4.6超重与失重 教学设计

《超重和失重》教学设计
第一部分：基本信息
学 科 物理 年 级 高一
教科书版本及章节 人民教育出版社普通高中教科书 物理必修一 第四章 第六节 超重和失重
第二部分：课时教学设计
课时及课题 第1课时 《超重和失重》
课型 新授课
1.教学内容分析
课程的知识结构：“超重与失重”是利用牛顿运动定律解决问题的一个重要特例，是高一物理学习的重难点。超重与失重属于运动与相互作用观的范畴，从运动观的角度看，可以由加速度得到超重与失重规律，从相互作用的角度看，可以由合外力的知识得到本质规律。 课程的地位和作用：超重与失重选自人教版高中物理必修一第四章第六节，它既是牛顿运动定律的应用，又是日常生活常见的物理现象，还是当今宇宙开发中面临的重要问题。对学生而言是一个重难点。通过学习，学生不仅能对牛顿运动定律有全面而深刻的认识，而且有助于培养学生分析解决问题的能力，体会到物理知识与日常生活、现代技术的联系，提升学生的核心素养。
2.学习者分析
已有的知识：学生已经学习了受力分析、牛顿运动定律的内容，并掌握了它的基本应用。 但也存在一些错误的前概念 (1)认为“失重就失去重力，因为没有重力，宇航员所以飘起来了”； 学生会认为弹簧秤的示数就是物体的重力，因此超重和失重是物体实际重力的增减； 通过速度方向判断物体是超重还是失重，并且由速度大小来判断物体超重或失重的程度。 学生学习需求：生活中坐电梯或是去游乐园玩一些项目时会感受到超重与失重现象，但是学生并不知道为什么会出现这种现象，于是对这部分知识充满好奇。 可能存在的困难：(1)学生分析问题时不明确研究对象，也不注意分辨平衡力和相互作用力； 对概念的理解还很抽象，对如何应用牛顿运动定律解决具体情境下的问题还存在困难。
3.学习目标确定
物理观念：了解超重与失重现象，理解其实质及产生条件，建立起运动和相互作用观。 科学思维：经历超重与失重的建模过程，锻炼科学建模和推理能力。 科学探究：通过实验探究超重与失重现象，锻炼科学探究能力。 科学态度与责任：了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重与失重现象
4.学习重点难点
重点：应用牛顿运动规律分析超重与失重现象，巩固解决实际情境下的动力学问题的一般过程和方法。 难点：准确理解超重和失重现象的本质，运用牛顿运动定律解决超重与失重的实际问题。
5.学习评价设计
评价方式：以学生自评为主，教师评价为辅导，对学生的学习进行全面的评价。 评价维度 核心知识评价：能了解超重与失重现象，理解其实质及产生条件， 思维发展评价：经历超重与失重的建模过程，锻炼科学建模和推理能力 价值观念培育：通过了解超重与失重在生活及航空航天领域的应用，体会知识与生活的联系，激发爱国情怀。
6.学习活动设计
教师活动 学生活动
环节一：课堂引入，认识超重与失重现象
教师活动1 播放视频：神舟十二号载人飞船成功发射 宇航员的超重耐力训练 学生活动1 观看视频并思考
活动意图说明：以时事新闻作为课堂导入，在吸引学生兴趣的同时增加爱国情怀。
环节二：情景互动，定性感受超重与失重
教师活动2 课前布置任务：乘坐电梯的任务，并让学生注意感受电梯启动过程和停止过程带给身体的感受。 课堂实验：弹簧一端挂在手上，另一端挂重物，摆动时手指有什么感受？ 问题：是不是物体的重力变了？ 学生活动2 感受生活中的超重和失重现象，思考这个过程中重力有没有发生变化。
活动意图说明:创设情景让学生自己感知超失重现象，引起学生探索的欲望。
环节三：实验探究，定量分析超重与失重
教师活动3 问1：用弹簧测力计测物体重力时， 应使物体处于什么状态？ 问2:静止时，弹簧测力计上直接显示 的是什么力？ 引出概念： 视重—物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力。 实重—物体的真实重力G=mg 学生活动3 有人说重力，有人说物体对弹簧测力计的拉力
活动意图说明：针对学生可能存在的迷思概念进行提问，及时纠正概念，为超重与失重定义的得到做好铺垫。
