高中新课程物理教学设计与案例 超重与失重教学设计 新.doc

高中新课程物理教学设计与案例 超重与失重教学设计http:/www.DearEDU.com浙师大附中 冯沾亮 (321004)教学课题：超重与失重【教材分析】 自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们常谈到超重和失重，在实际生活中也有许多超重和失重现象发生。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。为了使学生对超重和失重有一个感性的认识，可以设计一个简易的实验：让一位同学在体重计上静止、突然下蹲、突然站起，请另一位同学观察指针变化，从而使学生明确：超重不是重力增加，失重不是重力减少，完全失重并不是重力完全消失。物体处于超重或失重状态时，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，物体的重力仍然存在且大小不变。在分析超重和失重问题时，加速度是关键。物体的速度不能反映物体的受力情况，只有加速度才能反映物体的受力情况.应灵活运用牛顿第二定律和运动学的规律解题，必要时要用牛顿第三定律转换研究对象。节后的“做一做”观察失重现象，实验材料易得，容易进行，又会引起学生兴趣，教师可以在课堂上演示，也可指导学生在课外进行，这对理解和确信失重现象是很有帮助的.“失重和宇宙开发”这个阅读材料可以开阔学生眼界和思路，应组织学生阅读，还可倡导学生查阅有关资料或观看科技影视片，并在此基础上，请同学们谈谈自己的“太空试验想象”以培养学生丰富的想象力和创新能力。【学生分析】 本课时教学中学生可能会出现主要的思维障碍与困惑：1.有了重力的概念，有的学生可能会认为超重是重力增加，失重是重力减少，完全失重是重力完全消失。要解决这个问题，比较好的方法是通过一系列演示、运用最普通最简单的物品和仪器（如学生的词典、学生自制的弹簧秤等）和科技含量较高的设备和仪器（如摄像机、力的传感器以及计算机），来说明物体处于超重或失重状态时，只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，物体的重力仍然存在且大小不变。2. 超重、失重和完全失重现象比较熟悉，但不知道引起超重、失重和完全失重现象的原因。【教学目标】1.认知目标：理解超重和失重现象及两者的产生条件；理解超重和失重现象的本质；2.能力目标：培养学生善于发现问题并提出问题的能力；提高学生在处理实际问题时提炼出模型的能力；增强学生能在多种情景中找出问题的实质的能力；3.情感目标：通过教师设置情景和热情引导、鼓励学生敢于探索、敢于提问，勇于创新；借助课堂小实验、多媒体课件和丰富的网上资料，培养学生热爱物理、热爱科学的情感；4.学法指导目标：细心观察、专心思考、敢于提问、多做比较、同学讨论；5.人际交往目标：学会同学间交流与合作、学会参与小组活动；【教学重点】完全失重现象。【教学难点】准确理解超重、失重和完全失重现象的本质。掌握超重和失重现象并不是物体的重力发生变化，而是物体所受的支持力或拉力发生了变化。【教学难点的突破】、设置多种超重、失重的情景，讨论分析多种情景下支持力和重力的大小关系，突出支持力或拉力的变化；、通过加速度的方向定性判定物体处于超重状态还是失重状态。【教学过程设计思想】情景引入入概念提出实验观察理论研究讨论引申结果外推提出问题：有几种方法使泡沫板压断方法求新总结提高引导观察并记录体重计读数完成体重计压力变化的研究的表格指出体重计压力增大的原因超重和失重的概念加速度向上时运用牛顿运动定律进行分析加速度向下时运用牛顿运动定律进行分析指出体重计压力大小和加速度大小的关系讨论结果：超重和失重仅有加速度方向决定：演示实验引出完全失重的概念学生体验完全失重，应用知识解决问题力传感器介绍，F-t图像分析：引导学生进行自评式课堂小结布置有关太空飞船完全失重的研究课题强调在加速度向上的情景中重物把泡沫板压断的方法【教学过程】一、通过演示实验，引出要探究的问题重物泡沫板F1. 让学生完成一个“不可能的任务”：每两人为一组，一条细棉线，一个100g的钩码，让学生尝试用多样的方法，利用钩码将棉线弄断。（学生当中可能有各式各样的方法）提出新的问题：鼓励学生思考多种多样的方法，让学生思考每种方法所运用的原理。重点指出利用突然向上拉动绳子或者类似的使绳子断的方法，让学生尝试解释原因。学生学习过牛顿运动定律，知道当重物匀速向上运动时，绳子向上拉物体的力等于物体的重力，为什么向上匀速拉动物体绳子不会断而迅速拉动物体时绳子就断了呢？2. 做如上图实验，先叫同学们思考讨论有几种方法使泡沫板压断？用手压放一重物（先没断，后加重，断了）迅速向上拉，重物把泡沫板压断了，这说明了什么？（压力增大了）为什么压力增大了？引导：物体迅速向上拉过程中，使物体获得了速度，加速度，也产生了位移，究竟哪个条件使压力增大了呢？二、实验观察1.