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《超重与失重》教学设计意图一、知识体系的分析超重与失重，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，它还是当今宇宙开发中面临的重要问题。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、培养学生爱科学、学科学、用科学的思想热情。超重、失重对学生而言并不陌生，但易受平时不太科学的感性认识的误导，有些学生会误认为超重（或失重）就是物体重量的增加（或减少），向上运动时就超重，向下运动时就失重，没有真正理解超重与失重的本质。因此本节课要帮助学生正确理解超重和失重现象，并且运用超重和失重现象来解决一些实际问题。二、教学环节设计本节课先是用两个生活中的超重、失重的例子引入课题，贴近学生的生活，激起学生强烈的兴趣。从生活中的例子引入课题后，接着实验探究、理论探究，最后大量分析生活中的超重、失重现象，立足于学以致用，这体现了一个教学理念——从生活走向物理，从物理走向社会，让学生体会到物理就在身边。强调观察是学习物理的一种研究基本方法，是学生实验探究的一种方法。本节课用了模拟电梯和压力传感器及朗威DISLab软件来研究超重、失重的条件，帮助学生建立生动活泼的场景，利于学生观察和分析。重视培养学生的观察能力、分析能力、合作精神，注重多让学生积极参与、体验、思考，体现了以学生为主体，以教师为主导的教学模式。在实验探究过程中，培养学生大胆质疑，勇敢表现个人的想法，促进个性发展。本课还进行了学法渗透，如实验探究法，如先实验探究，后理论研究的方法，很好地由感性认识提升为理性认识，使学生掌握分析现象的一般方法，成为终身学习的基础。通过介绍一些我国航天技术的成就，激发学生对科学的兴趣和爱国热情。三、教学反馈设计在引入过程，通过让学生观察、亲手做实验，让学生进行交流反馈。在实验探究过程，预设了表格1，每个学生一份，学生把现象记录在表格1中，进行对比分析，方便得出结论。在理论探究过程中，通过教师的启发，让学生一步步递进思考。在实践应用过程中，通过让学生去分析大量的生活中例子，来检验学生对本节知识的掌握情况。《超重与失重》教案厦门双十中学物理组沈在寅【教学目标】1．知识与技能①知道超重和失重现象；②理解产生超重、失重现象的条件；③能够运用牛顿运动定律分析超重和失重现象；④理解生活中的超重与失重现象，并能利用所学知识分析解决相关问题。2．过程与方法①使学生掌握正确观察超重和失重现象以及对该实验现象进行分析和归纳的方法；②使学生体验通过实验和理论分析探究超重和失重现象的过程。3．情感态度与价值观①激发学生对科学的兴趣和热情，使他们了解一些我国航天技术的成就。②在自主实验和逐步探究的学习过程中，培养细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。【教学重点】超重和失重概念，产生超重和失重的条件。【教学难点】1．产生超重和失重现象的条件及分析；2．对完全失重概念的理解。【教学资源】1．教学器材：矿泉水瓶，铁架台，电筒，模拟电梯，压力传感器，芭比娃娃各1个，红色的水1瓶，白纸2张，朗威DISLab数字化实验室数据采集分析器，，体重计28个。2．教学课件：朗威DISLab数字化实验室数据采集分析器配套的软件，杨利伟在太空吃月饼的影片及PPT。【教学方法】激趣教学、实验探究、启发式教学。【教学流程图】创设情景激发兴趣引入什么是超重失重实验探究猜测实验得出结论验证理论研究超重完全失重失重实践应用分析三个实验现象学生亲身体验超失重神州五号上杨利伟吃月饼学生小结内容【教学过程】教学环节及时间安排教师活动学生活动教学资源安排激发兴趣，引入课题6＇演示1：让瓶盖打开、侧面下端刺有一些小孔的盛有红色水的矿泉水瓶匀速下落，让学生观察现象。让矿泉水瓶自由下落，观察水是否会喷出来。