司友甫超重與失重教學(xué)設(shè)計(jì)

1、司友甫超重與失重教學(xué)設(shè)計(jì)超重與失重的教學(xué)設(shè)計(jì)方案 司友甫一、教學(xué)設(shè)計(jì)(一)、設(shè)計(jì)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)由于課本課文中，只有超重、失重、完全失重三個(gè)結(jié)論，既沒有教師的演示實(shí)驗(yàn)，更沒有學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，而很多學(xué)生對(duì)超重、失重、特別是完全失重缺乏感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生從形象思維到抽象思維的坡度太陡，不利于學(xué)生順利地去認(rèn)識(shí)現(xiàn)象，建立概念，以及應(yīng)用知識(shí)解決具體問題鑒于此，我設(shè)計(jì)了三個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)和一個(gè)教師演示實(shí)驗(yàn)(二)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備為了讓學(xué)生觀察到明顯的超重和失重現(xiàn)象，通過多次篩選，確定了彈簧秤下懸掛鉤碼的最佳方案為了解決超重、失重現(xiàn)象越明顯，鉤碼越容易脫離彈簧秤懸鉤的問題，我把鉤碼用線栓在了彈簧秤的懸鉤上為了讓學(xué)生認(rèn)

2、識(shí)完全失重現(xiàn)象，我設(shè)計(jì)了用一根短線兩端分系螺帽的裝置來(lái)進(jìn)行模擬演示，即用一顆螺帽來(lái)表示重物，另一顆螺帽表示彈簧秤，通過觀察分析短線是否有形變，來(lái)認(rèn)識(shí)完全失重條件下，用彈簧秤是測(cè)不出物體所受重力的，這就解決了直接用彈簧秤演示，指針反彈快不易觀察且容易損壞彈簧秤的問題最后設(shè)計(jì)了一個(gè)教師的演示實(shí)驗(yàn)：水袋下落漏水停流，并通過引導(dǎo)學(xué)生分析短線兩端分系螺帽的下落與水袋下落漏水停流這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)間的內(nèi)在了解，加深了對(duì)完全失重現(xiàn)象的理解(三)進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)的意義1通過學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給了學(xué)生通過引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)原因，總結(jié)出物理概念并將所學(xué)知識(shí)用以解決實(shí)際問題，讓學(xué)生懂得：依靠自己的努

3、力是可以探索并掌握新的知識(shí)的，從而樹立持久的學(xué)習(xí)信心更重要的：在實(shí)驗(yàn)、觀察、總結(jié)的過程中，使學(xué)生潛移默化的感受到“實(shí)踐認(rèn)識(shí)再實(shí)踐再認(rèn)識(shí)”的認(rèn)知規(guī)律從近期來(lái)看，可以培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)方法，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看，可以培養(yǎng)學(xué)生終身受益的學(xué)習(xí)能力2通過進(jìn)行學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、分析能力和學(xué)生之間的協(xié)作能力，使學(xué)生各項(xiàng)素質(zhì)的提高落到實(shí)處3通過進(jìn)行學(xué)生的分組實(shí)驗(yàn)，拋棄了哪種由教師分析總結(jié)并得出結(jié)論的傳統(tǒng)的教學(xué)模式，科學(xué)的合理的探索隨堂實(shí)驗(yàn)課這種教學(xué)模式所遵循的一般規(guī)律二、教案(一)教學(xué)目的1理解超重和失重的概念，知道產(chǎn)生超重和失重的條件2培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰?讓學(xué)生

