人教版高中物理超重和失重教學案例設計

1、超重和失重教學案例設計【教材分析】：這堂課是在講完牛頓三個定律后的應用課。隨著我國航天技術的發(fā)展，載人飛船的上天，學生會更關心超重、失重現象；再加上在實際生活中他們也會遇到許多超重和失重現象。因此學了牛頓定律后有必要對這一現象進行解釋，讓學生理解其中的道理。另外，在教材安排上這一節(jié)也是對牛頓運動定律應用那節(jié)的進一步鞏固。所以這節(jié)課既是對牛頓定律的復習，也是理論聯系實際，學以致用的紐帶?！緦W生分析】：學前，學生對于牛頓運動學的基本規(guī)律已經有了一個較為完整的理論框架。但是對于怎樣應用還存在一定的困難。另外學生腦子里存在“壓力總等于重力”的觀點已根深地固，有的對超重理解停在字面上，認為超重就是物體變

2、重了。學習中，學生對于教材中只用“升降機”中的情況為例來說明感到無味，由于沒親身體驗而感到陌生?？偢械娇纯此坪醵?，實際上學生對“物體處于超重和失重狀態(tài)時，只是物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力發(fā)生變化?！边@一超重、失重的本質不理解。甚至會使有的學生認為“當物體向上運動時超重，當物體向下運動時失重”的假象。容易造成學生學得是懂非懂！另外，學生在用牛頓定律解釋超、失重（尤其失重）原因時，不注重列牛頓第二定律的矢量性，造成列式錯誤。也增加了對失重本質的理解困難?！窘虒W目標】：1、知識目標：（1）知道什么是超重和失重，理解其本質。（2）知道產生超重和失重的條件2、能力目標：（1）培養(yǎng)學生的洞察能力，能

3、透過現象看本質的能力。（2）培養(yǎng)學生應用牛頓第二定律分析、解決實際問題的能力。（3）培養(yǎng)學生在處理實際問題時提煉出“具體模型”的能力3、情感目標：使理論與生活實踐相結合；調動學生學習積極性，提高學生學習興趣，并加深對物理規(guī)律的理解。通過“神五”的例子培養(yǎng)愛國情懷?！局攸c難點】：教學重點是：理解超重和失重的實質。即“超重和失重現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”。它也是本堂課的難點。而且學生對“完全失重”的理解更是難點?！驹O計思想】：首先，用課堂小實驗（彈簧秤稱重量）提問學生“彈簧秤實際稱的是哪個力？”，讓學生對稱量問題有個反思，進而通過討論、分析認清重物對彈簧秤

4、的拉力，彈簧秤對重物的拉力，以及物體的重力，這三個力的關系。引發(fā)學生思考“彈簧秤（臺秤）的讀數一定等于物重嗎？”。為弄清超重、失重現象的本質創(chuàng)造條件。 然后，引導學生用牛頓定律分析升降機中的超、失重現象，培養(yǎng)學生用所學知識（牛頓定律），解決具體問題（超重、失重現象）的能力，尋找出超重、失重現象的本質。 其次，通過演示實驗、驗證實驗、多媒體錄象等技術手段，引導學生討論、師生共同分析、不斷創(chuàng)設問題情景等，讓師生互動。使學生明白什么情況下會產生超（失）重現象？完全失重的原因是什么？深化對超、失重現象的認識?！窘虒W過程】：1、體會超重和失重現象：（課前給每位同學發(fā)放放一只鉤碼，一只彈黃簧秤）教師：邊演

5、示用彈簧秤稱鉤碼的重量，邊問彈簧秤直接稱出的是哪個力的大??？學生：一時回答不出來，經老師引導得出彈簧秤稱的是鉤碼對彈簧的拉力教師：我們知道當彈簧秤勾著鉤碼靜止不動，或勻速運動時，彈簧秤的讀數會等于重力，你知道為什么嗎？當彈簧秤加速向上拉鉤碼，或拉著鉤碼加速下降時，彈簧秤的讀數會有什么變化？你自己做一下，想想為什么？學生：做、討論。（主要讓學生明白三個力的關系及彈簧秤稱出的力不一定等于物重）教師：等學生做了后，請一位同學回答上面問題。此后再問，人手提彈簧秤，彈簧秤下掛鉤碼，站在加速向上的電梯內，手相對電梯靜止不動，問人看到彈簧秤的讀數有何感覺？若電梯內放上臺秤，在臺秤上秤物重，當電梯加速或減速上

