《超重和失重》說(shuō)課稿(全國(guó)獲獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)課案例)

1、 超重和失重說(shuō)課稿一、使用教材人教版高中物理必修1第四章第七節(jié)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題（二）第二講。二、實(shí)驗(yàn)器材自制支架、橡皮筋、定滑輪、繩子、整理箱、臺(tái)秤、手機(jī)、電腦、傳感器、飲料瓶、磁鐵、醫(yī)用潤(rùn)滑劑、蠟燭、氣球、彈力圈等（圖1、圖2）三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要點(diǎn)/改進(jìn)要點(diǎn)圖1圖2本課實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的背景：生活中的超重失重現(xiàn)彖往往轉(zhuǎn)瞬即逝，難以觀察。在教材中，只是讓學(xué)生“回憶”乘坐電梯時(shí)的感受。在以往教學(xué)實(shí)踐中，也只是通過(guò)各種“巧妙”的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生“間接”感知超重失重，學(xué)生不能直接觀察到超重失重現(xiàn)象（即物體對(duì)支持物的壓力人于或小于物體所受重力的現(xiàn)象），增加了概念理解的難度。特別是對(duì)于學(xué)生最感興趣的完全失重現(xiàn)象往

2、往只能播放一些太空實(shí)驗(yàn)的視頻。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)提出的體驗(yàn)探究，倡導(dǎo)創(chuàng)新“的要求，我設(shè)計(jì)了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，將“轉(zhuǎn)瞬即逝”的物理過(guò)程“慢放定格”，做到超重失重特別是完全失重過(guò)程的可視化，把太空艙里的完全失重實(shí)驗(yàn)搬到教室里來(lái)完成。從而使教學(xué)過(guò)程更直觀，使理論教學(xué)更水到渠成，使課堂教學(xué)更咼效。核心創(chuàng)新點(diǎn)：（一）超重、失重特別是完全失重過(guò)程的可視化：利用高速攝影+追隨攝影，即手機(jī)“慢動(dòng)作”攝像結(jié)合與研究對(duì)象的同步運(yùn)動(dòng)，做到清晰地直接地觀察超重、失重、完全失重現(xiàn)象；（-）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)做到實(shí)時(shí)化：利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+屏幕鏡像技術(shù)，即利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WiFi）和屏幕鏡像軟件，將手機(jī)屏幕上的內(nèi)容實(shí)時(shí)展現(xiàn)到人屏幕上，即將實(shí)

3、驗(yàn)結(jié)果立刻呈現(xiàn)在學(xué)生面前,無(wú)需任何額外操作和等待，提高了課堂效率；（三）利用同一平臺(tái)，完成多種實(shí)驗(yàn)：用同樣的實(shí)驗(yàn)方法，可以探究多種運(yùn)動(dòng)，特別是轉(zhuǎn)瞬即逝的快速變化的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)開(kāi)展“尋找超重失重”活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的研究積極性。這樣以點(diǎn)帶面，引導(dǎo)學(xué)生整合各類物理知識(shí)，設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)：（四）利用普通生活中的常見(jiàn)物品及隨身攜帶的手機(jī)就能完成一系列實(shí)驗(yàn)，且能觀察到以往在太空實(shí)驗(yàn)室中才能看到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。四、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路利用手機(jī)慢動(dòng)作攝影功能結(jié)合與研究對(duì)象的同步運(yùn)動(dòng)，可以清晰記錄快速變化的物理現(xiàn)彖。手機(jī)慢動(dòng)作攝影就是高速攝影功能，以240fps拍攝畫面，再以3

4、0fps的正常速率播放時(shí)，就可以看到細(xì)節(jié)清晰的慢動(dòng)作視頻了。結(jié)合配套裝置，就可以將普通教室，變成“微重力實(shí)驗(yàn)室”。模擬電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程，借助定滑輪，通過(guò)調(diào)整配重的質(zhì)量，可以使模擬電梯倉(cāng)處于超重或失重狀態(tài)。模擬蹦極運(yùn)動(dòng)過(guò)程，原理為首先自由落體階段處于完全失重狀態(tài)，之后橡皮筋拉伸處于失重狀態(tài)，超過(guò)平衡位置后處于超重狀態(tài)?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生觀察和分析不同階段出現(xiàn)的現(xiàn)彖。利用本裝置，引導(dǎo)學(xué)生利用已有的超重失重知識(shí)并展開(kāi)想彖，進(jìn)行拓展試驗(yàn)，將不同的研究對(duì)象放入裝置中，使其處于不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析、預(yù)測(cè)、討論會(huì)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)研究的樂(lè)趣和成就感。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能：（1）

