高中新課程物理教學(xué)設(shè)計與案例 超重與失重教學(xué)設(shè)計 新.pdf

高中新課程物理教學(xué)設(shè)計與案例 超重與失重教學(xué)設(shè)計 高中新課程物理教學(xué)設(shè)計與案例 超重與失重教學(xué)設(shè)計 http www DearEDU comhttp www DearEDU com 浙師大附中 馮沾亮 321004 教學(xué)課題 浙師大附中 馮沾亮 321004 教學(xué)課題 超重與失重 教材分析 教材分析 自從人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來 人們常談到超重和失重 在實 際生活中也有許多超重和失重現(xiàn)象發(fā)生 因此本節(jié)課要幫助學(xué)生正確理解超重和失重現(xiàn)象 并且運用超重和失重現(xiàn)象來解決一些實際問題 為了使學(xué)生對超重和失重有一個感性的認識 可以設(shè)計一個簡易的實驗 讓一位同學(xué)在 體重計上靜止 突然下蹲 突然站起 請另一位同學(xué)觀察指針變化 從而使學(xué)生明確 超重 不是重力增加 失重不是重力減少 完全失重并不是重力完全消失 物體處于超重或失重狀 態(tài)時 只是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化 物體的重力仍然存在且大小 不變 在分析超重和失重問題時 加速度是關(guān)鍵 物體的速度不能反映物體的受力情況 只有 加速度才能反映物體的受力情況 應(yīng)靈活運用牛頓第二定律和運動學(xué)的規(guī)律解題 必要時要 用牛頓第三定律轉(zhuǎn)換研究對象 節(jié)后的 做一做 觀察失重現(xiàn)象 實驗材料易得 容易進行 又會引起學(xué)生興趣 教師 可以在課堂上演示 也可指導(dǎo)學(xué)生在課外進行 這對理解和確信失重現(xiàn)象是很有幫助的 失重和宇宙開發(fā) 這個閱讀材料可以開闊學(xué)生眼界和思路 應(yīng)組織學(xué)生閱讀 還可倡 導(dǎo)學(xué)生查閱有關(guān)資料或觀看科技影視片 并在此基礎(chǔ)上 請同學(xué)們談?wù)勛约旱?太空試驗想 象 以培養(yǎng)學(xué)生豐富的想象力和創(chuàng)新能力 學(xué)生分析 學(xué)生分析 本課時教學(xué)中學(xué)生可能會出現(xiàn)主要的思維障礙與困惑 1 有了重力的概念 有的學(xué)生可能會認為超重是重力增加 失重是重力減少 完全失重是重 力完全消失 要解決這個問題 比較好的方法是通過一系列演示 運用最普通最簡單的物品 和儀器 如學(xué)生的詞典 學(xué)生自制的彈簧秤等 和科技含量較高的設(shè)備和儀器 如攝像機 力的傳感器以及計算機 來說明物體處于超重或失重狀態(tài)時 只是物體對支持物的壓力或 對懸掛物的拉力發(fā)生了變化 物體的重力仍然存在且大小不變 2 超重 失重和完全失重現(xiàn)象比較熟悉 但不知道引起超重 失重和完全失重現(xiàn)象的原因 教學(xué)目標(biāo) 教學(xué)目標(biāo) 1 認知目標(biāo) 理解超重和失重現(xiàn)象及兩者的產(chǎn)生條件 理解超重和失重現(xiàn)象的本質(zhì) 2 能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題并提出問題的能力 提高學(xué)生在處理實際問題時提煉 出模型的能力 增強學(xué)生能在多種情景中找出問題的實質(zhì)的能力 3 情感目標(biāo) 通過教師設(shè)置情景和熱情引導(dǎo) 鼓勵學(xué)生敢于探索 敢于提問 勇于創(chuàng)新 借助課堂小實驗 多媒體課件和豐富的網(wǎng)上資料 培養(yǎng)學(xué)生熱愛物理 熱愛科學(xué)的情感 4 學(xué)法指導(dǎo)目標(biāo) 細心觀察 專心思考 敢于提問 多做比較 同學(xué)討論 5 人際交往目標(biāo) 學(xué)會同學(xué)間交流與合作 學(xué)會參與小組活動 教學(xué)重點 教學(xué)重點 完全失重現(xiàn)象 教學(xué)難點 教學(xué)難點 準確理解超重 失重和完全失重現(xiàn)象的本質(zhì) 掌握超重和失重現(xiàn)象并不是物體 的重力發(fā)生變化 