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用牛顿运动定律解决问题（二）—超重与失重一、教学理念：以学生发展为本，注重学生的主动参与，关注学生的兴趣、个性和创造力，培养学生的创新精神和实践能力。二、教材分析：1、教材的地位和作用：超重与失重，既是牛顿运动定律的应用，又是日常生活中常见的物理现象，特别是自从人造地球卫星和载人飞船发射成功以来，人们就经常谈到超重和失重，因此，它还是当今宇宙开发和国家国防军事领域中要面临的重要问题。教材中安排这一节，既能进一步巩固学生学习过的受力分析、牛顿运动定律等知识，又能增强物理知识与日常生活、宇宙开发的联系，同时激发学生学习物理的兴趣、增强学生国防意识，培养学生爱科学、学科学、用科学的思想热情。2、教学目标：【知识与技能目标】①知道什么是超重现象、失重现象和完全失重现象；②理解产生超重现象和失重现象的原因；③培养学生运用牛顿运动定律分析问题和解决问题的能力；④通过实验锻炼学生的动手能力，提高其实验观察能力和正确表述实验现象的能力，培养学生的科学素质和研究能力；⑤培养学生运用物理规律抽象生活实际问题的建模能力。【过程与方法目标】①经历观看录像、分组实验、讨论交流的过程，观察并体验超重和失重现象；②经历探究产生超重和失重现象原因的过程，学习科学探究的方法，进一步学会运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。【情感、态度与价值观目标】①通过探究性学习活动，体会到牛顿运动定律在认识和解释自然现象中的重要作用，产生探究的成就感；②通过运用超重和失重知识解释身边物理现象，激发学习的兴趣，认识到掌握物理规律的价值；③渗透“学以致用”思想，结合我国神舟号飞船升空，增强爱国热情，增强民族自豪感，增强强国强军意识。3、重点与难点：【重点】指导学生做好实验，并由实验结论得出超重和失重现象的本质。【难点】对实验方法的理解，探索超重、失重和加速度之间的关系。三、教学策略：【教学方法】探究、讨论和讲练相结合【课时安排】1课时四、教具：体重计、弹簧秤、钩码、矿泉水瓶、多媒体课件五、教学程序：一、导入新课1.演示实验:棉线悬挂重物,用手提住,迅速向上,观察发生什么现象?提出问题：为什么手向上加速时，细线会断？是重力增大了吗？2.观看视频：升降机里的怪现象？提出问题：当升降机加速上升或减速上升时，人的体重和正常体重有什么不同？为什么会有这种怪现象？二、新课教学1．实验探究：讲台上有一体重计，怎样测你的体重？学生上讲台演示，教师强调该生在体重计上要保持静止状态。2．学生分组实验１．给你弹簧秤和重0.5Ｎ的钩码，怎样测钩码的重量？小组代表回答：先零校准弹簧秤，把钩码挂在弹簧秤上保持静止状态，视线正对刻度观察到弹簧秤示数0.5Ｎ理论分析：当弹簧秤悬挂钩码静止时，钩码受力分析如图所示由二力平衡得：Ｆ＝Ｇ由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力Ｆ′＝Ｆ＝Ｇ总结：当物体静止或匀速运动时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于物体所受重力.板书：超重和失重现象物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力，即视重大于实重的现象称为超重现象．③当弹簧秤悬挂重物加速下降时小组代表回答：观察到弹簧秤示数小于物体重力0.5Ｎ理论分析：此时钩码受力分析如图所示由牛顿第二定律得：Ｆ合＝Ｇ－Ｆ＝ｍａ故：Ｆ＝Ｇ－ｍａ由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力Ｆ′＝Ｆ＜Ｇ板书：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力，即视重小于实重的现象称为失重现象．思考：超重和失重与什么因素有关?速度？还是加速度？例1、某人站在一台秤上，当它猛地下蹲到停止的过程中的，下列说法正确的是（）A.台秤示数变大,最后等于他的重力;B.台秤示数先变小,后变大,最后等于他的重力;C.物体的重力先变小，后变大；D.物体的重力没有发生变化；思维点拨：人下蹲是怎样的一个过程？人下蹲过程分析：由静止开始向下运动，速度增加，具有向下的加速度（失重）；蹲下后最终速度变为零，故还有一个向下减速的过程，加速度向上（超重）。思考：如果人下蹲后又突然站起，情况又会怎样？例2、一个人在地面上最多能举起1000N的重物，那么他在以5m/s2向下加速的电梯中，最多能举起多重的物体？(g=10m/s2)学生上黑板做教师分析：对同一个人来说，他能提供的最大举力是一定的，因此，它在电梯里对物体的支持力也为1000N，对物体受力分析可求出F合，由牛顿第二定律可求出加速度。解：设物体的质量为m，对其受力分析如图。由牛顿第二定律：F合=mg-F=ma故：m=F/（g-a）=200Kg若在沿竖直方向做匀变速运动的电梯中，他最多能举起80kg的重物。求电梯的加速度？a=2.5m/s2方向：竖直向上3．分组实验2：弹簧秤下面挂着一个钩码，现将钩码和弹簧秤一起放手让它们自由下落。小组代表回答：观察到弹簧秤示数＝０板书：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零的现象称为完全失重。演示实验：思考：为什么塑料瓶自由下落时不流出水？重力失去了吗？小组代表回答（教师适当引导）：当塑料瓶自由下落时，瓶中的水处于完全失重状态，水的内部及水和瓶壁间都没有压力，故水不会喷出。但瓶中水的重力仍然存在，其作用效果是用来产生重力加速度。4．观看视频：杨利伟在太空航天飞机中的人和物都处于完全失重状态。在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！三、总结：超重和失重的条件及实质：（1）当物体有竖直向上的加速度时，FG（视重实重），产生超重现象。F-G=maF=G+ma（2）当物体有竖直向下的加速度时，FG（视重实重），产生失重现象。G-F=maF=G-ma（3）当物体有竖直向下的加速度且a=g时，产生完全失重现象。G-F=ma(a=g),F=0（物体发生超重和失重现象时，只与物体的加速度方向有关，而与物体的速度方向无关。）实质：物体所受的重力仍然存在，且大小不变，只是对物体的拉力F拉或压力F压与重力Ｇ的大小关系改变。四、课后探究课外实验：用一根细橡皮筋悬挂一个较重的物体，手拉橡皮筋竖直加速上升以及竖直加速下降时，手有什么感觉？怎样解释？五、作业：习题六、教学反思：１、学生自主探究时，有的学生根本不知道从哪入手，因此要求老师给予必要的引导，提示学生从运动和力这两方面去进行分析，如果疏于引导，就会拖延时间，导致后面教学被动。２、完全失重的演示实验，在这里采用矿泉水瓶自由下落，让学生观察漏水的情况，由于下落太快难于观察，本节课采用了让染红了的水射向白纸，再用实物投影帮助观察，亦可利用摄象机拍下，进行慢放，效果会更好。３、让学生体验完全失重，下落过程弹簧秤与钩码易脱节，老师要抓住这个微小环节，及时要学生分析脱开的原因。总体来说，本节课的整个教学过程是成功的，学生真正成为了学习的“主角”，他们主动地学习，积极参与问题的分析、讨论、交流、体验，在自主学习的氛围中主动学习知识，增强了自主学习的意识，不仅掌握了应学的知识，而且在实践中体会到了学习的乐趣；在自主学习的过程中，更提高了学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，提高了学生的自身素质。存在不足之处，在授课过程中语言方面还不够精炼，在今后的教学中要不断的反思与探索，走向更为成熟与完善。