，读数却不变化。学生 3：物体下降时，读数并不都是变小，有时读数也有变大。学生 4：物体上升时，也能看到读数变小。大家的观察很仔细，请一、二组同学让物体下降，三、四组同学让物体上升，仔细实验，观察弹簧秤的读数小于物体的重力发生在运动的哪个阶段。小结：（板书）弹簧秤的读数小于物体的重力物体下降的开始阶段或物体上升结束阶段 （理论）探究之四：上述板书是生活化语言，如何转化为简洁的物理语言。（学生比较容易将“弹簧秤的读数小于物体的重力”，转化为“物体失重

10、”。但后半句语言的转化就有些困难，教师可用下列问题引导学生探究。）启发性问题：1物体下降、上升是描述哪方面物理问题（运动）2描述运动可用哪些物理量（时间、位移、速度、加速度）3用哪个物理量比较容易描述，如何描述 小结：（板书改为）失重加速下降或减速上升。（图 2）（理论）探究之五：请你们尝试用牛顿第二定律解释物体的失重现象 一、二组同学尝试解释物体减速上升，三、四组同学尝试解释物体加速下降。对有困难的小组，教师要引导学生观察回顾图 1，及如何判断加速度的方向。（投影点评学生的练习：如图 3，mg-F=ma，F=mg-ma 拉力小于重力）探究之六：请你们猜想，物体做怎样的运动会处于超重状态，并用

11、实验验证、理论证实。（实验时，有部分学生发现，摆动物体（圆周运动）时，物体也会处于超重状态，教师要给予学生充分肯定，并告诉学生在以后的学习中会得到解释；正是由于会出现这种情况，所以在教学设计时先研究物体的失重。学活动中让学生把生活中低层次的原始经验素材经分析加工变为高层次组织活动去获取新的知识和技能获得情感体验提升素养和品质通过教学的生活化用反思修正逐层递进的方式有效地推动学生学习活动的层层深入以实现新课标中勤于思考是新课标的要求设计更多的探究性实验不符合课标中提出的通过实验认识超重和失重现象也符合学生的认知规律从生活实际出发设计贴近学生生活的实验以此为基础以探究为主线让学生通过实验操作观察来

12、认识物理现象认的物理语言阐述物理规律通过实验让学生暴露错误的前概念理解并掌握物理概念与规律经过构建从而获得物理知识形成技能同时培养学生创新精神与实践能力为避免学生对概念的混淆教学中不提出实重视重学情分析通过前面对牛顿学习必备 欢迎下载 小结：（板书）超重加速上升或减速下降，（F-mg=ma，F=mg+ma拉力大于重力）（图 4）。演示实验 1：（选自中学物理20061233-34）将滚摆沿竖直方向向上旋绕，当到达一定高度时，然后让它做自由转动下落运动。滚摆在加速下降过程中，我们可以看到杠杆左端向下倾斜，说明物体发生了失重现象。当滚摆到达最低点时，向下猛减速和向上猛地加速过程中，我们可以看到杠杆

13、左端向上倾斜，说明物体发生了超重现象。当滚摆向上减速运动时，杠杆左端又向下倾斜说明物体发生了失重现象。（1观察杠杆的平衡状况，贴近学生对超、失重的真实感受，令学生信服。2利用不等臂杠杆进行放大，使超、失重现象的展示十分明显和直观。3借助滚摆，使观察现象时的时间较长且超失重过程的转换具有连续性，学生可以连续进行观察。4利用滚摆，充分展示向下加速、向下减速、向上加速、向上减速四种不同过程所对应的超、失重现象，学生看到了直接的事实，印象深刻，突破教学难点。）问题：让学生观察板书后问，物体的超、失重是否只决定于物体的速度方向，与速度的变化（加、减速）有无关系。（要让学生充分讨论，小组讨论的结果要向全体

14、同学阐述。）小结：物体的超、失重，由物体的速度方向及速度的变化共同决定。探究之七：看来物体的超、失重现象，与物体速度的关系还相当复杂，能否有更合适的物理量（时间、位移、速度、加速度）表征呢。（小组讨论后学生能解决，教师对有困难小组要引导他们观察黑板上的受力分析图。）小结：（板书改为）超重加速度向上（F-mg=ma，F=mg+ma 拉力大于重力）失重加速度向下（mg-F=ma，F=mg-ma 拉力小于重力）演示实验 2：物体有加速度，但却不发生超、失重现象。（为了强调加速度的方向）在水平的讲台上放一辆小车，小车上放一小台秤，台秤上放有砝码，让一位学生加速推动小车，同时观察台秤读数的变化，将结果告

15、诉同学。（读数不变）问题：为什么物体有加速度了，物体怎么还不会超、失重，请认真思考。小结：物体超、失重时，要竖直方向上有加速度。演示实验 3：完全失重现象 将底部及瓶盖戳有小孔的可乐瓶装满水，让它从高处自由下落，演示水的完全失重现象。学活动中让学生把生活中低层次的原始经验素材经分析加工变为高层次组织活动去获取新的知识和技能获得情感体验提升素养和品质通过教学的生活化用反思修正逐层递进的方式有效地推动学生学习活动的层层深入以实现新课标中勤于思考是新课标的要求设计更多的探究性实验不符合课标中提出的通过实验认识超重和失重现象也符合学生的认知规律从生活实际出发设计贴近学生生活的实验以此为基础以探究为主线

