4.6 超重和失重 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 4.6 超重和失重 教学设计（表格式） |
|
|
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 162.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-11 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
《超重和失重》教学设计
一、教学任务分析
本节课是牛顿运动定律的重要应用之一，属于力学与运动学的综合内容。通过超重与失重现象的分析，帮助学生理解视重与实重的区别，掌握加速度方向与超重、失重现象的关
系，进一步巩固牛顿第二定律的理解与应用。
学生对超重与失重有一定感性认识，但易混淆“超重即重力增加 ”“失重即重力减少 ”的误解，也易将运动方向与超失重现象简单对应。在知识储备方面，学生已掌握牛顿运动定律，能运用其解决简单动力学问题。同时学生已经具备一定的实验设计与观察能力，能使用 DIS 传感器进行简单探究实验，具备初步的分析与归纳能力。
基于以上分析，本节课采用情境导入法、实验探究法与问题驱动法相结合，以“哪吒乘电梯 ”为情境主线，通过模拟实验、数据采集、小组讨论等方式，引导学生从现象到本质。
二、教学目标
1. 物理观念
理解超重与失重的物理含义，明确视重与实重的区别。
掌握超重与失重的产生条件，理解加速度方向与超失重现象的关系。
2. 科学思维
能够运用牛顿第二定律分析电梯运动过程中力与加速度的关系。
通过表格归纳与实验数据对比，形成从现象到规律的科学推理能力。
3. 科学研究
能够设计并使用 DIS 传感器进行模拟电梯实验，收集并分析数据。
通过小组合作探究，提升实验设计与证据归纳能力。
4. 科学态度与责任
感受物理与日常生活的紧密联系，培养科学探究的兴趣。
形成严谨、实事求是的科学态度，增强合作与交流意识。
三、教学重难点
教学重点：
超重与失重的概念及其产生条件。
视重与实重的区别与联系。
1 / 7
加速度方向与超失重现象的对应关系。
教学难点：
学生易混淆“运动方向”与“超失重状态”。
完全失重现象的理解与分析。
从实验数据中归纳超重与失重的力学与运动学特征。
四、教学用具
自制模拟电梯装置、DIS 实验系统（力传感器、加速度传感器、数据采集器）、哪吒模型、多媒体课件、教学视频
五、教学流程图
六、流程图说明
环节一：新课导入——哪吒乘电梯
教师会展示一个有趣的场景：用力传感器吊起“哪吒模型”放入自制电梯中。先让学生观察电梯静止时传感器的示数，再让电梯上下运动。在这个过程中，学生会发现示数时大时小、不断变化。教师顺势提问：“为什么示数会变？是不是哪吒的‘重量’真的变了？ ”由此引出“视重”与“实重”的初步概念，并引导学生思考：到底是什么因素在影响示数？带着这个问题，我们一起进入今天的学习。
环节二：头脑风暴---分析电梯运动状态
哪吒静止时示数稳定，被电梯载着上下来回运动示数发生变化，可引导学生猜想视重发生变化可能与哪吒的运动状态有关，顺势而为设疑，引发学生思考，电梯会经历“加速上升、减速上升、加速下降、减速下降”四种典型运动状态。
环节三：理论分析——运动状态与力的关系
教师引导学生回顾牛顿第二定律，对电梯在四种运动状态下进行受力分析。学生通过公式推导，判断每种情况下加速度的方向，并进一步分析“视重”（即拉力或支持力）与“实重”（重力）的大小关系。
环节四：实验验证——模拟电梯运动
物理是一门以实验为基础的学科，不仅需要理论分析，还需要实验来佐证观点，教师再次展示电梯装置，使电梯上下运动，同时使用力传感器和加速度传感器实时采集数据。学生需要记录每种状态下传感器的读数变化，并观察加速度的方向。
2 / 7
环节五：归纳总结——形成概念与规律
在实验数据和理论分析的基础上，教师组织学生小组讨论，共同总结超重与失重的定义、产生条件及其本质。学生通过填写归纳表格，明确核心结论。
环节六：拓展延伸——认识完全失重
