资源简介

人教版高中物理必修 1 第四章运动和力的关系
《超重与失重》
教学设计
《超重与失重》 教学设计
课题名称 超重与失重 授课时长 45 分钟
教 学 内 容 分 析 课程标准要求 “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者具体的 活动来了解什么是超重和失重，并且理解超重和失重产生的条件与实质。
教材分析 课题的地位和作用：《超重与失重》是人教版高中物理必修 1 第四章第六 节用牛顿运动定律解决问题(二) 的一部分内容，本部分内容是在学生学习了牛 顿运动定律相关知识后编排的，是高中物理学习过程中应用规律分析现象的典型 实例。通过它的学习，学生不仅会对牛顿运动定律有更深入、更本质的理解，而 且有助于激发学生学习物理的兴趣，培养学生分析解决实际问题的能力。 课题的知识结构：首先使学生感知生活中存在超重与失重现象，然后通过实 验探究和理论分析，巩固对牛顿运动定律内容的理解，知道超重和失重产生的条 件与实质，最后利用超重与失重知识解释生活中一些现象。
学 情 分 析 心理特点 本节课面对的是高中一年级学生，思维活跃，喜欢观察和思考，好奇 心强，具有强烈的探索精神。
知识基础 1. 学生前面已经学习了牛顿三大定律，为深入学习超重与失重打下知 识基础； 2. 学生在学习超重与失重现象时会受到一些前概念的影响，可能存在 “超重与失重就是物体自身所受重力发生变化”的错误想法，需要通 过实验探究进一步理性学习。
能力基础 1. 已体会到物理学研究问题的一些方法，如控制变量法； 2. 具备了一定的实验探究能力。
教 学 目 标 物理观念 通过与超重和失重现象的分析，应用牛顿运动定律进行解释，学 生进一步建立起运动观念和相互作用观念之间的联系
科学思维 通过感知生活中的超重与失重现象，对生活现象进行理想化的模 型抽象，然后进行科学推理，再进行模型拓展，应用到更广泛的日常 生活中，在这个过程中向学生渗透科学思维这一核心素养，建立对客 观事物本质属性、内在规律及相互关系的认识方式。
科学探究 1. 经历科学探究过程，掌握根据现象合理假设与猜想的探究方法； 2. 学会设计探究实验进一步验证猜想； 3. 能够利用实验数据分析并能归纳总结出超重与失重现象的条件。
科学态度 与责任 1. 通过日常小实验，学生学会观察生活，知道物理就在身边，激发学 生的学习兴趣； 2. 培养学生科学探究能力，激发成就感，养成学物理、爱物理、用物 理的习惯； 3. 了解航天事业对科学发展和人类进步的意义。
教学重点 什么是超重与失重及产生超重与失重现象的条件
教学难点 理解超重与失重现象的产生条件
教 学 设 计 思 路 根据课程标准提倡的自主学习、合作学习和探究学习的学习方法，本节课以 建构主义学习为教学指导思想，具体设计思路是： 趣味实验 设疑激趣 用趣味纸带实验，结合生动的语言描述，展示生活中的超重现象，激发学生 的学习兴趣。 感知现象 引出概念 通过弹簧秤和台秤的实验，感知超重与失重现象的存在，引出超重与失重的 概念。 实验探究 升华概念 设置疑难情境，用模拟升降机实验进行探究，知道超重与失重产生条件。
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学以致用，头脑风暴 进行头脑风暴，思考站在地面上是否会出现超重失重，借助手机自带传感器 物理手机工坊 (phyphox) 捕捉蹲下起立加速度的微小变化进行科学验证，再次巩 固超重失重。 学有所思 巩固提升 课堂设疑：如果电梯失控以加速度a=g向下加速运动,人对台秤的压力为多 大？ 学生自己动手计算压力等于0，引出完全失重概念。 演示水瓶实验：将水瓶向上抛出/自由落体水瓶里的水会怎样？加深对完全 失重的理解 联系科技 拓展应用 联系航天过程中宇航员的状态，应用超重与失重知识。 解答疑惑 概念巩固 用牛顿运动定律分析实验现象，解决课前问题。 课堂练习 随堂练习对所学知识加以应用，矫正错误的前概念。规范学生解题书写格 式。 课后思考 教材 (p89) 讨论交流倡导学生回归课本，用新知识解决旧问题，体现知识 的逻辑性。
