高中物理沪教版共同必修1 - 5．5 超重与失重教案

超 重 与 失 重

1、 设计思想
物理源于生活高于生活，又归宿于生活。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。
“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。本设计坚持以“学生发展为本”，把“探究”作为本节课的重点，重视学生知识形成的过程，使学生通过探究，体验知识形成和获取的过程、完成对知识的构建，形成技能，同时培养学生创新精神与实践能力。
教学过程中穿插着师生评价（提问）、生生评价（组间交流）以及学生自我评价（谈谈我学到了什么？）等现场的动态反馈，针对反馈情况，及时做出适切性评价和教学调整。整个教学过程均很好地体现了新课程评价理念——注重过程性与即时性评价。
二、 教材分析
1．课标要求是：“通过实验认识超重和失重现象”，要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验超重和失重。理解超重和失重产生的条件与实质。
2．本节是学生学完牛顿运动定律后，知识的迁移和应用部分，因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点。表现其一：超重和失重产生原因的分析，要用到牛顿第二、第三定律，这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解，也有助于培养学生分析问题的能力.其二，这是一个贴近日常生活的实际问题，能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化。其三，超重和失重现象与航天技术紧密联系，让学生了解我国前沿科学，意在激发学生情感价值。

三、 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，可能将超重、失重现象与牛顿运动定律知识割裂，教学中要注意引导学生，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到超重、失重只是牛顿运动定律知识的迁移与应用而已。
学生在学习超重和失重现象时会受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。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，自主学习与小组合作学习的方式，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，提高动手与合作能力，养成透过现象看本质的物理意识。


四、 教学目标
根据课标要求和具体的教学内容，特设定以下教学目标。
l、知识与技能：
(1)认识超重和失重现象；
(2)知道产生超重、失重现象的条件；
(3)能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象。
2、过程与方法：
(1)经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象。
(2)经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
3、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）了解一些我国航天技术的成就激发学生对科学的兴趣和热情。
（3）培养学生科学探究能力，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。
五、 教学重点及难点
重点：什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。
难点：(1)产生超重和失重现象的实质；
(2)运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例分析。


六、 教学策略与手段
“情景——问题——探究——结论”的学生自主探究教学模式。

七、 课前准备
分组实验：弹簧秤悬挂钩码实验（二人或四人一组）
演示实验：纸带挂重物实验

八、 教学过程
（一）趣味实验 激发悬念
演示1：在纸带的一端系挂一重物，现手提起纸带的一端，怎样做会让纸带断掉？








演示2：在教鞭的一端系挂一重物，现手握教鞭的一端，向上或向下加速平动教鞭，则见教鞭与静止时弯曲度的对比变化明显。

师：为什么会出现这种现象？
（这个实验的设计简单而巧妙，可先让同学们猜测。让人直接体验了超重又有些意料不到。）
呈现学习目标：
(1)什么是超重(失重)现象?
(2)什么样运动情况下会出现超重(失重)现象?
(3)为什么会出现超重(失重)现象?
（二）新课教学
1、分组实验——感受什么是超重(失重)现象?
（1）实验内容
如图所示，在弹簧秤下端挂一钩码，仔细观察钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时、突然上升和突然下降时弹簧秤示数的变化。将实验现象填列表格：
钩码运动状态 弹簧秤示数的变化
静止 ?
缓缓上升 ?
缓缓下降 ?
突然上升 ?
突然下降 ?
?


（2）分组实验，发现问题
教师将学生分组。学生分组实验，组内讨论交流。记录实验中发现的现象，以及想知道的疑问。教师对学生的实验方式和交流问题，做出适当的反馈与评价。
（3）提出概念
请一组同学来回答实验结果：
　　生：钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时弹簧秤读数基本不变。
　　 突然上升时，弹簧秤的读数变大。
　　 突然下降时，弹簧秤的读数变小。
师：你看到的弹簧秤读数（直接）表示的是什么力？是钩码的重力吗？
生：不是钩码的重力，应该是钩码对弹簧秤的拉力。
(教师引导学生对实验结果进行归纳总结。)
师：钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时弹簧秤读数基本不变，此时读数为钩码对弹簧秤的拉力，等于钩码的重力；突然上升时，弹簧秤的读数变大，说明此时拉力大于钩码的重力；突然下降时，弹簧秤的读数变小，说明此时拉力小于钩码的重力。
这种物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），大于物体的重力的现象，称为超重现象。
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），小于物体的重力的现象，称为失重现象。
（此环节，教学的焦点是认识超重与失重的现象。）
◆过渡语：我们认真观察到现象，还要对观察到的现象深入思考，然后提炼出自己的看法！
2、实验验证——感知什么样运动情况下会出现超重（失重）现象?
了解电梯的运动情况：电梯加速上升，电梯匀速上升，电梯减速上升，
电梯加速下降，电梯匀速下降，电梯减速下降。
再次观看：电梯里的台秤
具体任务：观察并记录超重和失重都发生在电梯运行的哪些阶段？完成表格！
（设计意图：使探究活动能有效进行）
电梯的运动情况 观察记录（超重失重） 分析猜测物理量情况
上升阶段 电梯加速上升 超重 a向上
电梯匀速上升 既不超重也不失重 a=0
电梯减速上升 失重 a向下
下降阶段 电梯加速下降 失重 a向下
电梯匀速下降 既不超重也不失重 a=0
电梯减速下降 超重 a向上