教师演示“打孔纸杯自由下落”实验视频：当纸杯和水一起自由下落时，水并不会从孔中流出。通过慢动作视频和受力分析，引导学生理解“完全失重”状态——此时物体与支持物之间没有挤压，视重为零。这既是理论的延伸，也是物理与生活紧密联系的生动体现。
环节七：课堂小结——构建知识体系
师生共同回顾本节课的核心内容，从“视重与实重”的区别，到“超重与失重”的判断条件，再到“完全失重”的特殊情况，形成完整的知识框架。教师强调理解本质、避免误区，并鼓励学生用今天所学的原理解释生活中更多类似现象。
七、教学过程
教 学 环 节 教师活动 学生活动 设计意图
新 课 导 入 【情境导入】“哪吒”坐电梯 1、用力传感器吊起“哪吒”放入电梯 思考 1：力传感器的示数和什么相等？ 什么状态下示数=G？ 思考 2：力传感器的示数其实测的是谁对谁的力？ 生 1 ：力传感器的 示数是哪吒的重力 生 2 ：平衡状态下 生 3 ：力传感器的 示数其实测的是哪 吒对传感器的拉 力，与传感器对哪 吒的拉力是一对相 互作用力，平衡状 态下传感器对哪吒 的拉力又与哪吒的 重力是一对平衡 力。 引导学生关注 生活，感受超 重与失重。 通过这个情境 让学生真实感 受生活中的超 重和失重现 象，了解物理 来源于生活。
3 / 7
视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小。 实重：物体受到的重力大小。 2、电梯载着哪吒开始上下加速或减速运动思考 3：在整个运动过程中，你观察到什么？力传感器的示数有什么变化？ 是谁从中作梗？带着问题进入这节课的学习。 示数不稳定来回乱跳
新 课 讲 解 一、电梯的运动状态 思考 4：在电梯运动的过程中，都有哪些运动状态？ 引导学生思考：电梯运动大致分为竖直上升阶段和竖直下落阶段 竖直上升阶段：从静止---有速度---静止 （必然经过加速上升、减速上升两个阶段）竖直下落阶段：从静止---有速度---静止 （必然经过加速下落、减速下落两个阶段）我们通过对运动状态的分析，把电梯升降分为四种运动状态。 思考 5：在 4 种不同运动状态下的加速度方向？ （引导学生通过之前所学习的 a、v 同向做加速运动，a、v 反向做减速运动，先理论推导加速度的方向） 思考 6: 在 4 种不同运动状态下，视重与重 积极思考并讨论 回顾之前学习过的运动学知识 判断四种运动状态下加速度的方向 哪吒静止时示 数稳定，被电 梯载着上下来 回运动示数发 生变化，可引 导学生猜想视 重发生变化可 能与哪吒的运 动状态有关， 顺 势 而 为 设 疑， 引发学生 思考，水到渠 成。
4 / 7
力的大小关系？ （引导学生在判断出 4 个运动过程加速度方向的基础上，根据牛顿第二定律，判断每种运动状态下视重与重力的大小关系） 二、模拟电梯实验： 用实验验证超失重过程中视重与实重的大小关系、加速度的方向 三、超重与失重 总结：①超重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。 ②失重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。 思考 7：物体在运动过程中重力是否发生变 受力分析，根据牛 二定律进行判断 观察电梯在上行和 下行过程中的图线 变化。 【讨论】在运动过 巩固加深牛二 定律。 吸引学生注意 力，提高学生 兴趣 引导学生准确 理解超重与失 重的概念。
5 / 7
化。 本质：只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变，物理实重不变。 引导学生将电梯运行过程中所分析出来的四种运动状态下对应的速度方向、加速度方向、视重与实重的大小关系填入表格 思考 8：通过分析表格，总结超重和失重在力学和运动学上分别有何特点？ （引导学生发现超重过程的加速度方向竖直向上、视重大于实重，失重过程的加速度方向竖直向下，实重大于视重） 四、完全失重 演示小实验——打孔纸杯在竖直下落时，不再流水，并播放慢动作视频。 分析原因：当水与纸杯之间存在弹力时，水会流出。