教 法 与 学 法 教法：采用启发式和探究式教法，结合实验、讲解、讨论、探究等多种方法 辅助教学。 学法：学生在老师创设的物理环境中，通过合作、 自主、探究等活动主动获 取必要的感性知识，充分发挥学生的主观能动性和参与性。
教学 用具 教师演示用具：纸带、钩码、弹簧秤、模拟升降机、智能手机、多媒体设 备； 学生实验用具：纸带、钩码、表格。
重点 突出 难点 突破 本节课的重点是超重与失重定义及产生超重与失重现象的条件。首先通过弹 簧秤和台秤的实验，感知超重与失重现象的存在，引出超重与失重的概念；然后 通过设置疑难情境，用模拟升降机实验进行探究，知道产生超重与失重的条件， 让同学们进一步升华超重与失重的概念；用牛顿运动定律分析实验现象，挖掘超 重与失重的本质，整个过程围绕重点知识展开，进而突出重点。 本节课的难点是对理解超重与失重现象的条件的理解。通过模拟升降机实验， 让学生有一定的理性认识，超重与失重并不是物体本身质量发生变化，同时运用牛 顿第二定律和牛顿第三定律进行定量分析，超重与失重是物体对悬挂物的拉力或对 支持物的压力与物体所受重力相比发生了变化，突破学生对超重与失重现象的条件 的理解难点。
教学过程 设计意图和依据
趣 味 实 验 设 疑 激 趣 教师活动 学生活动 用趣味实验引 入新课内容， 能激发学生学 习兴趣和好奇 心，增强课堂 的趣味性。
演示纸带挂钩码实验：静止或匀速运动时， 纸带未断 提问问题：只用一个手，一个钩码有没有办 法把纸带拉断？ 教师根据学生的回答情况进行评价和过渡。 进一步提出问题：纸带断了是钩码变重了 吗？ 我们在这节课中寻找答案。 观 看 演 示 实 验，思考并尝试把 纸带拉断的方法。 思考并存疑。
感 知 现 象 引 出 概 念 1. 分析测力计称重时状态，引导学生解释原理。 提出问题：是不是在任何情况下，弹簧秤的 示数都能显示物体重力的大小呢？ 演示实验：将测力计迅速上提，指针会发生 上下移动吗？ 教师根据学生的回答情况进行评价和过渡。 得出结论： 有时钩码对弹簧秤的拉力超出了钩码的重 力，有时却比钩码的重力要小。 引出初步概念： 在物理学上把物体对悬挂物的拉力大于物 体所受重力的现象，称为超重，反过来把物体对 悬挂物的拉力小于物理所受重力的现象，称为失 重。 2. 分析测力计称重时状态，引导学生解释原理。 提出问题：加速上升时，弹簧秤的示数会不 会发生变化呢？ (播放视频) 教师根据学生的回答情况进行评价和过渡。 结合 日常生活 经验，进行思考并 回答问题。 记录时指针的状 态并回答问题。 初步了解概念 观察演示实验， 记录示数变化。 通过设置常 见测力计称重 场景， 提出疑 问，学生观察到 的现象与学生 头脑中前概念 形成冲突，讲授 效果好。
总结超重/失重概念： 在物理学上把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，称为超 重，反过来把物体对悬挂物的拉力(或对支持物 的压力) 小于物理所受重力的现象，称为失重。 总 结 讨 论 问 题，进一步深化知 识。 引 导 学 生 而 不是告诉学生 突 出 学 生 的 主 体地位。