这步演示前先让学生猜一猜会看到什么现象。演示2：指导学生把两本书分页（或每几页）地交叉合在一起，然后让学生想办法把这两本书分开。让各种分开方法的学生介绍他们是怎么做的。如果没有一位学生容易拉开，教师进行演示，让书本向下加速落的同时往外拉，观察现象。设问：刚才做了两个演示实验，看到了什么现象？为什么会有这种现象？（让学生思考，但不需要回答。）要解释这些现象，需要用到超重、失重现象有关原理，这节课就来研究超重与失重。学了超重与失重，我们就可以解释前面的实验现象了。看到红色水会流出来。学生进行猜想。有的猜想水会喷出来，有的猜想不会喷出来。结果看到水不会喷出来。（学生产生好奇）学生分组实验。有的学生较难拉开，有的容易拉开。学生跟着做一遍：让书本加速下落的同时往外拉，结果很容易拉开。（学生产生好奇）为了更好地观察到现象，让矿泉水瓶下落时穿过一个内径较大一些的空塑料瓶，在空塑料瓶内侧放一张白纸，看是否有红色水喷到纸上。投影板书：超重与失重介绍什么是超重、失重3＇在我们厦门会展中心附近曾开设过“嘉年华”游乐场所，里面有过山车、海盗船、急速电梯等；现在在我们厦门的环岛路上有一处游乐场所，也有海盗船等。设问：有谁坐过过山车、海盗船、或急速电梯？有什么感受？用规范的物理语言来讲，当你在上述的过程中，觉得人要飘起来或悬在空中的感觉时，你对支持物的压力变小了，小于重力，处于失重；当你觉得人很变得很重的感觉时，你对支持物的压力变大了，大于重力，处于有些过程人会觉得要飘起来或悬在空中的感觉；有些过程人会觉得人很沉重的感觉。投影板书：超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重。失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重。超重。介绍什么是超重、失重现象。教学环节及时间安排教师活动学生活动教学资源安排实验探究10＇为了便于研究超重、失重，我这提供了一个模拟电梯和压力传感器，在压力传感器上放一个芭比娃娃。设问：什么情况下会出现超重，什么情况下会出现失重？演示：1、让模拟电梯静止，利用DISLab软件显示出芭比娃娃对支持面的压力F＇，也就是显示了芭比娃娃所受重力G。解释DISLab软件显示的图象的横轴、纵轴的含义。横轴表示时间，纵轴表示压力。2、让模拟电梯由静止开始突然向上加速然后减速至静止。3、让模拟电梯由静止开始突然向下加速然后减速至静止。再问：请同学们认真分析表格1里记录的数据和现象，能否看出什么情况下会出现超重，什么情况下会出现失重？问：超重还是失重，是由速度的方向决定的吗？猜想：向上运动时超重，向下运动时失重。学生看投影屏幕，读出芭比娃娃所受到的重力G。看DISLab软件显示的F＇-t图象，发现压力F＇先变大后变小（先是大于G，后来小于G），先超重后失重。填写表格1。发现压力F＇先变小后变大（先是小于G，后来大于G），先失重后超重。填写表格1。填写完整表格1，并得出结论：当加速度a向上时，产生超重现象；当加速度a向下时，产生失重现象。不是。发现：原先的猜想“向上运动时超重，向下运动时失重”是不对的。出示模拟电梯和压力传感器、DISLab数字化实验室数据采集分析器及软件投影板书：投影板书：产生条件：1．当加速度a向上时，产生超重现象；2．当加速度a向下时，产生失重现象。理论研究问：为什么当加速度向上时，产生8＇超重现象，当加速度向下时，产生失重现象？能否用学过的知识来解释呢？1．物体的加速度竖直向上时：提示：物体受哪些力？根据牛顿第二定律写出怎样的式子？进行思考。由牛顿第二定律：F-mg=ma可得：F=mg+mamg由牛顿第三定律:物体对支持物的压力F＇=Ｆ=mg+mamg即：超重。教学环节及时间安排教师活动学生活动教学资源安排理论研究2．物体的加速度竖直向下时：请同学们用同样的方法推一推。3．提问：物体处于超重或失重时，受到的重力有变化吗？4．外推：①当a=0时，压力F＇等于多少？