4.6超重和失重 教学设计-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.6超重和失重 教学设计-2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 111.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-31 18:30:50 | ||
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文档简介
人教版新教材高中物理必修第一册 第四章运动和力的关系
4.6 超重和失重教学设计
一、教材分析
超重和失重是人教版高中《物理》必修第一册第四章运动和力的关系中第 六节的内容。《课程标准》要求学生理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解 释生产生活中的有关现象、解决有关问题；通过实验，认识超重和失重现象； 建议通过各种活动，如乘坐电梯、到游乐场参与有关活动等，体验超重与失重。
从知识结构角度来看，超重和失重是运用牛顿运动定律解决具体情境下的 问题。从教材设计思路角度来看，超重和失重安排在学生学习过由受力情况确 定运动情况、从运动情况确定受力特点及共点力的平衡条件之后。这不仅有利 于学生理解和巩固牛顿三大定律，也有助于培养学生分析问题、解决问题的能 力。
二、学情分析
学习超重和失重之前，学生已经学习了牛顿三大定律和共点力的平衡，已 具备运动学及动力学的相关基础知识，对如何运用牛顿运动定律解决具体情境 下的问题有了一定的了解。但学生在分析问题时，仍会存在不足之处；不注重 分辨平衡力和相互作用力；许多同学认为物体向上运动即处于超重状态，向下 运动即处于失重状态；认为弹簧测力计的示数即为物体的重力大小。
三、学习目标
物理观念
认识超重和失重的现象，形成超重和失重的物理观念，理解超重和失重本 质，会判断超重和失重的条件。
科学思维
通过感受体验力的变化，总结超重和失重现象，运用牛顿运动定律分析超 重和失重现象发生的动力学原因，培养从实际情境中捕捉信息、发现问题并解 决问题的能力。
科学探究
通过学生分组实验、演示实验，经历探究产生超重和失重现象原因的过程， 学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
科学态度与责任
通过收集资料、分享交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应用，感 受物理与生活、社会及科学技术的相关性，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。
四、学习重点和难点
学习牛顿运动定律及应用牛顿运动定律解决问题是本章的核心内容，因此 应用规律分析超重和失重现象是本章的学习重点。
由于超重和失重现在已经演化成了生活语言，与物理学中超重和失重本来 的意义有较大的不同，因此引导学生对超重和失重的物理内涵有清晰的认识是 本节的学习难点。
五、开放式学习环境
本节课利用小组合作式桌位排列，每组六人共计四组，教学上采用 PPT
课件、视频资源、投影仪展台、图片等教学资源，实验上使用体重计、弹簧测 力计、钩码、力传感器装置等实验器材供学生合作学习解决实际问题。
六、教学流程
发现生活 解决问题
二、超重和失重现 象 活动 2 小组合作探究 学生展示 交流讨论 活动 3 力传感器上下拉 动钩码
七、教学过程
环节 教师活动 学生活动 设计意图
情景引入 感受体验 开展活动，通过投屏展示在体重计 上下蹲。 指出视重反映压力的大小。 弹簧测力计拉动钩码，引导学生关 注向上的瞬间和向下的瞬间示数的 变化。 引导学生感受体验力的变化。 分析运动阶段 学生在体重计上快速下蹲，发现示数的变化。 学生思考问题，分析重力的测量方法 方法一：G=mg 方法二：力的平衡 学生利用弹簧测力计上下拉动钩码，进行科学探究。 分析比较静止时，拉力大小等于重力。 运动时，有时大于重力，有时小于重力。 加速向上、减速向上，加速向下、减速向下 通过生活情景引入，发现问 题，激发学生的求知欲望。 利用弹簧测力计拉动钩码， 让每位学生感受力的变化， 培养学生动手操作能力。 示数变化，对现象进行分析， 引导学生思考现象背后的本 质原因，锻炼学生的思维能 力。
