4.6 失重和超重 课时教案（表格式）2025--2026年粤教版高中物理必修第一册

4.6《 失重和超重》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 粤教版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于粤教版高中物理必修第一册第四章“牛顿运动定律”的第六节，是牛顿第二定律在竖直方向变速运动中的具体应用。教材通过电梯中体重秤示数变化的生活实例引入失重与超重现象，引导学生从受力分析出发，结合加速度方向判断视重与实重的关系，进而建立物理模型。该节内容承上启下，既是对前几节牛顿定律知识的深化应用，也为后续学习圆周运动、天体物理中的引力问题打下基础。
学情分析
高一学生已掌握牛顿第二定律的基本形式和受力分析方法，具备初步的矢量思维能力。但对“视重”与“实重”的区分仍存在概念混淆，容易将“失重=无重力”等同理解。生活中虽有乘坐电梯时身体“变轻”或“变重”的体验，但缺乏科学解释的意识。学生的抽象思维正在发展，需借助直观实验与情境模拟帮助理解加速度与支持力之间的动态关系。教学中应注重从生活经验出发，通过实验观察、数据记录与理论推导相结合的方式突破认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 理解失重与超重的概念，能准确区分视重与实重，掌握其产生条件及本质原因。
2. 能运用牛顿第二定律分析竖直方向加速运动中的支持力变化规律，建立“加速度方向决定视重变化”的物理图景。
科学思维
1. 经历从生活现象到物理模型的抽象过程，提升建模能力；通过受力分析与运动状态关联推理，发展逻辑演绎能力。
2. 能根据实验数据归纳规律，并用数学语言（公式FN = m(g±a)）表达物理关系，实现定性与定量结合的思维跃迁。
科学探究
1. 设计并完成简易失重/超重模拟实验，学会使用弹簧测力计、钩码、手机加速度传感器等工具采集数据。
2. 在小组合作中提出假设、设计方案、操作验证、交流结论，完整经历科学探究全过程。
科学态度与责任
1. 感悟物理学对解释日常现象的强大功能，增强用科学原理解释生活的意识与信心。
2. 认识航天员训练中模拟失重环境的重要性，体会物理知识在国家科技发展中的价值，激发民族自豪感。
教学重点、难点
重点
1. 失重与超重的定义及其产生的力学条件（加速度方向）。
2. 运用牛顿第二定律进行受力分析，推导视重表达式。
难点
1. 理解“失重并非重力消失”，厘清视重与实重的本质区别。
2. 准确判断不同运动阶段（上升启动、匀速、减速；下降启动、匀速、减速）的支持力大小变化。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习
教具准备
弹簧测力计、钩码、细线、电子体重秤、滑轮装置、手机加速度传感器APP、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、电梯奇遇记——唤醒生活经验 （一）、播放视频：电梯启动与制动过程中的体重秤读数变化。
教师播放一段精心剪辑的短视频：一名同学站在电子体重秤上进入电梯，电梯上升时，屏幕显示体重数值先突然增大至75kg（原为60kg），随后恢复为60kg，最后在即将停止时降至50kg；下降过程中则相反。画面定格在数值跳动的瞬间，配以悬念音乐。
提问：“你有没有类似的经历？为什么体重秤会‘撒谎’？真的是我们变胖或变瘦了吗？”引导学生回忆自身乘坐电梯的感受——“上升时脚底发沉”“下降时肚子发飘”。
（二）、设疑激趣，引出课题。
过渡语：“正如爱因斯坦所说：‘想象力比知识更重要。’今天我们不靠想象，而要用牛顿定律揭开这个看似神秘的现象背后的科学真相。”板书课题《4.6 失重和超重》，并在黑板一侧写下“视重≠实重”六个大字，用红圈标出等号上的斜杠，强调这是本节课要破解的核心误区。 1. 观看视频，回忆自身经历。
2. 分享感受，描述“变重”“变轻”的体感。
3. 思考体重秤读数变化的原因。
4. 明确学习目标，关注核心概念辨析。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 以真实生活情境切入，利用视觉冲击与身体记忆激活学生已有经验，制造认知冲突，引发探究欲望。引用爱因斯坦名言提升课堂格调，明确本节课的思维导向——用科学原理破解表象迷惑。
实验探究
【15分钟】 一、搭建模型：弹簧测力计下的“迷你电梯” （一）、演示实验：竖直拉升钩码观察示数变化。
教师手持弹簧测力计，挂上500g钩码静止，示数稳定在4.9N。缓慢向上加速提起测力计，学生清晰看到指针瞬时偏转至约6N；保持匀速时回落至4.9N；接近顶端减速时指针又回落至约3.8N。反向操作下降过程，同样记录三段示数变化。每一步操作后暂停，邀请学生口述观察结果。
