人教版(2019)高中物理必修第一册 4.6 超重与失重 教学设计

《超重与失重》教学设计
【学习目标】
物理观念：
这一节很好的体现了课程标准“运动与相互作用观念”，通过理解超重和失重的概念，探究超重和失重的相关因素及其实质，培养学生在生活中发现问题的能力，通过观察、记录和分析得出结论的能力、实验能力和理论推导能力。以此提升学生物理核心素养。
科学思维
通过对乘坐电梯“模型建构”为竖直方向的直线运动，通过分析表格中的因素“科学推理”超重与失重的决定因素，并且用受力分析“科学论证”为什么会出现超重、失重现象，对结论合理的“质疑创新”。
科学探究
通过快速上提重物、“大力”分开书本、体验乘坐电梯、观看天宫一号失重环境、释放带重物的卡纸圆筒等情景和实验，让学生体验科学探究的过程，体会由现象到本质来研究和认识规律的过程，树立科学思维，领略实验探究和理论推导的魅力。
4、科学态度与责任
让学生感受科学之美和科学精神，经历科学探究过程，增强科学态度与责任意识，领略我国科技发展的重要成果，从而增强爱国情感和民族自豪感，体会知识对于国家富强、民族发展甚至是人类进步的重要作用。
【学习重点】
通过分析生活现象、实验验证和理论推导探究超、失重现象及其相关因素和本质。
【学习难点】
探究超重和失重现象的相关因素。
【学习方法】
“情景——问题——探究——结论——验证——应用”的学生探究式学习方法
【教学用具】
多媒体、弹簧测力计、钩码、台秤、自制小道具等。
【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，让学生有生活现象入手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“体验”和“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，同时培养学生适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
【教学过程】
引入新课
小实验（一）
演示、分组：大家将纸带连接重锤，轻轻地提起来，纸带没有断，说明纸带能承受重锤所受的重力，然后迅速上提。大家观察有什么现象。
学生实验
现象：纸带断了。
思考：为什么迅速上提纸带就断了？一定是受力变大了。
我们再用弹簧秤验证一下这个结论。
分组：我们再用弹簧秤挂上钩码，迅速上提，注意观察弹簧秤的示数。
现象：弹簧秤受力确实变大了。
结论：这两个实验说明迅速上提物体会使物体对纸带、弹簧秤的拉力变大。
小实验（二）
演示：将两本书页交叉放置，请同学们上来用力将两本书分开，无论如何努力都不能将其分开。
老师通过让书迅速下落，轻松把两本书分开。
师：要解释上面几个实验出现的奇怪想象，今天我们就来学习超重、失重。
板书：超重与失重
二、课堂推进
（一）什么是超重、失重。
师：首先我们学习什么是超重、失重。
前面我们学过用什么仪器测量物体所受的重力？
生：弹簧测力计。
师：弹簧测力计如何测量重力的？请同学回答这个问题。
生：将待测物体悬挂在弹簧测力计上，使它处于静止状态，根据二力平衡，物体所受重力与弹簧测力计对物体的拉力大小相等，弹簧测力计的示数反映了物体所受重力的大小。
师：那么物体对弹簧测力计的拉力大小上是不是一直等于重力？
师：刚才大家第一个实验，迅速上提重物，重物对纸带或者弹簧测力计的拉力不等于重力了，变大了。物理中这就是超重现象。
展示下一页PPT
教师板书：
超重 失重
G F师：我们学习了什么是超重、失重，我们进一步学习：什么情况下会出现超重、失重现象。
（二）什么情况下会出现超重、失重现象
大家仔细观看同学乘坐电梯的过程，在观看过程中注意思考以下几个问题：
乘坐电梯的过程可以抽象成什么物理模型？
乘坐电梯可以分为上升和下降两个过程来研究，每个过程运动情况可以分为几个阶段？
分析每个阶段物体的运动情况、受力情况以及状态。
认真思考并填写学习案上的表格。
运动过程 v方向 a方向 FN与G的关系 物体状态
电梯的运动过程 加速上升



匀速上升



减速上升



加速下降



匀速下降



减速下降



视频1分钟，思考1分钟，
好针对这个几个问题，小组内交换一下意见。
小组讨论2分钟，好请小组同学代表回答这个问题。
……
……
师：很好，我来提出结论，大家质疑：超重、失重现象的出现与速度方向有关。
生：不是，因为在上升过程中，速度一直向上，但是既有超重状态又有失重状态。
师：那么通过分析表格，超重、失重现象的出现与什么因素有关？
生：加速度方向。
师：你具体说一下。
生：加速度向上就是超重状态，加速度向下就是失重状态
老师板书：
超重与失重
超重 失重
G Fa 向上 a向下
（三）为什么会出现超重（失重）现象？
大家通过对超重（失重）物体的受力分析，研究超重（失重）出现的原因。
请大家在学案上规范画图，请两名同学黑板板演。
在黑板上规范学生作图，根据牛顿第二定律得出结论。
板书：
超重与失重
超重 失重
G Fa 向上 a向下
F=mg+ma F=mg-ma
通过理论推导能够直观的理解“视重”和物体所受重力的关系。
（四）超重和失重的实质
通过以上的结论可以看到超重、失重现象的实质是：物体的重力不变，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）变大或变小。
三、典型例题分析。
质量为60kg的人站在升降机内的体重计上，当升降机做下列各种运动时，求人对体重计的压力？（g=10m/s2）
（1）升降机匀速上升。
（2）升降机以0.3m/s2 的加速度加速上升。
（3）升降机以0.3m/s2 的加速度减速上升。
（4）升降机以重力加速度g加速下降。
学生规范作答，选取学生的答题纸通过投影仪投射在屏幕上，进一步规范学生作图、语言表述、逻辑严密。通过分析例题（4）引出完全失重概念。
教师播放天宫一号中的失重状态片段。
假如刚才聂海胜指令长是坐在体重计上打坐的，你认为他对体重计有没有压力呢？
当物体的加速度a=g时，F就等于零。物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的这种状态，叫做完全失重。
我们不用到太空就能体验完全失重的奇妙。
演示：将一张卡纸完成圆筒状，讲一个钩码放在圆筒中，圆筒发生形变。从空中将系统由静止释放，发现圆筒恢复了圆形。
这说明钩码处于完全失重状态，对圆筒的压力是0。
课后作业。
太空中完全失重状态下由于宇航员对支持物的压力为零，所以无法像在地面上一样用体重计测量宇航员的体重。请你根据所学知识，帮助宇航员设计一种测量体重的方案。
整体建构
六、评测练习
学案习题限时完成，落实学习内容。
七、板书设计
超重与失重
超重 失重
F>G Fa向上 a向下
F=mg+ma F=mg-ma