而是物體所受的支持力或拉力發(fā)生了變化 教學(xué)難點的突破 教學(xué)難點的突破 設(shè)置多種超重 失重的情景 討論分析多種情景下支持力和重力的大小關(guān)系 突出支 持力或拉力的變化 通過加速度的方向定性判定物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài) 教學(xué)過程設(shè)計思想教學(xué)過程設(shè)計思想 重物 泡沫板 F 教學(xué)過程教學(xué)過程 一 通過演示實驗 引出要探究的問題 1 讓學(xué)生完成一個 不可能的任務(wù) 每兩人為一組 一條細棉線 一個 100g 的鉤碼 讓學(xué)生嘗試用多樣的方法 利用鉤碼將棉線弄斷 學(xué)生當(dāng)中可能有各式各樣的方法 提出新的問題 鼓勵學(xué)生思考多種多樣的方法 讓學(xué)生思考每種方法所運用的原理 重點指出利 用突然向上拉動繩子或者類似的使繩子斷的方 法 讓學(xué)生嘗試解釋原因 學(xué)生學(xué)習(xí)過牛頓運動 定律 知道當(dāng)重物勻速向上運動時 繩子向上拉 物體的力等于物體的重力 為什么向上勻速拉動 物體繩子不會斷而迅速拉動物體時繩子就斷了 呢 2 做如上圖實驗 先叫同學(xué)們思考討論有幾種方法使泡沫板壓斷 強調(diào)在加速度向上的情景中重物把泡沫板壓斷的方法 情景引入 概念提出 實驗觀察 理論研究 討論引申 結(jié)果外推 提出問題 有幾種方法使泡沫板壓斷 引導(dǎo)觀察并記錄體重計讀數(shù) 完成體重計壓力變化的研究的表格 指出體重計壓力增大的原因 超重和失重的概念 加速度向上時運用牛頓運動定律進行分析 加速度向下時運用牛頓運動定律進行分析 指出體重計壓力大小和加速度大小的關(guān)系 討論結(jié)果 超重和失重僅有加速度方向決定 演示實驗引出完全失重的概念 學(xué)生體驗完全失重 應(yīng)用知識解決問題 力傳感器介紹 F t 圖像分析 方法求新 總結(jié)提高 引導(dǎo)學(xué)生進行自評式課堂小結(jié) 布置有關(guān)太空飛船完全失重的研究課題 用手壓 放一重物 先沒斷 后加重 斷了 迅速向上拉 重物把泡沫板壓斷了 這說明了什么 壓力增大了 為什么壓力增大 了 引導(dǎo) 物體迅速向上拉過程中 使物體獲得了速度 加速度 也產(chǎn)生了位移 究竟哪個 條件使壓力增大了呢 二 實驗觀察 1 引導(dǎo)同學(xué)觀看電梯中的錄像 請同學(xué)們注意觀察和做好記錄在電梯運行時體重計的讀 數(shù)變化 完成下列表格 實驗探究 體重計讀數(shù) 視重 變化的研究 上升過程 下降過程 加速 減速 加速 減速 運動狀態(tài) 靜止 速度方向 加速度方向 體重計示數(shù) 52kg 55kg 46kg 46kg 55kg 與靜止時相 比體重計的 壓力變化 變大 變小 變小 變大 你的結(jié)論 加速度向上時 壓力增大 超重 加速度向下時 壓力減小 失重 引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論 提出超重和失重的概念 物體放在靜止的臺秤上 觀察臺秤的讀數(shù) 該讀數(shù)為物體對臺秤的壓力值 稱為視重 此時的視重等于物體的重量 若迅速向上提動彈 簧秤時 彈簧秤的示數(shù)大于物體的重力 電梯開始起動的過程 同樣觀察到視重大于正常測 量值 電梯停止的過程中 也觀察到視重值小于正常測量值 就此提出概念 這種物體對 支持物的壓力 或懸掛物的拉力 大于物體重力的情況 稱為起重現(xiàn)象 物體對支持物的壓 力 或懸掛物的拉力 小于物體重力的情況 稱為失重現(xiàn)象 2 小游戲 如何讓自己在測力計的示數(shù)最小 游戲之前先宣布比賽規(guī)則 雙腳不能離地 手不能扶其它東西 在讀數(shù)讀好之前不要離開體重計 三 理論探索 物體對體重計的壓力大小與加速度的大小有什么關(guān)系 規(guī)范學(xué)生應(yīng)用牛頓運動定律分析 解決問題的思路 假設(shè)運用 向上或向下 加速或減 速 選取研究對象進行受力分析 根據(jù)牛頓第二定律列方程得出支持力的表達方式 再根 據(jù)牛頓第三定律對壓力的變化進行判斷 1 隨電梯向上做勻加速直線運動時 由牛頓第二定律 F 支 mg ma 可得 F 支 mg ma mg 由牛頓第三定律 壓 支 大小 壓 mg ma G F 超重超重 a 