新课教学 合作探究 对学生进行分组，每组学生运用牛 顿运动定律合作探究一种情况。 引导学生以表格的形式进行归纳总 结 通过对表格的分析，总结超重和失 重现象 提问：超重是不是重力增加？失重 是不是重力减小呢？ 学生小组合作探究，小组同学代表进行展示。 比如： 加速向上，规定向下为正方向， mg-FT=-ma FT=m(g+a)>mg 超重 小组合作探究，培养团队协 作的精神，分组探究一种情 况，每组同学代表进行汇报， 发挥集体的力量。 利用表格帮助学生条理清晰 的进一步总结超重和失重现 象和产生的条件，提升学生 归纳概括的能力。
运动过程 速度方向 加速度方向 FT 与 mg 关系
加速向上
减速向上
显然超重和失重要满足一定的条件 加速向下
减速向下
学生总结超重和失重现象 学生对超重和失重的条件进行回答。
新课教学 合作探究 如何直观的显示呢？ 用力的传感器上下拉动钩码，大家小组合作完成实验。 对实验结果进行分析，小组同学代表展示成果。 利用数字化实验器材分析物 体对悬挂物的拉力大小与重 力比较，分析超重和失重情 况。 分组实验，学生进行科学探 究。培养学生动手操作能力， 分析问题和解决问题的能 力，对超重和失重的可视化 处理。 学生展示，帮助学生掌握超 重和失重的内涵。
发现生活 解决问题 说说乘坐垂直电梯的感受。 展示学生在校园电梯中，进行实验 电梯体重计示数变化的视频。 解决问题(例题) 示范答题 解：规定向上为正方向，根据牛顿 第 二 定 律 ， 有 FN － mg=ma FN =603N 由牛顿第三定律得： 压力 FN ′=－FN =－603N 压力大小为 603N ，方向竖直向下。 例题改编： ①如果 a=5m/s2 匀加速下降，则压 力大小 FN ′ ②如果 a=9 .8m/s2 匀加速下降，则 压力大小 FN ′ 演示完全失重现象，利用底部开孔 学生分享交流乘坐垂直电梯的感受。 认真观看学校电梯中的演示实验。 【例题】设某人的质量为 60kg，站在电梯内的水平地 板上，当电梯以 0 .25m/s2 的加速度匀加速上升时，求 人对电梯的压力。g 取 9 .8m/s2。 学生分组分别解决两种情况。 发现发生失重现象，并且 a=9 .8m/s2 匀加速下降时，压 力为 0。 我们把这种现象称为完全失重。 学生回答完全失重的含义 学生动手实验认真观察，发现自由落体时，水流不在 流出。引发思考。 学以致用，学生分享生活中 电梯里超重和失重的感受。 利用超重和失重的本质牛顿 运动定律，解决生活中的问 题。 对例题改编，学生分组解决 类似的问题，引发学生质疑 思考， 自然地分析完全失重 现象。 通过实验演示完全失重，引 发学生继续思考。 师生一起建构模型分析真实
的一瓶水，在水流出的同时， 自由 落体观察水流情况。 对这种现象建构模型，进行理论探 究。 规定向下为正方向 根据牛顿第二定律得 m1g-FN=m1a FN=0 根据牛顿第三定律得 情境中发现的问题，通过理 论推导，提升学生的科学思 维。
分享交流 期待未来 展示生活中的超重和失重现象. 航天中的超重和失重现象 师生共同总结本节内容 学生谈谈收获，畅想未来。 通过展示资料、分享收获， 了解超重和失重现象在各个 领域中的应用，提升学生的 核心素养。
作业布置 1. 乘坐电梯试着设计方案得出你对 电梯的压力，交流乘坐电梯的感受 和安全事项。 2.发现生活中的超重和失重现象，和 大家分享。 学生记录作业。 设计生活化作业，体现从生 活走向物理，从物理走向社 会的科学理念。
八、板书设计
4.6 超重和失重
一、重力的测量
G=mg 力的平衡
二、超重和失重现象
超重 FN ′>mg (FT>mg) a 向上
失重 FN ′完全失重 FN ′＝0 (FT=0) a=g
本质是牛顿运动定律的具体应用
九、教学反思
物理概念和规律的形成是由现象到本质的过程，本节课设计感受体验，在 体重计上下蹲和利用简单的实验器材，弹簧测力计和钩码，让弹簧测力计上下 拉动钩码，给予学生直观的视觉感受。学习重力的测量方法，为解释超重和失 重是和重力进行比较，而不是重力的变化做好准备，帮助学生辨析超重和失重 现象的准确含义。
学生小组合作运用牛顿运动定律探究，钩码上下运动的各个阶段，分组进 行汇报，体现学生的主体地位。从本质上对超重和失重进行分析。学以致用， 以生活中乘坐电梯为例，学生运用所学知识，分析生活中的超重和失重现象。
对例题进行改编，小组合作继续分析，过渡到完全失重现象，学生容易理解， 演示真实情景底部开口的一瓶水自由落体，分析现象，师生构建模型，进行理 论探究，培养学生的科学思维。
本节课的教学，发挥学生的主观能动性，以学生为主体，引导学生发现问题， 通过小组合作进行探究，获取超重和失重的证据，对超重和失重现象总结归纳 进行解释，学生交流分享收获，较顺利的完成了学习目标。由于想对超重和失 重的本质进行探究，课本是以在体重计上下蹲为例进行分析，这里我进行了调 整，课后应该给学生说明。演示完全失重是课后的练习，提到课堂中，也是为 了培养科学思维。
