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《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)
富陽(yáng)市實(shí)驗(yàn)中學(xué)青年教師培訓(xùn)展示公開(kāi)課
《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)
孔林軍
【教材分析】
本部分內(nèi)容講述超重和失重現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因，并且將其應(yīng)用在具體問(wèn)題中：如電梯中的超失重和體重秤上的超失重等。
超重和失重的基本定義為：視重大于重力時(shí)為超重；視重小于重力時(shí)為失重；超失重時(shí)物體重力并不改變。
對(duì)超重和失重理解可以從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)角度理解。運(yùn)動(dòng)學(xué)角度：當(dāng)物體加速上升或減速下降時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體加速下降或減速上升時(shí)，物體處于失重狀態(tài)。動(dòng)力學(xué)角度：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)。前者為表象，后者為本質(zhì)，兩者為遞進(jìn)關(guān)系。
超重和失重是生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，因此講解本部分內(nèi)容時(shí)應(yīng)盡量貼近生活，從生活中來(lái)，到生活中去，過(guò)程應(yīng)多安排些學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，讓學(xué)生有切身的體會(huì)，同時(shí)也應(yīng)安排些思考和探討的話題，引發(fā)學(xué)生的思考和討論，加深學(xué)生對(duì)超失重的理解。
【學(xué)生情況分析】
1．自然狀況：學(xué)生為高一年級(jí)一個(gè)普通班，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)處于年級(jí)中等水平，但班級(jí)中有一部分學(xué)生思維較活躍；
2．知識(shí)基礎(chǔ)：前面學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)并較好掌握了運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)，這為超重和失重學(xué)習(xí)打下一個(gè)比較好的基礎(chǔ)；
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能：
1．了解超重與失重現(xiàn)象；
2．運(yùn)用牛頓第二定律研究超重與失重現(xiàn)象；
3．運(yùn)用超重與失重知識(shí)解決實(shí)際生活中的問(wèn)題。
過(guò)程與方法：
1．體會(huì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究物理問(wèn)題的過(guò)程；
2．體會(huì)運(yùn)用牛頓第二定律解決問(wèn)題的方法。
情感態(tài)度價(jià)值觀：
通過(guò)多種我們身邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1．理解超重與失重現(xiàn)象的力學(xué)本質(zhì)；
2．了解完全失重現(xiàn)象；
3．運(yùn)用超重與失重的原理解決實(shí)際問(wèn)題。
【教學(xué)設(shè)計(jì)思想】
1．以隨堂演示小實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究為核心
(1)感受超失重；
(2)實(shí)驗(yàn)研究超失重
(3)實(shí)驗(yàn)探究完全失重；
(4)觀察水瓶的完全失重現(xiàn)象。
2．以遞進(jìn)式的問(wèn)題為引導(dǎo)
(1)什么是超失重現(xiàn)象？
(2)什么情況下會(huì)發(fā)生超失重現(xiàn)象？
(3)超失重現(xiàn)象的力學(xué)本質(zhì)是什么？
(4)什么是完全失重？其力學(xué)本質(zhì)是什么？
【教學(xué)器材】
天平，沙漏，紙帶，攝像頭，鉤碼，體重秤，水瓶，兩本書(shū)
【教學(xué)過(guò)程流程圖】
【教學(xué)過(guò)程】
課堂引入：?jiǎn)栴}1.我們一般可以用什么來(lái)測(cè)量物體的重量
學(xué)生答：……………….