追问：“什么时候拉力大于重力？什么时候小于？这说明了什么？”引导学生初步建立“加速度向上→拉力变大”“加速度向下→拉力变小”的定性认识。
（二）、分组实验：自制“动态称重系统”。
发放实验器材包（含弹簧测力计、钩码、细线、支架），要求四人一组完成以下任务：
1. 固定测力计于铁架台，挂上钩码静止，记录初始示数G。
2. 缓慢竖直上提整个装置，使钩码获得向上的加速度，观察并记录最大示数Fmax。
3. 快速释放装置使其自由下落（下方垫软垫保护），捕捉最低示数Fmin（理想情况下接近零）。
4. 使用手机安装“Physics Toolbox Sensor Suite”APP，开启加速度传感器，同步录制运动过程，对比a-t图像与F-t变化趋势。
教师巡视指导，提醒安全事项，提示学生注意动作平稳、读数及时、数据共享。
（三）、数据分析：构建FN-a关系图。
组织各小组汇报数据，汇总典型值于PPT表格中：
运动状态加速度方向 示数变化与重力比较静止 无不变FN=mg向上加速向上增大 FN>mg 向下加速向下减小FN引导学生发现规律：支持力（或拉力）的变化始终与加速度方向一致——同向则增，反向则减。 1. 观察演示实验，记录示数变化。
2. 动手操作分组实验，分工协作完成测量。
3. 同步使用手机传感器获取加速度数据。
4. 整理数据，参与小组讨论得出初步结论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
合作有效：☆☆☆
设计意图 通过“演示+分组”双轨实验模式，确保全体学生都能直观感知力的变化。引入数字化传感器技术，实现力学与信息技术融合，提升探究精度。表格归纳强化信息整合能力，为后续理论推导提供坚实的经验支撑。
理论建构
【12分钟】 一、受力分析：从现象走向本质 （一）、构建物理模型：电梯中的人体受力图。
投影出示教材图4.6-1：人在电梯中站在体重秤上。引导学生画出受力分析图——重力G竖直向下，支持力FN竖直向上。强调“视重”即为支持力FN的大小，而“实重”是恒定不变的mg。
（二）、应用牛顿第二定律列方程。
设定向上为正方向，分三种情况推导：
1. 电梯向上加速：加速度a>0，合力向上，则FN - mg = ma FN = m(g + a) > mg → 超重
2. 电梯向下加速：加速度a<0，合力向下，则mg - FN = m|a| FN = m(g - |a|) < mg → 失重
3. 自由下落：a = g，FN = m(g - g) = 0 → 完全失重
逐行书写推导过程，边写边讲解每个符号含义，特别指出“a”是矢量，方向决定正负号。
（三）、概念精确定义。
板书定义：
- 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体重力的现象，产生条件：加速度方向向上。
- 失重：压力（或拉力）小于重力的现象，产生条件：加速度方向向下。
- 完全失重：压力（或拉力）为零，产生条件：a = g且方向向下。
强调：“重力本身并未改变！改变的是相互作用力。”配合手势模拟重力场中自由落体的小球轨迹，加深印象。 1. 绘制受力分析图，标注力的方向。
2. 参与公式推导，理解每一步逻辑。
3. 记录关键表达式与定义要点。
4. 区分视重与实重，纠正错误前概念。
评价任务 受力准确：☆☆☆
公式正确：☆☆☆
概念清晰：☆☆☆
设计意图 以受力分析为桥梁，将实验现象转化为数学语言，体现“现象—模型—规律”的科学思维路径。通过严谨的符号运算培养学生的逻辑严密性，板书定义突出关键词与条件限定，防止概念泛化。
拓展迁移
【8分钟】 一、太空之梦：中国空间站里的物理课 （一）、播放视频片段：神舟飞船发射与空间站内宇航员漂浮画面。
展示火箭升空时航天员承受数倍重力的影像资料，以及天宫课堂中王亚平老师演示水球悬浮、陀螺旋转的场景。提问：“发射时是超重还是失重？空间站里为什么能漂起来？”
引导学生分析：升空加速阶段a↑→超重；入轨后绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，舱内物体处于完全失重状态。
（二）、生活中的应用举例。
列举实例：
- 过山车俯冲瞬间：失重体验，刺激来源；
- 蹦极跳跃下落段：完全失重，享受“飞翔”感；
- 电梯设计缓冲机制：减少超重对人体影响；
- 航天员离心机训练：模拟超重环境增强耐受力。
（三）、思政融入：致敬中国航天。
讲述钱学森归国故事：“他放弃美国优渥条件，冲破重重封锁回到祖国，只为让中国人也能仰望星空。”投影展示长征系列火箭发射照片，“每一次点火升空，都是超重与意志的较量；每一次轨道运行，都是失重与梦想的共舞。” 1. 观看航天视频，感受科技魅力。
2. 分析不同情境下的力学状态。
3. 联系实际，举例说明应用场景。