物体处于什么状态？②当a=g，且方向竖直向下时，压力F＇等于多少？物体处于什么状态？此时物体做自由落体运动，压力F＇=0，这种现象叫做完全失重。由牛顿第二定律：mg-F=ma可得：F=mg—mamg由牛顿第三定律:物体对支持物的压力F＇=Ｆ=mg-mamg.即：失重。重力没有变化，因为质量m和g都没变。①当a=0时，F=mg，物体处于平衡状态。②当a=g，且方向竖直向下时，即自由落体运动，压力F＇=0，处于失重状态。投影板书：3．当物体有向下的加速度，且a=g时，完全失重。实践应用1．解释引入课题时的演示1：问：同学们现在明白装有红色水的塑料瓶自由下落时为什么水不会喷出的理由了吗？2．解释引入课题时的演示2：问：同学们现在能解释“交叉叠放的两本书加速下落时容易拉开”了吗？3．演示：用手电筒做超重、失重实验。将手电筒竖直向上放置，打开开关，旋松后盖使小灯泡恰能点亮。实验时手持电筒，保持它在竖直方向，突然向上加速运原来是因为自由下落时，水处于完全失重状态，水对瓶子没有压力，所以不会喷出来。两本书加速下落时，两本书都处于失重，使两本书之间的压力减小，摩擦力减小，所以更容易拉开。看到：突然向上加速运动时，小动，观察现象。问：为什么会这样？灯泡变成不亮了。小组内讨论后，分析得到：当电筒突然向上加速运动时，电池的加速度向上，超重，电池对弹簧的压力增大，弹簧的压缩量增大，电池相对电筒向下移，电路断路，所以会看到小灯泡熄灭。教学环节及时间安排教师活动学生活动教学资源安排实践应用17＇演示：使上述电筒的后盖稍许再旋松一点，直至小灯泡刚刚熄灭，然后手持手电筒突然向下加速运动。观察现象。问：为什么会这样？4．分组实验，亲身体验：请同学们站在体重计上，手不能扶着东西，然后突然下蹲，突然站立起来，观察示数变化情况。提问：什么阶段人处于超重状态，什么阶段处于失重状态？5．2003年10月15日，我国“神州”五号成功发射，环绕地球飞行14圈后，次日在内蒙古安全降落。这次为期21小时的太空之旅，使中国继俄罗斯、美国之后成为世界上第三个能独立自主进行载人航天飞行的国家。杨利伟是我们中国第一个步入太空的人。提问：你看到影片中有哪些现象？哪些与超重、失重有关？能解释这些现象吗？发现：突然向下加速运动时，小灯泡亮了起来。电池失重，电池对弹簧的压力减小，弹簧的压缩量减小，电池相对电筒向上移，电路接通，所以会看到小电珠亮起来。分组实验，并观察现象。当人在向下减速阶段和向上加速阶段，示数大于人所受的重力，处于超重状态；当人在向下加速阶段和向上减速阶段，示数小于人所受的重力，处于失重状态。观看杨利伟在太空吃月饼影片。观察到：①月饼会飘浮在空中，稍微碰一碰月饼，月饼就会飞走，这是因为月饼处于失重状态。②杨利伟是系着安全带的，因为他处于失重状态，如果播放杨利伟在太空吃月饼的影片。没系安全带，他可能会悬浮在飞船内，不安全。小结1＇这节课讲了什么？1．什么是超重和失重；2．产生超重、失重的条件：（1）当物体有向上的加速度时，超重；（2）当物体有向下的加速度时，失重；（3）当物体有向下的加速度，且a=g时，完全失重。【表格1】运动状态静止上升过程下降过程加速减速加速减速速度方向↑↑↓↓加速度方向↑↓↓↑压力F＇与重力的关系F=GFGFGFGFG判断超重、失重平衡状态超重失重失重超重结论1．当加速度a向上时，产生超重现象（可以是向上加速或向下减速）；2．当加速度a向下时，产生失重现象（可以是向下加速或向上减速）。【板书】超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重。失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重。1．当加速度a向上时，产生超重现象（可以是向上加速或向下减速）；2．当加速度a向下时，产生失重现象（可以是向下加速或向上减速）。3．当物体有向下的加速度，且a=g时，完全失重。超重失重产生条件超重失重