资源简介

《超重和失重》教学设计
【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。
【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。
【教学目标】
1.物理观念：认识超重和失重现象；知道产生超重、失重现象的条件。
2.科学思维：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。
3.科学探究：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；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。
4.科学态度与责任：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；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。
【教学重难点】
1.教学重点：什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。
2.教学难点：产生超重和失重现象的实质；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。
【教学组织形式】
“情景——问题——探究——结论”的学生自主探究教学模式
【教具学具准备】
1.教具：多媒体课件、体重计、自制超重与失重演示仪、钩码、纸带、弹簧测力计等。
2.学具：铅笔、教材、草稿纸
【教学过程】
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
引入新课 2021年6月17日，我国神舟十二号飞船发射升空，聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员首次进入我们中国人自己的空间站，我们刚才看到了航天员在失重环境下的生活，怎么会形成这么有趣的现象呢？同学们想了解吗？ 学生观看视频 视频引入，激发学生的学习兴趣
演示实验1 同学们桌上有一把弹簧秤和钩码，如何测量钩码的重力？ 将待测物体悬挂在弹簧秤上，使它处于静止状态。测力计的示数反映了物体所受的重力大小。 每个学生一套实验器材，让学生充分参与到实验中来，体验向上加速减速过程，记录实验现象。
测量原理是什么？ 二力平衡。
测量重力时，对物体的运动状态有何要求吗？ 物体静止不动。
必须保持静止吗？ 物体做匀速直线运动也可以。
物体静止或保持匀速直线运动状态，这叫什么状态？ 平衡状态。
说对了！可以用平衡状态概括，如果物体处于非平衡状态，弹簧秤的示数等于物体重力吗？ 不等于（部分学生，底气不是很足）
一起看一个演示实验，观察物体匀加速运动时弹簧秤的示数。难道钩码的重力会发生变化吗？ 不会。
演示实验2 这是一个体重计，如何测人的体重，也就是质量？ 人静止在上面，体重计的示数反映的是人的体重。 分析超重失重的定性特点。
给你一体重计，你有办法让你的体重瞬间减小吗？ 学生演示下蹲和站立。
站在体重计上向下蹲，你会发现，在下蹲的过程中，体重计的示数在变化。当人静止后，保持某一数值不变。这是为什么呢？这里也有超重失重。先介绍两个概念实重：也就是物体的重力，G=mg，不随物体的运动状态而改变。只要质量不变，在同一地点，重力加速度不变，重力就不变。视重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力。视重一定等于实重吗？ 不一定。
定义 在刚才的两个实验中，我们发现，物体对支持物的压力，以及物体对悬挂物的拉力有时大于重力，有时小于重力。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。（视重>实重）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。 学生自己推导得出结论，既训练牛顿第二定律，又能自然得出超失重定义。
超重、失重生活中也经常提到。比如某同学长得很胖，其他同学就会说，“你超重了”；当我们乘车时，如果人多了，就会超载（超重）。生活中这种“超重”与我们物理上讲的概念是不是一样呢？ 不是。
现象分析 不管是超重还是失重，物体的重力并没有变化。大家想想，生活中有没有体验过超重和失重？在什么情况下体验过？ 电梯。 通过分析现象，探究出现超重与失重现象的本质。
接下来，我们去一个可工作的电梯，一起观察实验现象。完成填空：电梯向上运动体重秤示数先大于原始体重，接着等于原始体重，最后小于原始体重。电梯向下运动，体重秤示数先小于原始体重，接着等于原始体重，最后大于原始体重。为什么会出现这样的现象呢，我们一起分析：我们先了解电梯的运动情况： 观看视频：电梯里的台秤（注意观察全过程）
前面我们学过，什么时候物体做加速直线运动？ a、v同向。
什么时候物体做减速直线运动？ a、v反向。
电梯向上运动，有三个过程：加速上升，a向上，电梯匀速上升，a为0，电梯减速上升，a向下。同样，电梯向下运动，也有三个过程：加速下降，a向下，电梯匀速下降，a为0，电梯减速下降，a向上。
生活中的超失重现象 除了电梯中的超重、失重现象，你还能不能举出生活中的一些例子？播放视频：重庆万盛奥陶纪，悬崖蹦极，你敢约吗？播放视频：重庆欢乐谷，挑战跳楼机，玩的就是心玩蹦极和跳楼机，最刺激的就是自由落体的过程。 列举生活中的现象。 反馈应用，巩固知识。
完全失重 当物体处于失重状态，且a＝g 时会发生什么现象？当物体向下的加速度等于g时，物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于0的现象称为完全失重现象。
太空中的失重现象 播放视频：王亚平做太空单摆实验，小球失重做圆周运动播放视频：失重的水球，呈现球形航天器在太空轨道上绕地球或其它天体运动时，航天器内的物体将处于完全失重状态。在完全失重的状态下，下列仪器能否继续使用？ 观看视频。
学以致用 演示：水瓶下落漏水停留找一个空的矿泉水瓶，在瓶子侧面靠近底部钻一个小孔，在瓶子内部装满水，在水压作用下，水会从孔中流出来。如果让这个杯子自由下落又是什么情况呢？观察瓶子自由下落过程中，水是否从小孔处流出？演示时要注意以下几个问题：将底部四周戳上小孔，可以让各个方向的学生看清楚现象。把水染成红色，便于观察。学生观察现象。实验结果：下落时水不在存瓶底流出。 学生分析原因。水瓶静止时，由重力产生液体内部的压强使水从小孔中流出。当水瓶自由下落时，每一部分水所受的重力都使相应质量的水产生a，重力加速度，即处于完全失重状态，瓶底不存在由重力产生的液体内部压强，水不会从杯底流出。 现象明显，学生记忆深刻。
【板书设计】
超重和失重
一、重力的测量
二、超重与失重
1.实重、视重
2.超重
3.失重
三、条件
1.超重：加速度a向上
2.失重：加速度a向下
四、完全失重

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