4. 感悟科学家精神，增强民族自信。
评价任务 迁移应用：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
社会责任：☆☆☆
设计意图 将物理知识延伸至高科技领域，拓宽视野，激发爱国情怀。通过现实案例说明物理规律的普适性与实用性，落实“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。融入科学家事迹，实现知识传授与价值引领的统一。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化回顾 + 升华式收尾 （一）、知识结构梳理。
教师带领学生共同完成板书右侧的知识网络图：
中心词“失重与超重”→分支一“定义”（视重≠实重）→分支二“条件”（a↑→超重，a↓→失重）→分支三“公式”（FN=m(g±a)）→分支四“实例”（电梯、航天、游乐设施）。
（二）、哲理升华。
“今天我们学到的不只是两个物理术语，更是一种思维方式——当外界环境剧烈变化时，真正的‘重量’并不会轻易动摇。就像航天员在超重考验中坚守岗位，在失重环境中探索未知，人生亦如此：顺境时不骄不躁，那是‘超重’的考验；逆境中不失信念，那是‘失重’的修行。愿你们在未来的人生轨道上，无论加速还是减速，都能找准自己的‘合外力’，向着理想的星辰大海，不断前进！” 1. 跟随教师梳理知识脉络。
2. 完善笔记，形成知识体系。
3. 思考物理与人生的类比意义。
4. 感受激励，树立远大志向。
评价任务 知识整合：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
未来展望：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”双重总结，既巩固知识框架，又赋予物理概念人文内涵。将加速度与人生境遇巧妙类比，传递积极价值观，实现学科育人功能的最大化。
作业设计
一、基础巩固题
1. 判断下列情况属于超重、失重还是正常：
　(1) 电梯刚启动上升时；
　(2) 电梯匀速上升时；
　(3) 电梯快到顶层减速时；
　(4) 荡秋千经过最低点时；
　(5) 跳高运动员起跳离开地面瞬间。
2. 一个质量为60kg的人站在电梯内的体重秤上，当电梯以2m/s 的加速度加速上升时，体重秤的读数是多少千克？（取g=10m/s ）
二、能力提升题
3. 如图所示，一根轻绳悬挂一个质量为m的物体，现用手持绳另一端使其在竖直平面内做圆周运动。求物体运动到最低点和最高点时绳的拉力分别为多大？（已知速度均为v，半径为R）
4. 查阅资料，简述国际空间站为何被称为“微重力环境”而非“零重力环境”？
三、实践探究题
5. 利用手机加速度传感器APP，在乘坐电梯时录制一次完整的上下行过程，截取a-t图像，并标注各个阶段（启动、匀速、制动）的加速度方向，结合本节知识解释体重秤读数变化的原因。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. (1)超重 (2)正常 (3)失重 (4)超重 (5)超重
2. 解：FN = m(g+a) = 60×(10+2)=720N，对应质量72kg。
二、能力提升题
3. 最低点：T = mg + mv /R；最高点：T = mv /R - mg（若v≥√(gR)，否则无法完成圆周运动）
4. 因为空间站仍受地球引力作用（约为地表的90%），但由于持续自由落体运动，表现为微重力状态，并非真正无重力。
板书设计
4.6 失重和超重
[中心框] 失重与超重
　　　│
　　　├─ 定义：
　　　│　　超重：FN > mg
　　　│　　失重：FN < mg
　　　│　　完全失重：FN = 0
　　　│
　　　├─ 条件：
　　　│　　↑ a → 超重
　　　│　　↓ a → 失重
　　　│
　　　├─ 公式：
　　　│　　FN = m(g + a) （a↑）
　　　│　　FN = m(g - a) （a↓）
　　　│
　　　└─ 实例：
　　　　　　电梯升降 │ 航天飞行 │ 过山车 │ 蹦极
→ 强调：重力不变！改变的是支持力！
教学反思
成功之处
1. 情境创设真实有效，电梯视频与实验紧密结合，极大提升了学生的参与度与探究热情。
2. 数字化传感器的应用使抽象的加速度可视化，增强了证据意识，体现了现代物理教学的技术融合。
3. 将中国航天成就融入课堂，实现了知识性与思想性的有机统一，学生反响热烈。
不足之处
1. 部分学生在列牛顿第二定律方程时仍习惯忽略矢量方向，导致符号错误，需加强正方向设定训练。
2. 分组实验时间略紧，个别小组未能完成自由下落实验的数据采集，下次可提前录制示范视频辅助操作。
3. 对“微重力”概念的拓展深度不够，可预留更多时间供有兴趣的学生深入研讨。