2019-2020年高中物理 4.7超重和失重教學(xué)設(shè)計 新人教版必修1【教學(xué)設(shè)計思路】利用普通的實驗器材（彈簧秤、鉤碼）及學(xué)生隨處可見的飲料瓶、易拉罐設(shè)計一堂能夠引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)探究的新授課。本節(jié)課可以適合不同的學(xué)校，此種方法也可應(yīng)用在其它新授課中。本節(jié)課在設(shè)計時，回避了動畫演示超、失重現(xiàn)象，而是盡量讓學(xué)生親自做實驗，獲得真實的體驗。一方面可以培養(yǎng)學(xué)生求真求實的科學(xué)態(tài)度，提高自主學(xué)習(xí)的能力；另一方面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，體驗物理的研究方法。本節(jié)課從生活實際出發(fā)，設(shè)計貼近學(xué)生生活的實驗，以此為基礎(chǔ)，以探究為主線，讓學(xué)生通過實驗操作、觀察來認識物理現(xiàn)象，認知物理過程，讓學(xué)生用生活化的語言表述觀察到的超、失重現(xiàn)象，探究物理規(guī)律，再引導(dǎo)學(xué)生將生活語言轉(zhuǎn)化成科學(xué)規(guī)范的物理語言闡述物理規(guī)律。通過實驗讓學(xué)生理解并掌握物理概念與規(guī)律。經(jīng)過構(gòu)建從而獲得物理知識，形成技能，同時培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?！窘虒W(xué)目標】（一）知識與技能1通過實驗認識超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。2能運用牛頓第二、第三定律定量分析超重與失重現(xiàn)象。（二）過程與方法1經(jīng)過探究實驗發(fā)現(xiàn)超重失重現(xiàn)象，通過教師引導(dǎo)、小組討論、再實驗尋找超重失重現(xiàn)象的運動學(xué)特征。2用科學(xué)方法探究發(fā)生超重失重現(xiàn)象的條件及實質(zhì)。（三）情感、態(tài)度與價值觀1通過列舉一些身邊的超重失重例子和日常的小實驗，讓學(xué)生學(xué)會觀察生活，知道物理就在身邊。2培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，發(fā)展好奇心和求知欲，發(fā)展科學(xué)探索興趣，培養(yǎng)堅持真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?！窘虒W(xué)重點】1通過實驗探究和小組討論，理解產(chǎn)生超重失重現(xiàn)象的條件和實質(zhì)。2讓學(xué)生體會科學(xué)探究的要素：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃與設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與論證、評估和交流與合作?！窘虒W(xué)難點】1超重、失重是一種假象，它不是重力的增加或減少，而只是物體對支持物的壓力或是對懸掛物的拉力發(fā)生了變化，物體的重力依然存在且大小不變。2引導(dǎo)學(xué)生提出問題，對問題的答案提出猜想與假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。3對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和描述，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣?！窘虒W(xué)資源】多媒體播放宇航員在太空里的生活【教具】彈簧秤和鉤碼（2人一組）、演示彈簧秤、飲料瓶、易拉罐。【教學(xué)流程圖】【教學(xué)過程】將同學(xué)們分成小組，采用教師引導(dǎo)、小組討論、再實驗的方式，進行合作探究式教學(xué)。利用物理實驗現(xiàn)象啟發(fā)學(xué)生提出問題物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，正所謂“知識來源于生活，服務(wù)于生活”。（手拿易拉罐和飲料瓶）這是我們在生活中常見的易拉罐和飲料瓶，利用它們我們來做兩個有趣的小實驗（由學(xué)生演示）小實驗1：一個盛滿水的易拉罐底部有一小孔，靜止在手中時，水會流出；如果突然松手，讓易拉罐自由下落時，會觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：當(dāng)易拉罐自由下落時，水不會流出。小實驗2：一個盛滿水的飲料瓶，在底部鉆一個洞，靜止在手中時，水會流出；同學(xué)甲在講桌旁將瓶子拋給站在教室后面的同學(xué)乙，瓶子飛過同學(xué)們的頭頂，會觀察到什么現(xiàn)象？現(xiàn)象：水并沒有灑在同學(xué)們的身上。根據(jù)你觀察到的現(xiàn)象你能提出什么問題：水流出的原因是什么？水停止流出的原因又是什么？因為重力而使水對器壁產(chǎn)生了壓力，所以水會流出。實驗中重力仿佛消失了，實際上是壓力消失了。自從人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來，人們經(jīng)常談到超重和失重。讓我們來了解一下宇航員在太空里的生活吧！觀看視頻：宇宙中的超重與失重現(xiàn)象提問：1宇航員在太空中的生活和我們有什么不同？答：在太空中可以自由漂?。宦闊┖芏?，吃飯得用軟管擠，喝水得用小管吸。2為什么會這樣呢？這是超重與失重現(xiàn)象。3生活中你聽說過超重或失重嗎？乘坐電梯，在游樂園里玩過山車。4關(guān)于超重和失重你想知道一些什么呢？