《超重与失重》教学设计.docx
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《超重与失重》教学设计
《超重和失重》教学设计
【教材分析】
本部分内容讲述超重和失重现象及其产生原因，并且将其应用在具体问题中：
如电梯中的超失重和体重秤上的超失重等。
超重和失重的基本定义为：
视重大于重力时为超重；视重小于重力时为失重；超失重时物体重力并不改变。
对超重和失重理解可以从运动学和动力学两个角度理解。
运动学角度：
当物体加速上升或减速下降时，物体处于超重状态；当物体加速下降或减速上升时，物体处于失重状态。
动力学角度：
当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态。
前者为表象，后者为本质，两者为递进关系。
超重和失重是生活中的常见现象，因此讲解本部分内容时应尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，过程应多安排些学生的动手实验机会，让学生有切身的体会，同时也应安排些思考和探讨的话题，引发学生的思考和讨论，加深学生对超失重的理解。
【学生情况分析】
1．自然状况：
学生为高一年级一个普通班，学生的学习基础处于年级中等水平，但班级中有一部分学生思维较活跃；
2．知识基础：
前面学生已经学习并较好掌握了运动学和牛顿运动定律知识，这为超重和失重学习打下一个比较好的基础；
3．技能基础：
本节课要进行DIS实验，学生在前面已经多次使用过DIS实验系统，尤其对力传感器已经比较熟悉，一些基本的研究方法也已掌握到位，所以授课过程中实验操作对课堂基本上不会产生影响。
【教学目标】
知识与技能：
1．了解超重与失重现象；
2．运用牛顿第二定律研究超重与失重现象；
3．运用超重与失重知识解决实际生活中的问题。
过程与方法：
1．体会应用DIS系统研究物理问题的过程；
2．体会运用牛顿第二定律解决问题的方法。
情感态度价值观：
通过对神舟六号的研究，增强民族自豪感，激发学习的动力。
【教学重难点】
1．理解超重与失重现象的力学本质；
2．了解完全失重现象；
3．运用超重与失重的原理解决实际问题。
【教学设计思想】
1．以随堂小实验和DIS实验探究为核心
1感受超失重；
2DIS实验研究超失重
3DIS实验探究完全失重；
4观察水瓶的完全失重现象。
2．以递进式的问题为引导
1什么是超失重现象
2什么情况下会发生超失重现象
3超失重现象的力学本质是什么
4什么是完全失重其力学本质是什么
5怎样运用超失重知识解决实际问题
3．以神舟六号发射过程中的超失重现象的为背景
1神舟六号发射和在太空中飞行时有超失重现象；
2神舟六号的超失重现象也有其力学本质；
3如何为神舟六号设计超失重环境
【教学器材】
DIS实验系统，细线，钩码，体重秤，水瓶
【教学过程流程图】
【教学过程】
课堂引入：
神舟六号发射过程（视频），费俊龙太空翻跟头图片。
12005年10月12日上午9点整，长征二号载着神舟六号，并且也载着两位宇航员（费俊龙和聂海胜）顺利发射。
在升空过程中据航天专家介绍，“神六”的两位航天员身体要承受相当他们自身重力4倍的重量。
这是什么现象呢
2当飞船进入太空后，宇航员在飞船中处于一种特殊的状态──漂浮，我们的宇航员费俊龙还即兴翻了两个跟头。
这又是什么现象呢
以上两种现象就是我们今天要学习的超重和失重现象。
那么什么是超重和失重呢它们实际上在我们的生活中处处可见，我们随时都能感受超重和失重。
一、超重和失重现象
课堂实践：
1用手托住钩码，并保持静止，感受钩码的重力大小。
2手从静止开始突然向上运动，再从静止开始突然向下运动，过程中有何感受
3用细线将钩码系住，手提另一端，重复刚才的动作，过程中又有何感受
学生回答：
1突然向上运动时钩码好像变重，突然向下运动时钩码好像变轻。
2突然向上运动时细线崩断了，拉力增大，超过细线的最大拉力。
课堂思考：
真的是钩码的重力变化了吗没有，根据G=mg可知重力不变。
那么，过程中什么量发生了变化钩码对手的压力和钩码对细线的拉力发生了变化。
定义：
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力的现象称为超重现象。
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力的现象称为失重现象。
注意：
物体处于超重或失重状态时，其本身重力并没发生变化！
二、超重和失重现象的研究
刚才的简易实验并不能对超失重进行准确的研究，我们可以借助DIS实验室进行进一步研究，今天我们采用专业软件。
1．实验探究：
物体做什么运动时会发生超重或失重现象
DIS实验思考：
1怎样测量重力大小
2怎样判断是否处于超重或失重状态
3哪种运动过程对应超重现象哪种运动过程对应失重现象
实验步骤：