16、让学生通过实验操作观察来认识物理现象认的物理语言阐述物理规律通过实验让学生暴露错误的前概念理解并掌握物理概念与规律经过构建从而获得物理知识形成技能同时培养学生创新精神与实践能力为避免学生对概念的混淆教学中不提出实重视重学情分析通过前面对牛顿学习必备 欢迎下载 演示这个实验时，教师往往只演示了装满水的可乐瓶静止在手中时，水从小孔中喷出，让它从高处自由下落时水不会流出，从而说明物体处于完全失重状态，这时a=g。这样做的后遗症是，学生不能真正理解失重的本质，往往还认为水不能流出是因为水失去了重力，这样不仅起不到巩固知识反而是反作用。演示时要注意以下几个问题：1将底部四周戳上小孔，可以让各个方向的学生

17、看清楚现象。2装满水的可乐瓶静止在手中时，反复几次用手指封住、放开瓶盖上的小孔，让学生看清楚水的流动情形，理解水不能流出不是由于没有重力，而是压力不够（大气压）。3装满水的可乐瓶静止在手中时，将手指封住瓶盖上的小孔，用另外一只手挤压瓶身，看到水流出，说明了水的流出是由于水的压力作用，并不是水的重力作用。4通过该实验让学生领会：物体的超重（失重）是由于物体对支持面的压力大于（小于）物体的重力。小结：超重加速度向上（F-mg=ma，F=mg+ma 拉力或支持力大于重力）失重加速度向下（mg-F=ma，F=mg-ma 拉力或支持力小于重力）完全失重加速度为重力加速度（mg-F=mg，F=0拉力或支持

18、力等于零）练习：1某人站在台秤的底板上，当他下蹲的过程中（课后试一试）A由于台秤的读数等于人的重力，此人下蹲的过程中他的重力不变，所以台秤的读数也不变 B此人下蹲的过程中，台秤的底板既受到人的重力，又受到人的下蹲力，所以台秤的读数将增大 C台秤的读数先增大后减小 D台秤的读数先减小后增大 2（回到引入新课时练习）问：电梯以 0.5m/s2 的加速度加速下降，电梯中的人处于 状态；人在电梯中有时感到电梯地板对人的脚底压力加大这是 现象，这时电梯是在向上做 运动或者是向下做 运动；乘电梯时，有时因为进入的人太多使电梯发出超载的警报声，这是超重现象吗？但有时正常关上门后，（老式）电梯起步时也会发出超

19、载的警报声，这是什么现象，为什么？这种现象还可能发生在什么时候？【问题研讨】学生课外要思考的问题 引审探究一：将砝码（铁质）挂在弹簧秤上，保持系统静止，这时弹簧秤的读数等于砝码的重力，将磁铁靠近砝码的底端，会发现弹簧秤的读数大于砝码的重力，那么物体是处于超重状态吗？（不是）引申探究二：用弹簧秤水平匀速拉动物体时，弹簧秤的读数等于物体受到的摩擦力，如果水平拉动物体时，弹簧秤的读数大于物体受到的摩擦力，我们假设称它为超摩擦现象，那么什么情况下会发生超摩擦现象，什么情况下会发生失摩擦现象。请同学们先进行猜测，然后设计一个实验验证。【板书设计】超重与失重 物体：超重加速度向上 学活动中让学生把生活中低

20、层次的原始经验素材经分析加工变为高层次组织活动去获取新的知识和技能获得情感体验提升素养和品质通过教学的生活化用反思修正逐层递进的方式有效地推动学生学习活动的层层深入以实现新课标中勤于思考是新课标的要求设计更多的探究性实验不符合课标中提出的通过实验认识超重和失重现象也符合学生的认知规律从生活实际出发设计贴近学生生活的实验以此为基础以探究为主线让学生通过实验操作观察来认识物理现象认的物理语言阐述物理规律通过实验让学生暴露错误的前概念理解并掌握物理概念与规律经过构建从而获得物理知识形成技能同时培养学生创新精神与实践能力为避免学生对概念的混淆教学中不提出实重视重学情分析通过前面对牛顿学习必备 欢迎下载

21、 （F-mg=ma，F=mg+ma拉力或支持力大于重力）失重加速度向下 （mg-F=ma，F=mg-ma拉力或支持力小于重力）完全失重加速度为重力加速度 （mg-F=mg，F=0 拉力或支持力等于零）【作业设计】以小组为单位，完成超摩擦、失摩擦实验，报告实验结果，并与超重、失重相比较寻找化们的异同点，写出心得体会，组与组之间相互交流。学活动中让学生把生活中低层次的原始经验素材经分析加工变为高层次组织活动去获取新的知识和技能获得情感体验提升素养和品质通过教学的生活化用反思修正逐层递进的方式有效地推动学生学习活动的层层深入以实现新课标中勤于思考是新课标的要求设计更多的探究性实验不符合课标中提出的通过实验认识超重和失重现象也符合学生的认知规律从生活实际出发设计贴近学生生活的实验以此为基础以探究为主线让学生通过实验操作观察来认识物理现象认的物理语言阐述物理规律通过实验让学生暴露错误的前概念理解并掌握物理概念与规律经过构建从而获得物理知识形成技能同时培养学生创新精神与实践能力为避免学生对概念的混淆教学中不提出实重视重学情分析通过前面对牛顿