6、升時，你看到臺秤的讀數后會有什么樣的感覺？學生：想象教師：播放多媒體課件（電梯內的臺秤上放了3.8kg的物體，當電梯加速上升時，臺秤的讀數變?yōu)?.4kg，當電梯勻速時讀數還是3.8kg，當電梯減速時，電梯讀數為3.4kg。）教師：提出課題，并指出什么是失重？什么是超重？超重現象：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的情況失重現象：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的情況教師：提示剛才用彈簧秤加速向上拉鉤碼，彈簧秤讀數變大，這就是超重現象！當彈簧秤剛要停止向上運動時，讀數變小，這就是失重現象！2、尋超重和失重現象的本質教師問：為什么會出現超重或失重現象呢？（

7、我們用以下例子來說明）例1升降機以0.5m/s2的加速度勻加速上升，站在升降機里的人質量是50kg，人對升降機地板的壓力是多大？學生分析：研究對象？-人 人的受力情況和運動情況 用什么規(guī)律解決？ -牛頓第二定律 具體列式：fgma 得：fgmam（g+a）50×（9.8+0.5）n=515n 人對地板的壓力用什么規(guī)律求？-牛頓第三定律 得：人對升降機地板的壓力是515n教師小結：可見人對地板的壓力變大了（比重力大），若壓在鎊秤上，人就感覺自己變重了。因為人總以為磅秤上讀出的是自己的體重，這樣就認為自己“超重”了。例2升降機以0.5m/s2的加速度勻加速下降，站在升降機里的人質量是50

8、kg，人對升降機地板的壓力是多大？同理分析：（讓一個學生列牛頓第二定律式子） gf=ma所以：f=gma=465n，根據牛頓第三定律，人對升降機地板的壓力是465n讓學生小結：“人感覺自己變輕了”，即產生失重現象。教師：讓學生思考上題中，升降機減速下降時人處于超重還是失重？上題中，升降機減速上升時人處于超重還是失重？學生回答：略教師再問：怎樣來判斷升降機里的人（物）處于超重還是失重 ？（看物體的運動方向嗎？）學生：總結出是看物體運動的加速度方向，即加速度方向向上時，人受合力要向上，就造成人受的支持力要大于重力，人對板的壓力就大了。反之加速度方向向下時，人受合力要向下，就造成人受的支持力要小于重

9、力，人對板的壓力就輕了。教師問：若吊升降機的繩索突然斷了，人對地板的壓力會怎樣？啟發(fā)學生推導：繩斷了，升降機和人整體做什么運動？加速度多大？對人分析，用牛頓定律解得人受支持力多大？人對板的壓力呢？學生：得出人對板的壓力為零教師：是否壓力為零我們用實驗驗證（裝置見圖）。讓掛著重物的測力計沿豎直光滑軌道自由滑下，看測力計的讀數為多大？學生：看到讀數變小并指零。教師小結：什么是完全失重？ 學生回答：物體對支持物的壓力（或對懸掛物的拉力）等于零的情況。教師問：物體處于失重或完全失重是否物體受到的重力變了（或沒有了）嗎？學生討論后小結：超重和失重現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)