學(xué)生提出問題：究竟什么是超重與失重呢？猜想與假設(shè)1：超重就是重力增大了，失重就是重力消失了。制定計劃與設(shè)計實驗：分小組探究：（實驗）探究之一：既然是和重力有關(guān)的現(xiàn)象，那么請用給定器材（彈簧秤、鉤碼），設(shè)計一個實驗，得到鉤碼的重力大小。進行實驗與收集證據(jù)：教師提問：1你看到的彈簧秤讀數(shù)（直接）表示的是什么力？ 物體對彈簧的拉力視重（下定義）提醒學(xué)生：將鉤碼的重力數(shù)值紀錄在紙上G=20N2請同學(xué)們討論后回答：你是怎樣測量鉤碼重力的？利用了哪些物理規(guī)律？學(xué)生：在鉤碼靜止時讀數(shù)，彈簧秤示數(shù)即為鉤碼的重力。因為物體靜止，處于平衡狀態(tài)，由二力平衡得：G=F又因為F與F/是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律得：F=F/所以 F/= G小結(jié)：當(dāng)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，視重等于物體的重力。（實驗）探究之二：由靜止聯(lián)想到運動教師：物體運動的時候，視重會發(fā)生變化嗎？試一試（教師做出上下運動的動作及時引導(dǎo)學(xué)生）學(xué)生活動：進行實驗，觀察現(xiàn)象。分析與論證：小組內(nèi)討論后回答：1你看到了什么現(xiàn)象？與鉤碼的重力進行比較。讀數(shù)不穩(wěn)定，有時候比剛才的讀數(shù)大，有時候小。2物體的重力變了嗎？地球作用在物體上的重力并沒有變化。（實驗）探究之三：有目的的進行探究請同學(xué)們繼續(xù)剛才的實驗，想辦法使彈簧秤的讀數(shù)大于物體的重力。 學(xué)生活動：有的組使物體向上運動，有的組使物體向下運動，同學(xué)們會發(fā)現(xiàn)兩種運動情況下都可以出現(xiàn)視重大于重力的現(xiàn)象。（向上運動的開始階段；向下運動的結(jié)束階段。）注：注意觀察，如果有的同學(xué)擺動彈簧秤（圓周運動），教師要給予學(xué)生充分肯定，并告訴學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中會得到解釋。定義超重現(xiàn)象： 物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為超重現(xiàn)象。對實驗結(jié)果進行理論分析：利用多媒體課件由學(xué)生分析物體在超重時的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律得到結(jié)論。(學(xué)生到黑板上做出物體處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻加速上升狀態(tài)的受力分析圖。)提問：在描述運動的物理量（位移、速度、加速度和時間）中，用哪個物理量來描述超重現(xiàn)象更合適。進一步探究超重的實質(zhì)教師演示兩個實驗讓同學(xué)們認真觀察：實驗1：用一只手測量物體的重力，另一只手對物體施加一個向下的恒力，現(xiàn)象是物體拉彈簧的力增大了，物體仍然靜止。實驗2：在利用彈簧秤測量鉤碼重力的實驗中，水平方向移動彈簧秤，使物體具有水平加速度，現(xiàn)象是物體拉彈簧的力不變。教師提問：對觀察到現(xiàn)象進行分析，超重現(xiàn)象的特征是什么？（要讓學(xué)生充分討論，小組討論的結(jié)果要向全體同學(xué)闡述。）學(xué)生總結(jié)：物體具有豎直向上的加速度，與速度方向無關(guān)。F=m(g+a)教師：同學(xué)們認為失重現(xiàn)象怎樣定義，特征是什么？用實驗檢驗一下猜想與假設(shè)2：彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力。進行實驗與收集證據(jù)：學(xué)生進行實驗，觀察現(xiàn)象。有的同學(xué)上下移動彈簧秤；有的同學(xué)左右移動彈簧秤；記錄彈簧秤的示數(shù)（視重）與鉤碼的重力進行比較。定義失重現(xiàn)象：當(dāng)物體存在豎直向下的加速度時，它對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為失重現(xiàn)象。 板書 結(jié)論： F=m(g-a)猜想與假設(shè)3：在失重現(xiàn)象中，如果加速度a=g，則F/=？有的同學(xué)可能會想到讓彈簧秤和重物一起自由下落，教師要提醒學(xué)生這是破壞性實驗，會損壞測量工具，在設(shè)計物理實驗時要特別注意的，不能設(shè)計破壞性實驗。如何解釋易拉罐中的水為什么不再從洞中射出？分析：當(dāng)易拉罐自由下落時，易拉罐中的水處于完全失重狀態(tài)，水的內(nèi)部沒有壓力，故水不會流出。但易拉罐中水的重力仍然存在，其作用效果是用來產(chǎn)生重力加速度。定義完全失重現(xiàn)象：當(dāng)物體以加速度a =g豎直加速下降時，物體對懸掛物的拉力（或?qū)χС治锏膲毫Γ榱?，這就是“完全失重”現(xiàn)象。 F=0板書設(shè)計：超重和失重1視重：物體對彈簧的拉力（彈簧秤的示數(shù)）。2實重：物體的重力與運動狀態(tài)無關(guān)，不論物體處于超重還是失重狀態(tài)，重力不變G=mg。3超重現(xiàn)象：a豎直向上，視重>實重，F(xiàn)=m(g+a)。4失重現(xiàn)象：a豎直向下，視重<實重，F(xiàn)=m(g-a)。 5完全失重現(xiàn)象：a=g豎直向下，視重為零。課后思考題:1在生活中注意觀察，哪些是超重現(xiàn)象，哪些是失重現(xiàn)象？2體驗并觀察超、失重現(xiàn)象：在體重計上下蹲的過程中，觀察體重計的示數(shù)變化。