以纸杯和水为一个组合体为系统，忽略空气阻力，则该系统做自由落体运动，纸杯中水也是。此时仅受重力，纸杯对水的N 为 0，根据牛顿第三定律，水对纸杯的压力为 0 ，所以水不会流出。 程中 ， 重力没有 变。 填表 总结出： 运动学特征：电梯 加速度向上时处于 超重状态，加速度 向下时处于失重状 态。 力学特征：超重状 态视重大于实重， 失重状态实重大于 视重。 观察演示实验 小组讨论 通过讨论交流 解决“超重是 重力增加，失 重 是 重 力 减 少”的误区。 通 过 探 究 实 验，培养学生 证据意识和总 结 归 纳 的 能 力。 观察实际生活 中 电 梯 的 运 动，体验生活 与 物 理 的 联 系。 通 过 观 察 实 验， 引导学生 领会超重和失 重 现 象 的 本 质，培养学生 问 题 解 决 能 力。
总 结 与 一、视重与实重 （1）视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小； （2）实重：物体受到的重力。 二、超重与失重 1. 超重 建立知识框架。 加深学生的印象。
6 / 7
结 论 （1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象； （2）产生条件：具有竖直向上的加速度。 2. 失重 （1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象； （2）产生条件：具有竖直向下的加速度； 三、完全失重：物体对支持物或悬挂物完全没有作用力的现象。
八、板书设计
超重和失重
一、视重与实重
1、视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小；
2、实重：物体受到的重力。
二、超重与失重
1. 超重
（1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象；
（2）产生条件：具有竖直向上的加速度。
2. 失重
（1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象；
（2）产生条件：具有竖直向下的加速度。
三、完全失重：物体对支持物或悬挂物完全没有作用力的现象。（a=g）
7 / 7
一、教学任务分析
本节课是牛顿运动定律的重要应用之一，属于力学与运动学的综合内容。通过超重与失重现象的分析，帮助学生理解视重与实重的区别，掌握加速度方向与超重、失重现象的关
系，进一步巩固牛顿第二定律的理解与应用。
学生对超重与失重有一定感性认识，但易混淆“超重即重力增加 ”“失重即重力减少 ”的误解，也易将运动方向与超失重现象简单对应。在知识储备方面，学生已掌握牛顿运动定律，能运用其解决简单动力学问题。同时学生已经具备一定的实验设计与观察能力，能使用 DIS 传感器进行简单探究实验，具备初步的分析与归纳能力。
基于以上分析，本节课采用情境导入法、实验探究法与问题驱动法相结合，以“哪吒乘电梯 ”为情境主线，通过模拟实验、数据采集、小组讨论等方式，引导学生从现象到本质。
二、教学目标
1. 物理观念
理解超重与失重的物理含义，明确视重与实重的区别。
掌握超重与失重的产生条件，理解加速度方向与超失重现象的关系。
2. 科学思维
能够运用牛顿第二定律分析电梯运动过程中力与加速度的关系。
通过表格归纳与实验数据对比，形成从现象到规律的科学推理能力。
3. 科学研究
能够设计并使用 DIS 传感器进行模拟电梯实验，收集并分析数据。
通过小组合作探究，提升实验设计与证据归纳能力。
4. 科学态度与责任
感受物理与日常生活的紧密联系，培养科学探究的兴趣。
形成严谨、实事求是的科学态度，增强合作与交流意识。
三、教学重难点
教学重点：
超重与失重的概念及其产生条件。
视重与实重的区别与联系。
1 / 7
加速度方向与超失重现象的对应关系。
教学难点：
学生易混淆“运动方向”与“超失重状态”。
完全失重现象的理解与分析。
从实验数据中归纳超重与失重的力学与运动学特征。
四、教学用具