10、生了變化（教師特別提醒這是失重或超重的本質）。3、超重和失重現象分析（理論指導實際）生活中的超重和失重教師做課本小實驗：將可樂瓶底側開一小孔讓水流出，將可樂瓶上拋、自由下落等看可樂瓶底側小孔有水流出嗎？請解釋？學生分析：（適當時教師引導：可樂瓶靜止或勻速運動時為什么會流出水？可樂瓶上拋、自由下落上層的水對下層的水還有壓力嗎？）學生討論后回答：可樂瓶拋出后，各水層都受到重力的作用，并且在重力的作用下都作相同的向下加速度g運動，各水層處于完全失重狀態(tài)，所以水層之間沒有相互的擠壓。而水中的壓強是由上面的水的壓力所產生，既然水層之間的相互壓力消失，那么水中的壓強也就在自由下落過程中消失。所以瓶口的水自

11、然不會流出來。再看楊利偉上天如圖，火箭發(fā)射時，楊利偉處于失重還是超重？飛船返回時呢？學生回答：略待添加的隱藏文字內容1問：飛船在太空中繞地球飛行中呢？（提一下即可，原因以后解決）4、超重和失重的意義 超重和失重對宇航員有什么危害？讓知道的學生簡單介紹一點即可，提示：課后同學們可查資料去了解更多！ 失重和宇宙開發(fā)讓學生觀看宇宙飛船中失重狀態(tài)下人和物,及宇宙開發(fā)的多媒體資料片，介紹相關內容。5、本堂課小結。什么是超重和失重（完全失重）？ 怎樣判斷物體處于超重還是失重？ 超重與失重的原因是什么？【教學后記】：（一）、新課引入的隨堂實驗每人發(fā)一個彈簧秤，測量鉤碼的重量，分析彈簧秤的讀數反映的是哪個力，

12、通過復習得到彈簧秤顯示的是鉤碼向下拉彈簧的力。然后讓學生突然上拉和下放彈簧秤，讓學生仔細觀察彈簧秤讀數的變化情況，提出本節(jié)課的課題。和常規(guī)的新課引入相比，有以下幾個優(yōu)點：1、一般在講超重失重時往往在引課過程中用電梯升降的實例，然后提問為什么在升降過程中有不一樣的感覺，學生往往只會習慣性地回答是超重失重引起。與之相比如上的課堂實驗處理的時候，學生雖然同樣能感覺到這一點意思，但總是感覺回答不出來，這樣很容易激發(fā)學生的興趣，而且這樣的課堂設計更加直觀，現象也是很明顯的。由于學生知道了彈簧秤測什么力，對后面講“視重”起了一個鋪墊作用。使學生深刻理解超、失重的本質創(chuàng)造了條件。（二）、對于失重現象的實驗演

13、示及其解釋1實驗演示：讓底部開有小孔的盛水可樂瓶作自由下落，豎制直上拋，平拋，水不會從底部流出來，演示完全失重現象。這個實驗由于物體運動快，下落時水沒有流出來，可見度不是很大。應在教室不同位置多做幾次。2實驗解釋：學生在分析了升降機上的人完全失重現象后，可引導學生作如下的定性解釋：把水看成一層一層。最下面的一層水就相當于升降機地板，它上面一層水相當于人。整體作自由落體后，上層水對下層水就沒有因重力而產生壓力，不難得到每一層水都沒有因為重力而對下一層水產生壓力，都只在重力作用下，與瓶殼一塊作加速度為g的自由落體運動（這個解釋是比較難的，最好作成幻燈片分部展示）。3實驗處理：先演示自由落體，對這一現象解釋后，再演示豎直上拋與平拋，作為激發(fā)學生興趣，讓學生課后研究。可消除學生對失重的片面理解。（三）驗證實驗的重要意義學生雖從理論上推導出了升降機上的人完全失重現象后可能將信將疑，做了這個實驗后能消除學生思想上的顧慮。也從中指導了他們理論需實驗證明的思想，引導了他們科學研究的方法。這個實驗的成功也為解釋課本小實驗起到了暗示作用。（四）用“神五”為例講，使學生感到親切，活躍了課堂氣氛，激發(fā)了他們的科學熱情和愛國主義情懷。宇航員由于要面臨超重和失重的考驗對他們有什么影響？宇宙開發(fā)有什么意義？在這里雖然是簡單介紹，但為課后提