总体上来说，利用实验演示超重和失重现象，理论探究与实验结合完成科 学探究，联系生活实际和航天事业的发展，学生分享交流，畅想未来，对未来 充满期待，提升了学生的核心素养
4.6 超重和失重教学设计
一、教材分析
超重和失重是人教版高中《物理》必修第一册第四章运动和力的关系中第 六节的内容。《课程标准》要求学生理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解 释生产生活中的有关现象、解决有关问题；通过实验，认识超重和失重现象； 建议通过各种活动，如乘坐电梯、到游乐场参与有关活动等，体验超重与失重。
从知识结构角度来看，超重和失重是运用牛顿运动定律解决具体情境下的 问题。从教材设计思路角度来看，超重和失重安排在学生学习过由受力情况确 定运动情况、从运动情况确定受力特点及共点力的平衡条件之后。这不仅有利 于学生理解和巩固牛顿三大定律，也有助于培养学生分析问题、解决问题的能 力。
二、学情分析
学习超重和失重之前，学生已经学习了牛顿三大定律和共点力的平衡，已 具备运动学及动力学的相关基础知识，对如何运用牛顿运动定律解决具体情境 下的问题有了一定的了解。但学生在分析问题时，仍会存在不足之处；不注重 分辨平衡力和相互作用力；许多同学认为物体向上运动即处于超重状态，向下 运动即处于失重状态；认为弹簧测力计的示数即为物体的重力大小。
三、学习目标
物理观念
认识超重和失重的现象，形成超重和失重的物理观念，理解超重和失重本 质，会判断超重和失重的条件。
科学思维
通过感受体验力的变化，总结超重和失重现象，运用牛顿运动定律分析超 重和失重现象发生的动力学原因，培养从实际情境中捕捉信息、发现问题并解 决问题的能力。
科学探究
通过学生分组实验、演示实验，经历探究产生超重和失重现象原因的过程， 学习科学探究的方法，进一步学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
科学态度与责任
通过收集资料、分享交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应用，感 受物理与生活、社会及科学技术的相关性，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。
四、学习重点和难点
学习牛顿运动定律及应用牛顿运动定律解决问题是本章的核心内容，因此 应用规律分析超重和失重现象是本章的学习重点。
由于超重和失重现在已经演化成了生活语言，与物理学中超重和失重本来 的意义有较大的不同，因此引导学生对超重和失重的物理内涵有清晰的认识是 本节的学习难点。
五、开放式学习环境
本节课利用小组合作式桌位排列，每组六人共计四组，教学上采用 PPT
课件、视频资源、投影仪展台、图片等教学资源，实验上使用体重计、弹簧测 力计、钩码、力传感器装置等实验器材供学生合作学习解决实际问题。
六、教学流程
发现生活 解决问题
二、超重和失重现 象 活动 2 小组合作探究 学生展示 交流讨论 活动 3 力传感器上下拉 动钩码
七、教学过程
环节 教师活动 学生活动 设计意图
情景引入 感受体验 开展活动，通过投屏展示在体重计 上下蹲。 指出视重反映压力的大小。 弹簧测力计拉动钩码，引导学生关 注向上的瞬间和向下的瞬间示数的 变化。 引导学生感受体验力的变化。 分析运动阶段 学生在体重计上快速下蹲，发现示数的变化。 学生思考问题，分析重力的测量方法 方法一：G=mg 方法二：力的平衡 学生利用弹簧测力计上下拉动钩码，进行科学探究。 分析比较静止时，拉力大小等于重力。 运动时，有时大于重力，有时小于重力。 加速向上、减速向上，加速向下、减速向下 通过生活情景引入，发现问 题，激发学生的求知欲望。 利用弹簧测力计拉动钩码， 让每位学生感受力的变化， 培养学生动手操作能力。 示数变化，对现象进行分析， 引导学生思考现象背后的本 质原因，锻炼学生的思维能 力。
新课教学 合作探究 对学生进行分组，每组学生运用牛 顿运动定律合作探究一种情况。 引导学生以表格的形式进行归纳总 结 通过对表格的分析，总结超重和失 重现象 提问：超重是不是重力增加？失重 是不是重力减小呢？ 学生小组合作探究，小组同学代表进行展示。 比如： 加速向上，规定向下为正方向， mg-FT=-ma FT=m(g+a)>mg 超重 小组合作探究，培养团队协 作的精神，分组探究一种情 况，每组同学代表进行汇报， 发挥集体的力量。 利用表格帮助学生条理清晰 的进一步总结超重和失重现 象和产生的条件，提升学生 归纳概括的能力。