4、了解物理知識(shí)在生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用4探索物理隨堂實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式(二)教學(xué)重點(diǎn)：超重和失重概念，產(chǎn)生超重和失重的條件以及知識(shí)的應(yīng)用(三)教學(xué)難點(diǎn)：1對(duì)完全失重概念的理解2在超重和失重的條件下，物體的實(shí)重不變(四)教學(xué)器材：彈簧秤和鉤碼各33個(gè)，細(xì)線兩端分系螺帽的裝置33具，透明塑料水袋一個(gè)、錐子一把，尺子一把高級(jí)中學(xué)物理試驗(yàn)課本66本(五)教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探索、啟發(fā)式教學(xué)(六)教學(xué)過程引入課題師：同學(xué)們，牛頓第二定律F=ma說明了哪三個(gè)方面的問題？生：力是產(chǎn)生加速度的原因？質(zhì)量一定的物體，F(xiàn)恒定則a不變，F(xiàn)變則a變，F(xiàn)消失則a隨之消失F=ma是矢量式，應(yīng)用時(shí)須先規(guī)定正方向師：請(qǐng)同學(xué)們思考

5、這樣兩個(gè)問題：我國(guó)在2003年10月15日成功發(fā)射了“神州5號(hào)”載人衛(wèi)星，那么，人們常常談及的超重和失重究竟是怎么一回事？為什么心臟病人不宜乘座飛機(jī)去旅行？為了弄清這兩個(gè)問題，我先請(qǐng)同學(xué)們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的要求是：先記住鉤碼靜止時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)和彈簧秤指針的位置，此時(shí)彈簧秤的讀數(shù)就等于鉤碼的重力大小再讓彈簧秤和鉤碼一同豎直向上做加速直線運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)注意剛開始運(yùn)動(dòng)的瞬間，指針是向上移動(dòng)還是向下移動(dòng)？、新課教學(xué)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)1觀察超重現(xiàn)象板書課題：四、超重和失重生：指針下移，說明讀數(shù)變大師：這種彈簧秤的讀數(shù)大于鉤碼實(shí)際重力的現(xiàn)象我們就叫它為超重現(xiàn)象板書：1超重(1)現(xiàn)象師：為什么鉤碼加速上升時(shí)，彈簧秤

6、的讀數(shù)會(huì)變大呢？若沒鉤碼質(zhì)量為m，豎直向上運(yùn)動(dòng)的加速度為a，那位同學(xué)能用牛頓第二定律來(lái)對(duì)鉤碼進(jìn)行研究，分析彈簧秤的讀數(shù)與哪些因素有關(guān)？板書：(2)分析 圖1引導(dǎo)生答：彈簧和鉤碼受力分析如圖1，由牛頓第三定律有：彈簧秤的讀數(shù)F和鉤碼所受彈力F是等大反向的板書：F=-FF-mg=ma F=mg+ma (1)引導(dǎo)學(xué)生得出：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛物的拉力大于物體本身的重力師：人們常把彈簧秤稱出的讀數(shù)F稱為視重，mg稱為物體的實(shí)重，則視重和實(shí)重誰(shuí)大？生：視重大師：若把彈簧秤變?yōu)樯禉C(jī)中的磅秤，板書圖2，已知升降機(jī)與人和磅秤具有向上的相同的加速度a，人的質(zhì)量為m，哪位同學(xué)能參照上面的分析直接

7、得出磅秤的讀數(shù)？生A：板書：N=-N，N=mg+ma說明人對(duì)秤的壓力大于人的實(shí)際重力，視重N大于實(shí)重mg師：哪位同學(xué)能綜合上面兩例的分析結(jié)論，得出什么叫超重現(xiàn)象？生B：當(dāng)物體具有向上的加速度的時(shí)候，物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Υ笥谖矬w本身重力的情況稱為超重現(xiàn)象板書：(3)結(jié)論：視重實(shí)重師：在超重情況下，物體本身的重力變沒有？生：物體本身的重力大小不變板書：(4)實(shí)重不變師：同學(xué)們當(dāng)物體具有豎直向下的加速度a時(shí)，秤的讀數(shù)又如何變化呢？請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮?lái)做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的要求是：先記住鉤碼靜止時(shí)，彈簧稱的讀數(shù)和指針的位置，然后觀察當(dāng)鉤碼和彈簧秤一同加速下降的瞬間，彈簧秤的指針是上移還是下移？學(xué)生分組實(shí)