教师活动4 问：是不是所有情况下视重都等于实重？ 组织学生利用弹簧测力计和台秤探究视重的变化。 引出概念： 超重—视重大于重力 失重—视重小于重力 学生活动4 当测力计上下运动时，示数会发生变化。 再次明确超失重过程中重力没有发生变化。
活动意图说明:通过活动让学生对超重与失重有初步的认识，建立以实重为“参照物”的思想，观察视重的变化。
教师活动5 问：发生超重与失重现象与什么因素有关？ 组织学生进行小组合作探究。 归纳总结： 超重与失重现象与加速度方向有关，与物体运动方向无关。 超重—加速度方向向上 失重—加速度方向向下 学生活动5 猜想：与物体速度或加速度等有关 小组实验并记录数据 运动状态运动性质a方向T与G的关系超重/失重上升加速上升减速上升下降加速下降减速下降
活动意图说明:学生通过合作探究，并对数据进行分析归纳，初步建立超重与失重模型。纠正学生可能存在的超重与失重与速度方向有关的错误认识。
环节四：理论分析，利用牛顿第二定律分析超重与失重现象
教师活动6 带领学生回顾利用牛顿运动定律解决问题的一般思路 以超重现象为例分析： F-G=ma 得到：F=G+ma 超重本质：a方向向上 运动形式：向上加速或向下减速 学生自主分析失重现象 利用手机软件phyphox 测量下蹲和起立时的加速度，得到a变化图像。 学生活动6 体验并掌握运用牛顿运动定律，分析和解决实际情境下的动力学问题的一般过程和方法。 2、自主建构获取失重知识。 3、利用手机软件phyphox 测量下蹲时的加速度，根据得到的图像分析超重失重情况。
活动意图说明:在教师的引导下帮助学生巩固利用牛顿运动定律解决问题的一般思路。
环节五：巩固练习，并引入完全失重概念
教师活动7 问题一：弹簧测力计下挂着一个0.2kg的物体并以2m/s2的加速度上升时，求视重？ 问题二：若以2m/s2的加速度下降时，求视重？ 问题三：若物体下降的加速度为g时，求视重？ 引出概念：完全失重—下降时的加速度a=g 学生活动7 完成计算题，并逐步掌握完全失重的概念。 共同分析宇航员在太空中的完全失重现象。
环节六：应用提升，课堂小结
教师活动8 利用本节课内容揭秘生活中的超重和失重现象，如蹦极、跳伞等。 解密导入实验 询问学生本节课的收获，引导学生回顾这节课所学的知识 学生活动8 思考并总结所学知识。
7.板书设计
8.作业与拓展学习设计
完成3+1=3的实验原理分析。 从以下两个实践中任选一个完成。 利用Phyphox软件粗略测量电梯上升过程的加速度，并分析什么时候 处于超重状态，什么时候处于失重状态。 b.设计一个利用微小压强计来演示超重与失重现象的演示仪器。
9.特色学习资源分析、技术手段应用说明
引入部分的小实验取自抖音短视频，用学生熟悉的天平和钩码进行超重和失重的创新实验，时间短却引发学生思考。 利用手机软件Phyphox 测量下蹲和起立时的加速度，得到加速度变化图像。学生可以利用自己的手机进行实验，在巩固理论知识的同时锻炼分析数据的能力。 作业采取理论分析和动手实践的形式，且具有选择性。学生可以根据自己的情况选自相应的实践作业，在动手实践中提高问题解决能力，培养学生的STEM素养。
10.教学反思与改进
本节课通过新课引入、实验探究、理论推导、学以致用等环节，教学过程中注重学生的探索和体验，可以让学生对超重和失重现象有正确而深刻的认识。 采用课前定性感受和课堂内定量分析的形式，丰富了教学内容，加深学生的理解。 小组合作进行实验时，有的学生可能不知道从哪里“下手，此时应该提示学生自主探究的三个环节，分别从“观察拉力大小变化—分析运动情况—分析受力情况”去探究。如果疏于引导，将会拖延时间，导致教学被动。 4、在教师的引导下学生自主探究的教学中，对教师的要求更高，需要教师有更强的课堂驾御能力。如学生在实验、小组学习中，发现与交流的问题是各种各样的，教师要做适当的评价与激励，捕捉学生的瞬间思维，并将有效的教学资源加以利用，完成引导学生对超重与失重的“感受——感知——感悟”的过程。