运动过程 速度方向 加速度方向 FT 与 mg 关系
加速向上
减速向上
显然超重和失重要满足一定的条件 加速向下
减速向下
学生总结超重和失重现象 学生对超重和失重的条件进行回答。
新课教学 合作探究 如何直观的显示呢？ 用力的传感器上下拉动钩码，大家小组合作完成实验。 对实验结果进行分析，小组同学代表展示成果。 利用数字化实验器材分析物 体对悬挂物的拉力大小与重 力比较，分析超重和失重情 况。 分组实验，学生进行科学探 究。培养学生动手操作能力， 分析问题和解决问题的能 力，对超重和失重的可视化 处理。 学生展示，帮助学生掌握超 重和失重的内涵。
发现生活 解决问题 说说乘坐垂直电梯的感受。 展示学生在校园电梯中，进行实验 电梯体重计示数变化的视频。 解决问题(例题) 示范答题 解：规定向上为正方向，根据牛顿 第 二 定 律 ， 有 FN － mg=ma FN =603N 由牛顿第三定律得： 压力 FN ′=－FN =－603N 压力大小为 603N ，方向竖直向下。 例题改编： ①如果 a=5m/s2 匀加速下降，则压 力大小 FN ′ ②如果 a=9 .8m/s2 匀加速下降，则 压力大小 FN ′ 演示完全失重现象，利用底部开孔 学生分享交流乘坐垂直电梯的感受。 认真观看学校电梯中的演示实验。 【例题】设某人的质量为 60kg，站在电梯内的水平地 板上，当电梯以 0 .25m/s2 的加速度匀加速上升时，求 人对电梯的压力。g 取 9 .8m/s2。 学生分组分别解决两种情况。 发现发生失重现象，并且 a=9 .8m/s2 匀加速下降时，压 力为 0。 我们把这种现象称为完全失重。 学生回答完全失重的含义 学生动手实验认真观察，发现自由落体时，水流不在 流出。引发思考。 学以致用，学生分享生活中 电梯里超重和失重的感受。 利用超重和失重的本质牛顿 运动定律，解决生活中的问 题。 对例题改编，学生分组解决 类似的问题，引发学生质疑 思考， 自然地分析完全失重 现象。 通过实验演示完全失重，引 发学生继续思考。 师生一起建构模型分析真实
的一瓶水，在水流出的同时， 自由 落体观察水流情况。 对这种现象建构模型，进行理论探 究。 规定向下为正方向 根据牛顿第二定律得 m1g-FN=m1a FN=0 根据牛顿第三定律得 情境中发现的问题，通过理 论推导，提升学生的科学思 维。
分享交流 期待未来 展示生活中的超重和失重现象. 航天中的超重和失重现象 师生共同总结本节内容 学生谈谈收获，畅想未来。 通过展示资料、分享收获， 了解超重和失重现象在各个 领域中的应用，提升学生的 核心素养。
作业布置 1. 乘坐电梯试着设计方案得出你对 电梯的压力，交流乘坐电梯的感受 和安全事项。 2.发现生活中的超重和失重现象，和 大家分享。 学生记录作业。 设计生活化作业，体现从生 活走向物理，从物理走向社 会的科学理念。
八、板书设计
4.6 超重和失重
一、重力的测量
G=mg 力的平衡
二、超重和失重现象
超重 FN ′>mg (FT>mg) a 向上
失重 FN ′
本质是牛顿运动定律的具体应用
九、教学反思
物理概念和规律的形成是由现象到本质的过程，本节课设计感受体验，在 体重计上下蹲和利用简单的实验器材，弹簧测力计和钩码，让弹簧测力计上下 拉动钩码，给予学生直观的视觉感受。学习重力的测量方法，为解释超重和失 重是和重力进行比较，而不是重力的变化做好准备，帮助学生辨析超重和失重 现象的准确含义。
学生小组合作运用牛顿运动定律探究，钩码上下运动的各个阶段，分组进 行汇报，体现学生的主体地位。从本质上对超重和失重进行分析。学以致用， 以生活中乘坐电梯为例，学生运用所学知识，分析生活中的超重和失重现象。
对例题进行改编，小组合作继续分析，过渡到完全失重现象，学生容易理解， 演示真实情景底部开口的一瓶水自由落体，分析现象，师生构建模型，进行理 论探究，培养学生的科学思维。
本节课的教学，发挥学生的主观能动性，以学生为主体，引导学生发现问题， 通过小组合作进行探究，获取超重和失重的证据，对超重和失重现象总结归纳 进行解释，学生交流分享收获，较顺利的完成了学习目标。由于想对超重和失 重的本质进行探究，课本是以在体重计上下蹲为例进行分析，这里我进行了调 整，课后应该给学生说明。演示完全失重是课后的练习，提到课堂中，也是为 了培养科学思维。
总体上来说，利用实验演示超重和失重现象，理论探究与实验结合完成科 学探究，联系生活实际和航天事业的发展，学生分享交流，畅想未来，对未来 充满期待，提升了学生的核心素养