引导同学观看电梯中的录像：请同学们注意观察和做好记录在电梯运行时体重计的读数变化，完成下列表格。实验探究：体重计读数（视重）变化的研究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体重计示数52kg55kg46kg46kg55kg与静止时相比体重计的压力变化变大变小变小变大你的结论加速度向上时，压力增大（超重）加速度向下时，压力减小（失重）引导学生得出结论，提出超重和失重的概念：物体放在静止的台秤上，观察台秤的读数，该读数为物体对台秤的压力值，称为视重，此时的视重等于物体的重量；若迅速向上提动弹簧秤时，弹簧秤的示数大于物体的重力。电梯开始起动的过程，同样观察到视重大于正常测量值，电梯停止的过程中，也观察到视重值小于正常测量值。就此提出概念：“这种物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大于物体重力的情况，称为起重现象。物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）小于物体重力的情况，称为失重现象。”2.小游戏：如何让自己在测力计的示数最小？游戏之前先宣布比赛规则：双脚不能离地，手不能扶其它东西 在读数读好之前不要离开体重计。三、理论探索：物体对体重计的压力大小与加速度的大小有什么关系？G超重Fa规范学生应用牛顿运动定律分析，解决问题的思路：假设运用（向上或向下，加速或减速），选取研究对象进行受力分析，根据牛顿第二定律列方程得出支持力的表达方式，再根据牛顿第三定律对压力的变化进行判断。1.随电梯向上做匀加速直线运动时：由牛顿第二定律 F支-mg=ma可得：F支=mg+mamg由牛顿第三定律:压=支(大小)压=mg+ma压mgG失重Fa2.随电梯向上做匀减速直线运动时：由牛顿第二定律mg-F支=ma可得：F支=mg-mamg由牛顿第三定律:压=支(大小)压=mg-ma压mg探究结果：“产生超重和失重的原因是在竖直方向上存在加速度”。思考：“水平方向的加速或减速运动会产生超重和失重吗？”组织学生一起讨论：“向上的运动就一定产生超重，向下的运动就一定产生失重吗？”组织学生交流同时请同学上黑板板演。加速度方向向上，产生超重现象归纳规律：向上加速加速度方向向下，产生失重现象。向下减速向下加速向上减速得出结论；物体处于超重还是失重状态，仅由加速度方向决定。四、方法求新引言：我们用弹簧秤来观察超重和失重现象，示数变化不定，且瞬间即逝，难于观察，有把瞬时的的受力情况都记录下来的测力仪器吗？“力传感器”就是这种仪器，它能够帮助你解决观察瞬间受力这个难题。根据课件讲解：用数学采集器观测电梯中的超重和失重现象方法。力传感器把受力大小转换成电信号，数据采集器把电信号转换成数学信号计算机对数据进行处理，画出力随时间的变化曲线，力随时间的变化就永久记录下来了。根据F-t图象看出物体各时间段的运动情况。应用：根据图象，也可求出电梯加速上升的最大加速度。（取g=10m/s2）五、结果外推1. 完全失重：当加速度等于g时，让学生分析悬挂物或支持物对物体的拉力或压力为多大？此时物体只受重力作用，物体对支持物的压力（悬挂物的拉力）等于零，象这种状态叫做完全失重2. 提出问题：你知道完全失重状态下，物体会出现什么现象？观看杨利伟在太空吃月饼影片： A物体将要飘浮在空中。B食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中。，进入宇航员的眼睛，鼻孔C宇航员站着和躺着睡觉一样舒服。液滴呈绝对球形（视频）如下图平时的蜡烛火焰与处于完全失重状态下比较？呈什么形状？颜色会不会变呢？如下图3.举例生活中的超重现象并解释：同学们介绍坐电梯的感觉：超重时，脚底压力加大、头晕（为什么？） 失重时，轻飘飘的感觉小实验1：在甲乙两同学之间释放一钻有两孔的可乐瓶，会淋湿两同学吗？（斜抛、竖直上抛、自由落体）小实验2：奇怪的手电筒：亮到不亮，不亮到亮的原因小实验3：两本书逐页交叉叠放水平拉开，然后叫同学们谈谈感觉，拉不开或拉开但费力，能不能比较轻松的拉开？六、作业：1、 完成教材练习六（1、3）；2、同学间自由组合成小组，以超重和失重为内容开展课题研究，写出书面小论文，字数不限，题目自拟；（两星期内完成）【板书设计】一、视重：测力计的示数二、超重：视重大于物重1、产生条件：加速度方向向上2、视重F视=mg+ma三、失重：视重小于物重1、产生条件：加速度方向向下2、视重F视=mg-ma3、完全失重：视重为0产生条件：a=g且方向向下【教学后记】1、本节课设置了较多的情景，准备了一定量小实验和真实事件的图片，希望使物理课堂更贴近生活，使物理知识真正走近学生，据此激发学生的问题意识，拓宽学生的思维空间；从而积极、主动地发现问题、提出问题、解决问题；2、教学过程侧重于对真实情景的定性分析，首先加深对超重、失重和完全失重现象本质的理解