自制模拟电梯装置、DIS 实验系统（力传感器、加速度传感器、数据采集器）、哪吒模型、多媒体课件、教学视频
五、教学流程图
六、流程图说明
环节一：新课导入——哪吒乘电梯
教师会展示一个有趣的场景：用力传感器吊起“哪吒模型”放入自制电梯中。先让学生观察电梯静止时传感器的示数，再让电梯上下运动。在这个过程中，学生会发现示数时大时小、不断变化。教师顺势提问：“为什么示数会变？是不是哪吒的‘重量’真的变了？ ”由此引出“视重”与“实重”的初步概念，并引导学生思考：到底是什么因素在影响示数？带着这个问题，我们一起进入今天的学习。
环节二：头脑风暴---分析电梯运动状态
哪吒静止时示数稳定，被电梯载着上下来回运动示数发生变化，可引导学生猜想视重发生变化可能与哪吒的运动状态有关，顺势而为设疑，引发学生思考，电梯会经历“加速上升、减速上升、加速下降、减速下降”四种典型运动状态。
环节三：理论分析——运动状态与力的关系
教师引导学生回顾牛顿第二定律，对电梯在四种运动状态下进行受力分析。学生通过公式推导，判断每种情况下加速度的方向，并进一步分析“视重”（即拉力或支持力）与“实重”（重力）的大小关系。
环节四：实验验证——模拟电梯运动
物理是一门以实验为基础的学科，不仅需要理论分析，还需要实验来佐证观点，教师再次展示电梯装置，使电梯上下运动，同时使用力传感器和加速度传感器实时采集数据。学生需要记录每种状态下传感器的读数变化，并观察加速度的方向。
2 / 7
环节五：归纳总结——形成概念与规律
在实验数据和理论分析的基础上，教师组织学生小组讨论，共同总结超重与失重的定义、产生条件及其本质。学生通过填写归纳表格，明确核心结论。
环节六：拓展延伸——认识完全失重
教师演示“打孔纸杯自由下落”实验视频：当纸杯和水一起自由下落时，水并不会从孔中流出。通过慢动作视频和受力分析，引导学生理解“完全失重”状态——此时物体与支持物之间没有挤压，视重为零。这既是理论的延伸，也是物理与生活紧密联系的生动体现。
环节七：课堂小结——构建知识体系
师生共同回顾本节课的核心内容，从“视重与实重”的区别，到“超重与失重”的判断条件，再到“完全失重”的特殊情况，形成完整的知识框架。教师强调理解本质、避免误区，并鼓励学生用今天所学的原理解释生活中更多类似现象。
七、教学过程
教 学 环 节 教师活动 学生活动 设计意图
新 课 导 入 【情境导入】“哪吒”坐电梯 1、用力传感器吊起“哪吒”放入电梯 思考 1：力传感器的示数和什么相等？ 什么状态下示数=G？ 思考 2：力传感器的示数其实测的是谁对谁的力？ 生 1 ：力传感器的 示数是哪吒的重力 生 2 ：平衡状态下 生 3 ：力传感器的 示数其实测的是哪 吒对传感器的拉 力，与传感器对哪 吒的拉力是一对相 互作用力，平衡状 态下传感器对哪吒 的拉力又与哪吒的 重力是一对平衡 力。 引导学生关注 生活，感受超 重与失重。 通过这个情境 让学生真实感 受生活中的超 重和失重现 象，了解物理 来源于生活。
3 / 7
视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小。 实重：物体受到的重力大小。 2、电梯载着哪吒开始上下加速或减速运动思考 3：在整个运动过程中，你观察到什么？力传感器的示数有什么变化？ 是谁从中作梗？带着问题进入这节课的学习。 示数不稳定来回乱跳
新 课 讲 解 一、电梯的运动状态 思考 4：在电梯运动的过程中，都有哪些运动状态？ 引导学生思考：电梯运动大致分为竖直上升阶段和竖直下落阶段 竖直上升阶段：从静止---有速度---静止 （必然经过加速上升、减速上升两个阶段）竖直下落阶段：从静止---有速度---静止 （必然经过加速下落、减速下落两个阶段）我们通过对运动状态的分析，把电梯升降分为四种运动状态。 思考 5：在 4 种不同运动状态下的加速度方向？ （引导学生通过之前所学习的 a、v 同向做加速运动，a、v 反向做减速运动，先理论推导加速度的方向） 思考 6: 在 4 种不同运动状态下，视重与重 积极思考并讨论 回顾之前学习过的运动学知识 判断四种运动状态下加速度的方向 哪吒静止时示 数稳定，被电 梯载着上下来 回运动示数发 生变化，可引 导学生猜想视 重发生变化可 能与哪吒的运 动状态有关， 顺 势 而 为 设 疑， 引发学生 思考，水到渠 成。