8、驗(yàn)2：觀察失重現(xiàn)象生：指針上移，說明讀數(shù)變小師：這種彈簧秤的讀數(shù)小于物體實(shí)際重力的現(xiàn)象我們就稱它為什么現(xiàn)象？眾生：失重現(xiàn)象板書：2失重(1)現(xiàn)象師：設(shè)鉤碼的質(zhì)量為m，向下的加速度為a，哪位同學(xué)能參照上面的分析，求出彈簧秤的讀數(shù)？板書：(2)分析引導(dǎo)生答：板書：圖3，F(xiàn)=-Fmg-F=ma F=mg-ma (2)引導(dǎo)生答：當(dāng)鉤碼具有向下的加速度a時(shí)，鉤碼對(duì)懸掛它的彈簧秤的拉力F小于物體本身的重力mg師：同樣地，若把彈簧秤變?yōu)樯禉C(jī)中的磅秤，已知升降機(jī)與人和秤向下的加速度均為a，人的質(zhì)量為m，哪位同學(xué)能參照前面的分析得出秤的讀數(shù)生C：板書：圖4，N=-N，N=mg-ma說明人對(duì)秤的壓力小于人的實(shí)際

9、重力師：哪位同學(xué)能總結(jié)出什么叫失重現(xiàn)象？生D：當(dāng)物體具有向下的加速度的時(shí)候，物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫π∮谖矬w本身重力的情況稱為失重現(xiàn)象板書：(3)結(jié)論：視重實(shí)重師：在失重條件下，物體本身的重力變沒有？生：物體的重力不變板書：(4)實(shí)重不變師：由(2)式可知，物體具有的向下的加速度的值越大，則秤的讀數(shù)就越小，同學(xué)們想一想，有沒有稱不出物體重力的情況呢？請(qǐng)同學(xué)們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這是短線兩端分別系住兩顆小螺帽的裝置，請(qǐng)?jiān)诶K末被拉直的情況下，無(wú)初速的同時(shí)釋放此裝置，注意觀察兩螺帽在自由下落過程中，短線被拉直沒有？學(xué)生實(shí)驗(yàn)3，觀察完全失重現(xiàn)象眾生：線沒有被拉直師：同學(xué)們想一想，若先用手握住一顆螺

10、帽，讓另一顆懸吊的螺帽靜止，然后無(wú)初速釋放，短線中有沒有彈力？眾生：沒有師：假若一顆螺帽是彈簧秤，那么能否稱出另一顆螺帽的重力？為什么？生E：不能因?yàn)閺椈沙雍椭匚锏募铀俣榷际莋，它們間不可能有形變，也就沒有相互作用力了師：這種根本稱不出物體重力的現(xiàn)象就叫什么現(xiàn)象？眾生：完全失重現(xiàn)象板書：3完全失重，(1)現(xiàn)象：師：有的同學(xué)要問：為什么不用彈簧秤來(lái)做完全失重的實(shí)驗(yàn)而改用兩螺帽來(lái)模擬呢？原因有2：在完全失重的情況下，彈簧秤指針恢復(fù)太快，且下落過程中，彈簧秤易轉(zhuǎn)動(dòng)，這都不利于觀察指針的移動(dòng)情況(2)保護(hù)彈簧秤不受損壞，這為什么我們以后將專門研究師：哪位同學(xué)能分析：彈簧秤的讀數(shù)為什么會(huì)為零？板書：(2

11、)分析生F：完全失重的情況下，物體的加速度為g，參照對(duì)失重現(xiàn)象的分析和(2)式可得，彈簧秤的讀數(shù)為零師：哪位同學(xué)能總結(jié)出什么是完全失重現(xiàn)象？生G：當(dāng)物體具有的向下的加速度就是重力加速度時(shí)，物體對(duì)懸掛物的拉力或?qū)χС治锏膲毫Φ扔诹愕默F(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象板書：(3)結(jié)論：視重為零師：在完全失重的情況下，物體本身的重力有沒有變化？生：物體本身的重力不變板書：(4)實(shí)重不變師：同學(xué)們?cè)谕耆е氐那樾蜗拢瑫?huì)有許多奇妙的事情發(fā)生，請(qǐng)先來(lái)觀察一個(gè)水?dāng)嗔鞯膶?shí)驗(yàn)我手提著的是一個(gè)盛了水的透明水袋，我現(xiàn)在用錐子在水袋上打一個(gè)小孔，袋中就噴出了一股細(xì)水流，我現(xiàn)在用尺子去切斷水流，能否真的斷流？不能！這是不是古人所說的