演示實(shí)驗(yàn)一：天平測(cè)量黑箱（內(nèi)部為沙漏）
先正向朝上測(cè)量，在翻轉(zhuǎn)測(cè)量------現(xiàn)象不平衡
一、超重和失重現(xiàn)象
課堂實(shí)踐：
(1)用手托住鉤碼，并保持靜止，感受鉤碼的重力大小。
(2)手從靜止開(kāi)始突然向上運(yùn)動(dòng)，再?gòu)撵o止開(kāi)始突然向下運(yùn)動(dòng)，過(guò)程中有何感受？
(3)用紙帶將鉤碼系住，手提另一端，加速上提
現(xiàn)象斷裂
課堂思考：真的是鉤碼的重力變化了嗎？沒(méi)有，根據(jù)G=mg可知重力不變。
那么，過(guò)程中什么量發(fā)生了變化？鉤碼對(duì)手的壓力和鉤碼對(duì)紙帶的拉力發(fā)生了變化。 定義：什么是視重,什么是實(shí)重
例1.如圖所示，升降機(jī)內(nèi)質(zhì)量為1kg的小球用輕彈簧秤系住，懸在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)升降機(jī)以a=5m/s2加速度勻加速上升時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為多少？
拓展：
若升降機(jī)以a=5m/s2加速度勻減速下降時(shí)，彈簧秤的示數(shù)又為多少？
教師學(xué)生總結(jié)：
超重現(xiàn)象的定義、條件、本質(zhì)
生活中的應(yīng)用：測(cè)體重人迅速站起
例2.如圖所示，升降機(jī)內(nèi)質(zhì)量為1kg的小球用輕彈簧秤系住，懸在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)升降機(jī)以a=5m/s2加速度勻加速下升時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為多少？
拓展：
若升降機(jī)以a=5m/s2加速度勻減速上降時(shí)，彈簧秤的示數(shù)又為多少？
教師學(xué)生總結(jié)：
失重現(xiàn)象的定義、條件、本質(zhì)
生活中的應(yīng)用：測(cè)體重人迅速蹲下
例3.如圖所示，升降機(jī)內(nèi)質(zhì)量為1kg的小球用輕彈簧秤系住，懸在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)以a=g勻加速下降時(shí)，則彈簧秤示數(shù)為多少？
教師學(xué)生總結(jié)：
完全失重現(xiàn)象的定義、條件、本質(zhì)
生活中的應(yīng)用一：漏水的瓶子的自由落體，上拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)
生活中的應(yīng)用二：相互插在一起的書(shū)本在桌面上雙手拉和自由落體時(shí)拉的區(qū)別
四、運(yùn)用超重和失重知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題
1．請(qǐng)為我國(guó)的航天員設(shè)計(jì)超重和完全失重環(huán)境，讓他們進(jìn)行超重和失重的訓(xùn)練。
2.在娛樂(lè)場(chǎng)所中很多的超重和失重有關(guān)的項(xiàng)目
【教學(xué)反思】
1．設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)是前提
物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，很多概念和規(guī)律的建立都需要有一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程，所以做好實(shí)驗(yàn)是學(xué)好物理知識(shí)的前提。本節(jié)課中設(shè)計(jì)有隨堂小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)，課中教師演示實(shí)驗(yàn)，從各個(gè)層面幫助學(xué)生理解超失重知識(shí)。
2．關(guān)注實(shí)驗(yàn)的操作和分析是重點(diǎn)
物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程不能是簡(jiǎn)單放任過(guò)程，而應(yīng)該關(guān)注學(xué)生在操作過(guò)程中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析與處理，都應(yīng)給予及時(shí)的指導(dǎo)：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師可以關(guān)注：學(xué)生為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩扇〉膶?shí)驗(yàn)策略；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)調(diào)整，實(shí)驗(yàn)操作完成后的數(shù)據(jù)分析與處理等等。
3．科學(xué)探究的過(guò)程是靈活的
科學(xué)探究是物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的一種手段，它可以幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物理知識(shí)，加深對(duì)物理知識(shí)的理解，我們的物理課堂需要科學(xué)探究，但不是生搬硬套的科學(xué)探究完整流程，而是靈活的采用科學(xué)探究的某個(gè)環(huán)節(jié)或某幾個(gè)環(huán)節(jié)，如本節(jié)課中有的實(shí)驗(yàn)只需要簡(jiǎn)單體會(huì)一下即可，而有的實(shí)驗(yàn)需要精心設(shè)計(jì)和測(cè)量，并要有一定的猜想與假設(shè)。
同時(shí)科學(xué)探究不等于科《超重和失重》教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有物理實(shí)驗(yàn)也可以進(jìn)行科學(xué)探究，那是思維探究，這也是一種很好的探究方式，且很多時(shí)候更適合與高中學(xué)生。如本節(jié)課中從力學(xué)本質(zhì)上對(duì)超失重的分析就屬于思維上的科學(xué)探究。
4．科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能否高效
這是一個(gè)困擾大家的問(wèn)題，物理實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行會(huì)延緩課堂的進(jìn)程和容量，使課堂效率降低，如何解決好這樣的問(wèn)題呢？我自己認(rèn)為可以從以下幾方面加以改進(jìn)：
(1)增加課前的培訓(xùn)，磨刀不負(fù)砍柴功，讓學(xué)生事先熟悉實(shí)驗(yàn)器材與一些實(shí)驗(yàn)的基本操作，可以減少學(xué)生在課堂上由于耽誤不必要的時(shí)間；
(2)實(shí)驗(yàn)前先明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，并且做適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)引導(dǎo)，如本節(jié)課中提出幾個(gè)實(shí)驗(yàn)思考題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的目的性就得到加強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效率也得以提高；
(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的引入競(jìng)爭(zhēng)，教師在實(shí)驗(yàn)巡視過(guò)程中應(yīng)及時(shí)地發(fā)現(xiàn)做得比較好的學(xué)生，當(dāng)眾表?yè)P(yáng)，并鼓勵(lì)其他小組來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而加快落后小組的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，進(jìn)而提高整體課堂實(shí)驗(yàn)的效率。
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