用力传感器挂着物体处于静止状态时，读出拉力大小，即重力的大小；
2用力传感器挂着物体向上突然加速，观察拉力随时间的变化规律，并分析超失重状态。
3用力传感器挂着物体向下突然加速，观察拉力随时间的变化规律，并分析超失重状态。
实验提示：
1尽量先简化过程，只观察上升过程或只观察下降过程；
2上升过程可以分解成哪些运动阶段下降过程可以分解成哪些运动阶段
3注意力的变化规律一定要和运动过程一一对应。
学生a知，合力向上，F合=T-mg>0，T>mg，所以物体处于超重状态；
当物体向上减速时或向下加速时，加速度向下，由F合 =ma知，，合力向下，F合=T-mg0，T>mg;
2失重：
物体具有向下的加速度，合力向下，F合=T-mg<0，T 课堂思考：
超重或失重状态与物体的速度方向有关吗
无关，关键看加速度方向。
思考分析：
长征二号载着神舟六号发射过程中，两位航天员的超失重情况如何
三、完全失重现象
课堂演示：
有一个水瓶，靠近它底部的侧边有一小孔。
先甩手堵住小孔，正常情况下，松开手，水就会喷射出来。
如果让它从空中自由下落，则会看到什么现象为什么
实验探索：
用力传感器挂着物体，突然松手，观察拉力大小。
定义：
当物体对支持物或悬挂物完全没有作用力时，物体好像完全没有了重力，这种状态称为完全失重状态。
课堂思考：
完全失重时物体对悬挂物的拉力为什么为零
由牛顿第二定律得：
F合-=mg-T=ma，因为a=g，所以得：
T=ON
课堂思考：
完全失重的力学特征如何
物体具有向下的加速度，且a=g，F合=mg，其对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零。
思考分析：
为什么水瓶自由下落时水就不喷射出来
水瓶自由下落时，瓶小孔上方的水对小孔附近水的压力为零。
课堂思考：
结合完全失重的力学特征，分析哪些情况下产生完全失重现象
自由落体
课堂思考：
物体只有自由落体时才出现完全失重现象吗
匀变速运动的学习过程中我们还学习过一种特殊的运动──竖直上抛，物体的合力也等于重力，上抛过程中也处于完全失重状态。
2竖直上抛
实验验证：
将水瓶上抛，观察水喷射情况，发现水停止喷射。
课堂思考：
还有其他完全失重的情况吗
*向任何方向抛出的物体都处于完全失重状态。
*
3绕地飞行
关于第3种产生完全失重的方式，以后会学习，有兴趣的同学可以预习第二册课本内容。
四、运用超重和失重知识解决实际问题
1．人站在体重秤上，在人下蹲过程或站起过程中，体重秤示数如何变化为什么
2．请为我国的航天员设计超重和完全失重环境，让他们进行超重和失重的训练。
要求：
完全失重时间至少为30秒，超重时人对支持物的压力为重力的6倍。
【实验参考图线】
1．将物体上提和下放过程中的超重和失重图线
2．物体由被支撑到完全失重时的图线
【教学反思】
1．设计好实验是前提
物理学是以实验为基础的学科，很多概念和规律的建立都需要有一个实验操作的过程，所以做好实验是学好物理知识的前提。
本节课中设计有随堂小实验，DIS探究实验，课中教师演示实验，从各个层面帮助学生理解超失重知识。
2．关注实验的操作和分析是重点
物理实验过程不能是简单放任过程，而应该关注学生在操作过程中的各项细节，以及对实验现象和数据的分析与处理，都应给予及时的指导：
在实验过程中教师可以关注：
学生为了达到实验目的而采取的实验策略；为了减小实验误差而进行的实验调整，实验操作完成后的数据分析与处理等等。
3．科学探究的过程是灵活的
科学探究是物理学习过程中的一种手段，它可以帮助学生更好地学习物理知识，加深对物理知识的理解，我们的物理课堂需要科学探究，但不是生搬硬套的科学探究完整流程，而是灵活的采用科学探究的某个环节或某几个环节，如本节课中有的实验只需要简单体会一下即可，而有的实验需要精心设计和测量，并要有一定的猜想与假设。
同时科学探究不等于科学实验，没有物理实验也可以进行科学探究，那是思维探究，这也是一种很好的探究方式，且很多时候更适合与高中学生。
如本节课中从力学本质上对超失重的分析就属于思维上的科学探究。
4．科学实验探究能否高效
这是一个困扰大家的问题，物理实验的进行会延缓课堂的进程和容量，使课堂效率降低，如何解决好这样的问题呢我自己认为可以从以下几方面加以改进：
1增加课前的培训，磨刀不负砍柴功，让学生事先熟悉实验器材与一些实验的基本操作，可以减少学生在课堂上由于耽误不必要的时间；
2实验前先明确实验目的，并且做适当的实验引导，如本节课中提出几个实验思考题，让学生带着问题进行实验，学生实验过程中的目的性就得到加强，实验效率也得以提高；
3实验过程中的引入竞争，教师在实验巡视过程中应及时地发现做得比较好的学生，当众表扬，并鼓励其他小组来进行学习，从而加快落后小组的实验进程，进而提高整体课堂实验的效率。
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