4 / 7
力的大小关系？ （引导学生在判断出 4 个运动过程加速度方向的基础上，根据牛顿第二定律，判断每种运动状态下视重与重力的大小关系） 二、模拟电梯实验： 用实验验证超失重过程中视重与实重的大小关系、加速度的方向 三、超重与失重 总结：①超重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重（overweight）现象。 ②失重：物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重（weightlessness）现象。 思考 7：物体在运动过程中重力是否发生变 受力分析，根据牛 二定律进行判断 观察电梯在上行和 下行过程中的图线 变化。 【讨论】在运动过 巩固加深牛二 定律。 吸引学生注意 力，提高学生 兴趣 引导学生准确 理解超重与失 重的概念。
5 / 7
化。 本质：只是拉力(或支持力)的增大或减小，是“视重”的改变，物理实重不变。 引导学生将电梯运行过程中所分析出来的四种运动状态下对应的速度方向、加速度方向、视重与实重的大小关系填入表格 思考 8：通过分析表格，总结超重和失重在力学和运动学上分别有何特点？ （引导学生发现超重过程的加速度方向竖直向上、视重大于实重，失重过程的加速度方向竖直向下，实重大于视重） 四、完全失重 演示小实验——打孔纸杯在竖直下落时，不再流水，并播放慢动作视频。 分析原因：当水与纸杯之间存在弹力时，水会流出。以纸杯和水为一个组合体为系统，忽略空气阻力，则该系统做自由落体运动，纸杯中水也是。此时仅受重力，纸杯对水的N 为 0，根据牛顿第三定律，水对纸杯的压力为 0 ，所以水不会流出。 程中 ， 重力没有 变。 填表 总结出： 运动学特征：电梯 加速度向上时处于 超重状态，加速度 向下时处于失重状 态。 力学特征：超重状 态视重大于实重， 失重状态实重大于 视重。 观察演示实验 小组讨论 通过讨论交流 解决“超重是 重力增加，失 重 是 重 力 减 少”的误区。 通 过 探 究 实 验，培养学生 证据意识和总 结 归 纳 的 能 力。 观察实际生活 中 电 梯 的 运 动，体验生活 与 物 理 的 联 系。 通 过 观 察 实 验， 引导学生 领会超重和失 重 现 象 的 本 质，培养学生 问 题 解 决 能 力。
总 结 与 一、视重与实重 （1）视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小； （2）实重：物体受到的重力。 二、超重与失重 1. 超重 建立知识框架。 加深学生的印象。
6 / 7
结 论 （1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象； （2）产生条件：具有竖直向上的加速度。 2. 失重 （1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象； （2）产生条件：具有竖直向下的加速度； 三、完全失重：物体对支持物或悬挂物完全没有作用力的现象。
八、板书设计
超重和失重
一、视重与实重
1、视重：物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大小；
2、实重：物体受到的重力。
二、超重与失重
1. 超重
（1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体所受重力的现象；
（2）产生条件：具有竖直向上的加速度。
2. 失重
（1）定义：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象；
（2）产生条件：具有竖直向下的加速度。
三、完全失重：物体对支持物或悬挂物完全没有作用力的现象。（a=g）
7 / 7