壓 mg 2 隨電梯向上做勻減速直線運動時 由牛頓第二定律 mg F 支 ma 可得 F 支 mg ma mg 由牛頓第三定律 壓 支 大小 壓 mg ma 壓 mg 探究結(jié)果 產(chǎn)生超重和失重的原因是在豎直方向上存在加速度 思考 水平方向的加速或減速運動會產(chǎn)生超重和失重嗎 組織學(xué)生一起討論 向上 的運動就一定產(chǎn)生超重 向下的運動就一定產(chǎn)生失重嗎 組織學(xué)生交流同時請同學(xué)上黑板 板演 歸納規(guī)律 向上加速 向下減速 向下加速 向上減速 得出結(jié)論 物體處于超重還是失重狀態(tài) 僅由加速度方向決定 四 方法求新 引言 我們用彈簧秤來觀察超重和失重現(xiàn)象 示數(shù)變化不定 且瞬間即逝 難于觀察 有把瞬時的的受力情況都記錄下來的測力儀器嗎 力傳感器 就是這種儀器 它能夠幫助 你解決觀察瞬間受力這個難題 根據(jù)課件講解 用數(shù)學(xué)采集器觀測電梯中的超重和失重現(xiàn)象方法 力傳感器把受力大小轉(zhuǎn)換 成電信號 數(shù)據(jù)采集器把電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)信號計算機對數(shù)據(jù)進行處理 畫出力隨時間的變 化曲線 力隨時間的變化就永久記錄下來了 根據(jù)F t圖象看出物體各時間段的運動情況 應(yīng)用 根據(jù)圖象 也可求出電梯加速上升的最大加速度 取g 10m s 2 五 結(jié)果外推 1 完全失重 當(dāng)加速度等于 g 時 讓學(xué)生分析懸掛物或支持物對物體的拉力或壓力為多大 此時物體只受重力作用 物體對支持物的壓力 懸掛物的拉力 等于零 象這種狀態(tài)叫做完 全失重 2 提出問題 你知道完全失重狀態(tài)下 物體會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 觀看楊利偉在太空吃月餅影片 A 物體將要飄浮在空中 B 食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀 以免食物的碎渣 漂浮 在空中 進入宇航員的 眼睛 鼻孔 C 宇航員站著和躺著睡覺一樣舒服 液滴呈絕對球形 視頻 如下圖 平時的蠟燭火焰與處于完全失重狀態(tài)下比較 呈什么形狀 顏色會不會變呢 如下圖 G F 失重失重 a 加速度方向向上 產(chǎn)生超重現(xiàn)象 加速度方向向下 產(chǎn)生失重現(xiàn)象 3 7 3 7 超重和失重超重和失重 3 舉例生活中的超重現(xiàn)象并解釋 同學(xué)們介紹坐電梯的感覺 超重時 腳底壓力加大 頭暈 為什么 失重時 輕飄飄的感覺 小實驗 1 在甲乙兩同學(xué)之間釋放一鉆有兩孔的可樂瓶 會淋濕兩同學(xué)嗎 斜拋 豎直 上拋 自由落體 小實驗 2 奇怪的手電筒 亮到不亮 不亮到亮的原因 小實驗 3 兩本書逐頁交叉疊放水平拉開 然后叫同學(xué)們談?wù)劯杏X 拉不開或拉開但費力 能不能比較輕松的拉開 六 作業(yè) 1 完成教材練習(xí)六 1 3 2 同學(xué)間自由組合成小組 以超重和失重為內(nèi)容開展課題研究 寫出書面小論文 字 數(shù)不限 題目自擬 兩星期內(nèi)完成 板書設(shè)計 一 視重 測力計的示數(shù) 二 超重 視重大于物重 1 產(chǎn)生條件 加速度方向向上 2 視重F 一 視重 測力計的示數(shù) 二 超重 視重大于物重 1 產(chǎn)生條件 加速度方向向上 2 視重F視視 mg ma 三 失重 視重小于物重 1 產(chǎn)生條件 加速度方向向下 2 視重F mg ma 三 失重 視重小于物重 1 產(chǎn)生條件 加速度方向向下 2 視重F視視 mg ma 3 完全失重 視重為 0 產(chǎn)生條件 a g 且方向向下 mg ma 3 完全失重 視重為 0 產(chǎn)生條件 a g 且方向向下 教學(xué)后記 1 本節(jié)課設(shè)置了較多的情景 準備了一定量小實驗和真實事件的圖片 希望使物理課堂更 貼近生活 使物理知識真正走近學(xué)生 據(jù)此激發(fā)學(xué)生的問題意識 拓寬學(xué)生的思維空間 從 而積極 主動地發(fā)現(xiàn)問題 提出問題 解決問題 2 教學(xué)過程側(cè)重于對真實情景的定性分析 首先加深對超重