实 验 探 究 升 华 概 念 实验探究：1.先展示模拟升降机，并简要介 绍装置，解释基本原理，分析升降机运动情况。 2.升降机运行，引导学生观察现象。 3. 分析实验图像和表格， 引导学生得出结 论：加速度方向向下，失重，加速度方向向向上 超重。 观 看 老 师 演 示，并思考升降机 上升，下降具体分 为哪些阶段。 思考并观察是 否 出 现 超 重 与失 重，在哪些阶段出 现。 数字化实验 系统可以实时记 录力随时间的变 化关系， 可以 帮助学生更好地 理解概念。 总 结 讨 论 问题，进一步深 化知识。
学 以 致 用 头 脑 风 暴 头脑风暴： 在电梯里会出现超重和失重，站在地面上 有没有超重和失重呢？请举例说明。 教师更具学生回答情况进行评价和过渡。 蹲下/起立，如何用科学的方法验证？ 手机软件：物理手机工坊 (phyphox) 捕捉蹲下起立加速度的微小变化。 通过手机传感器测出蹲下起立的过程，分 析超重失重与加速度方向的关系 学生思考，强化 超重失重概念 请学生参与， 体验科技的力量 联系生活实 际，体现从物 理走向生活的 教育理念。 将刚建立的超 重失重概念， 在学生头脑里 再强化。 强调要用科学 的方法验证物 理。
学 有 所 思 巩 固 提 升 课堂设疑：如果电梯失控以加速度a=g向下加 速运动,人对台秤的压力为多大？ 学生动手计算压力等于0，引出完全失重 概念。加深对失重的理解。 演示水瓶实验：将水瓶向上抛出/自由落体水 瓶里的水会怎样？ 学生动手计算 观看演示实验， 思考并存疑。 规范解题过 程，强化书写 格式同时为引 入完全失重做 铺垫。
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播放慢动作视频：加深视觉冲击 完全失重进行理论分析 ， 解释实验现 象。 回归教材 (p90) ：处于完全失重状态，一切 由于重力产生的现象都会消失。 图片展示： 王亚平首次太空课水球实验和单摆实验 强化完全失重。 学生讨论,解释观 察到的现象 联 系 生 活 中 完 全 失 重的 应 用 ， 强 化 概念理解.
联 系 科 技 展示动图：火箭发射瞬间 感 悟 超 重 与 失 重 在 科 技 中 的 应 用 。 培 养 学生 研 究 科 学的 责 任 感 ， 提 升 民 族 自 豪 感 ， 同 时 鞭 策学生。
拓 展 应 用 介绍火箭超重：载人火箭发射升空时，宇航 员会经历超重状态。超重 3 倍，一般人就会呼吸 困难，宇航员的超重可达自身重力的 9 倍，对 心脏和身体机能要求特别高。 解答疑惑，首尾呼应：现在同学们能解释为 什么猛地向上一提，纸带断了吗？ 观 察 演 示 实 验，记录示数变化。 根据所学知识解决 问题，巩固概念。 生锻炼身体。 从德育、智育、 体育三个方面 进行教育，有利 于提升学生的 物理核心素 养。
课 堂 练 习 (1) (多选)下列关于超重失重的说法正确的是( ) A.超重现象就是一种物体重力增加的现象 B.跳水运动员在空中做动作时属于失重状态 C.超重失重与加速度方向有关，加速度向上物他为超重状态，加 速度向下物体为失重状态 D.当物体处于完全失重状态时，不受重力的作用 (2) 设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。g取10 m/s2。 既突出学生的 实际应用，又结 合问题，强调规 范学生解题。
课 后 思 考 回应教材： (p89) 引导学生回归课本，用新知识解决旧问题。 体 现教 材 的逻 辑 性 ， 倡 导 学 生 回 归 课 本 ， 构建知 识 之 间 的联系。
板 书 设 计 采用条 目 式的 板书设计，提纲 挈领 、清晰明 了，帮助学生快 速掌握本节课 的重点内容和 知识框架。

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