12、：抽刀斷水水更流的的情形(眾生笑)現(xiàn)在我讓水袋自由下落，請(qǐng)同學(xué)注意觀察：水袋在下落過程中，水流是否中斷？教師演示實(shí)驗(yàn)：水袋的自由下落生：水?dāng)嗔髁藥煟簽槭裁此畷?huì)斷流呢？引導(dǎo)生H答：若把水袋視為前面實(shí)驗(yàn)中的一顆螺帽，水視為另一顆螺帽，水和水袋間就沒有相互作用力了，即水和水袋的重力完全用以提供各自的重力加速度了，所以水不流了師：非常正確，同學(xué)們，事實(shí)上環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船里用秤是稱不出任何物體的重力的哪說明宇宙飛船里的物體處于什么狀態(tài)？飛船內(nèi)的空間是一個(gè)什么樣的空間？生：飛船內(nèi)的物體都處于完全失重狀態(tài)，飛船內(nèi)的空間是一完全失重的空間師：在完全失重的空間里，科學(xué)家們可以進(jìn)行大量的生物、生理、生化、物

13、理、醫(yī)學(xué)等實(shí)驗(yàn)，并能取得地面上進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到的優(yōu)秀效果據(jù)報(bào)道，美國(guó)一產(chǎn)婦在完全失重的飛船里曾產(chǎn)下一男孩，現(xiàn)約十幾歲，該男孩所表現(xiàn)出的智力和體力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了同齡兒童，被美國(guó)人戲稱為“小超人”同學(xué)們，完全失重的空間里還有許多未被開墾的處女地，各國(guó)宇航局都力圖率先在這些領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，為此，發(fā)達(dá)國(guó)家的宇航局也曾向世人征求可在飛船里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案北京市一名中學(xué)生曾設(shè)計(jì)出一個(gè)方案：即研究在完全失重的條件下，人的思維反應(yīng)速度是不變、變快還是變慢受到了發(fā)達(dá)國(guó)家宇航局的關(guān)注如果在座的各位同學(xué)在這方面有什么奇思妙想，不妨寄與我國(guó)宇航部門，希望將來(lái)在我國(guó)飛船上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)里，有你們?cè)O(shè)計(jì)的方案現(xiàn)在我們已經(jīng)解決

14、了究竟什么是超重、什么是失重的問題了那么，為什么心臟病人不宜乘飛機(jī)去旅行呢？為了簡(jiǎn)化問題，我假設(shè)旅客是乘直升飛機(jī)去旅行，當(dāng)直升飛機(jī)加速上升時(shí)，哪位同學(xué)能分析這種情況下，人的心臟處于什么狀態(tài)？請(qǐng)注意這顆紅色的桃形表示人的心臟板書：圖5引導(dǎo)生答：這顆心臟處于超重狀態(tài)這顆心臟向上的加速度a是由周圍肌肉向上的彈力F和心臟本身的重力mg的合力來(lái)提供的參照(1)式可知，a越大，F(xiàn)越大，肌肉的形變?cè)酱?，如果超過了肌肉的形變范圍，則此心臟就出問題了師：上面僅對(duì)心臟的狀態(tài)作了個(gè)受力情況分析，事實(shí)上，粗略地講，當(dāng)心臟具有向上的加速度時(shí)，流經(jīng)心臟的血液同樣處于超重狀態(tài)，要把這些血泵出心臟維持正常的血液循環(huán)，心臟的負(fù)擔(dān)就比無(wú)加速度時(shí)大得多，若旅客本身的心臟平時(shí)就不好，再加上超重情況下要急劇增加心臟的負(fù)擔(dān)，這顆心臟就容易出問題了有的