（1）回味现象，进行猜想
让学生回忆上面实验现象，大胆猜想，发生超重与失重现象可能哪些运动量有关？（学生可能会提出：速度的方向，速度的大小，加速度的方向，加速度的大小，位移大小方向等）
（2）组内讨论验证
小组内成员针对问题进行交流讨论。
讨论主题：用你们的实验方式观察，在什么样运动情况下出现超重与失重现象？此时物体运动状态到底如何？
思考题：
1 物体的超重和失重是取决于物体运动（速度）的方向吗？
② 水平方向存在加速或减速运动会产生超重和失重现象吗？如何验证？
③ 分析实验情况，得出实验结论。
（3）组间交流评价
教师据教学现场，多请几组做相互交流与评价。
（4）教师引导整合
教师在众多的交流问题中，抓住主要问题，在什么样运动情况下出现超重和失重现象？进行引导。
师：据学生交流评价和达成的共识，依次完成板书如下（副板书1）：





（5）师生达成共识：物体处于超重还是失重状态，仅由竖直方向加速度决定，与物体速度方向无关。
（此环节教学焦点是从运动特征上，深入观察实验与讨论分析，带来“量”的感受。）
3．实验探究——利用力的传感器模拟电梯运行中出现超重和失重现象?
（1）组织探究
针对分组实验，以及教师与学生一起合作利用传感器进行演示实验，并完成以下思考题。
思考题：
①超重与失重现象的本质是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿物体重力＿＿＿＿（填变或不变）
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿称为完全失重现象。
教师引导学生用牛顿运动定律的分析方法来分析问题。请小组代表上台讲解，针对学生的讲解，规范学生应用牛顿运动定律分析、解决问题的思路：假定运动（向上或向下、加速或减速）→选取研究对象进行受力分析→根据F=ma列出方程得出支持力的表达式→根据牛顿第三定律对压力的变化判断。
教师在小组代表讲解基础上，补充上环节的副板书。

探究结果：产生超重与失重现象的原因是在竖直方向上存在加速度，本质是物体对支持物的压力大小变化，物体的重力始终没有变化。
（2）结果外推
讨论：物体在失重的情况下，加速度等于重力加速度时，将会发生什么现象？
引出概念：如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，称为完全失重现象。
（3）前后呼应
小组讨论并发言，解释引入课题中的演示2（学生可能将实验方法做拓展，教师要给以适切的评价）。
（理论探究也是探究学习重要的方式之一。此环节通过学生自主理论探究，既对超重和失重现象的本质有亲身的感悟，也对超重和失重有了从现象到本质成功体验，也突破了难点。）
4．反馈应用 巩固知识
在完全失重情况下，弹簧称还能称出物体的重力吗？天平还能称出物体的质量吗？
实例：观看录像“航天员在飞船当中的失重状态剪辑”。
（教师以此为素材介绍完全失重现象的利与弊，让学生体会物理与科学的联系，感受科技离我们并不遥远，激发学习的兴趣，培养学生想象力及综合分析问题的能力。）
◆过渡语：我们从生活现象出发，学习的超重和失重现象及本质，回归生活实践，还可以解释那些现象呢？
5．丰富现象 回归实践
小组交流、讨论、举例生活实践中的超重和失重现象，代表陈述。
教师准备三个事例素材，让学生讨论并解释：（据教学时间与条件进行取舍）
实例1：例：如图所示升降机在竖直方向加速下降，加速度是2m/s2,站在升降机里人的质量是50kg，人对测力计的压力是多少？
拓展：（2）若减速上升加速度是6m/s2，人对测力计的压力是多大？
（3）在什么情况下测力计示数是0？

在学生讨论交流之后。教师播放flash帮助理解并解释现象，强化学生正确的生活体验，纠正错误的体验。
生活小游戏：利用矿泉水瓶的喷水实验，精妙之处在于做了自由落体时喷水失射演示后，教师做了一个停顿，提出问题：如果将瓶子向上抛出，会出现什么情况？让学生猜想、讨论，有不少学生认为将瓶子向上抛出，孔中一定会喷水。让学生试着理解这些话语，鼓励学生课后继续查阅自己感兴趣一些问题，如太空饮食，太空睡觉，太空悬浮冶炼等等。
　　师：生活中还有哪些“类似”的经历？
　　生：在游乐场坐过山车时，坐飞机，蹦极。。。
（教师及时捕捉学生的创新思维的火花，并正确引导，指出问题的实质。）
6．作业： P121 第4题 第6题
九、板书设计
一 究竟什么是超重现象？什么是失重现象？
超重现象：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）大于物体重力的现象叫做超重。
失重现象：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体重力的现象叫做失重。
注意：处于超重或失重状态，重力不变。
电梯的运动情况 观察记录（超重失重） 分析猜测物理量情况
上升阶段 电梯加速上升 超重 a向上
电梯匀速上升 既不超重也不失重 a=0
电梯减速上升 失重 a向下
下降阶段 电梯加速下降 失重 a向下
电梯匀速下降 既不超重也不失重 a=0
电梯减速下降 超重 a向上
二 发生超重和失重的条件？
当a向上时，发生超重
当a向下时，发生失重注意：
1、超重和失重现象与物体运动的速度方向和大小无关，只决定于物体的加速度
2 、a向上——超重 加速上升
减速下降
a向下——失重 加速下降
减速上升
















G

F

F=G+ma

G

F

F=G+ma