5、認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)彖；（2）知道產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件；（3）能夠運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析超重和失重現(xiàn)象。（二）過(guò)程與方法：（1）參與實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)例探究、討論交流的過(guò)程，體驗(yàn)超重和失重現(xiàn)象；（2）經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)和理論探究過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探究方法，領(lǐng)略運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決問(wèn)題方法。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀：（1）觀察生活中的超重和失重現(xiàn)象，生成“學(xué)以致用”的思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情；（2）自己設(shè)計(jì)方案，再實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和熱情，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)；（3）體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)過(guò)程，養(yǎng)成樂(lè)于細(xì)心觀察、勤于思考和相互交流的學(xué)習(xí)習(xí)慣和合作精神。物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)：提升實(shí)驗(yàn)探究（包扌舌問(wèn)題、證據(jù)、解

6、釋、交流等要素）的能力。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容（1）通過(guò)探究模擬電梯運(yùn)動(dòng)過(guò)程，指導(dǎo)學(xué)生分析勻加（減）速向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程和勻加（減）速向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并總結(jié)岀超重失重的概念和產(chǎn)生條件。（2）通過(guò)探究模擬蹦極運(yùn)動(dòng)過(guò)程，引領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用本節(jié)所學(xué)知識(shí)，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。并結(jié)合力傳感器和加速度傳感器及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行深入定量分析。（3）安排學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)壞節(jié)，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)，靈活使用本節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，用同一套實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)出多種有趣的出人意料的實(shí)驗(yàn)。將普通教室，變成“微重力實(shí)驗(yàn)室”。七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程圖3（-）實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)：利用模擬電梯裝置,創(chuàng)設(shè)向上加速過(guò)程以及向下加速等過(guò)程，并直觀（一）

7、課堂引入壞節(jié)：提出如何讓有孔的水瓶不漏水的問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)情境，再播放課前利用自制教具所做的實(shí)驗(yàn)，激發(fā)認(rèn)知沖突，引發(fā)懸念，從而引入新課。（圖3）觀察到臺(tái)秤的示數(shù)變化，從而引出超重失重的概念，并引導(dǎo)學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)、思考、討論，總結(jié)出超重失重產(chǎn)生的條件。（圖4、圖5、表）圖4圖5表1運(yùn)動(dòng)方向V大小變化a方向超、失重狀態(tài)向上加速向上超重減速向下失重向下加速向下失重減速向上超重（三）理論探究環(huán)節(jié)：結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出超重失重現(xiàn)彖的動(dòng)力學(xué)本質(zhì)。至此，把本節(jié)課的知識(shí)框架搭建起來(lái)了。（四）實(shí)驗(yàn)拓展環(huán)節(jié)：首先，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)探究蹦極運(yùn)動(dòng)，分組討論，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)合力傳感

8、器和加速度傳感器，利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行深入定量分析。探究蹦極過(guò)程（圖6、圖7、圖8）圖6圖7圖8之后，應(yīng)用本節(jié)踝所學(xué)知識(shí)并使用同一實(shí)驗(yàn)裝置，由學(xué)生設(shè)計(jì)超重、失重、特別是完全失重的實(shí)驗(yàn)方案即“尋找超重失重活動(dòng)”，分析、預(yù)測(cè)、討論會(huì)發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)彖，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)課上和課卜的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)研究的樂(lè)趣和成就感。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)的磁鐵（圖9）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)的液滴（圖10）圖9圖10學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)的火焰（圖11）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)的彩虹圈（圖12）圖11圖12學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)和超重狀態(tài)的水球（圖13）圖13學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)

9、的擺動(dòng)現(xiàn)象（圖14）圖14學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：完全失重狀態(tài)的浮力相關(guān)現(xiàn)象（圖15）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：套氣球帶孔水瓶（圖16）圖15圖16實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：完全失重狀態(tài)的液滴實(shí)驗(yàn)，需要選擇能長(zhǎng)時(shí)間保持液滴形狀的液體材料，經(jīng)反復(fù)對(duì)比，本課選擇了一種醫(yī)用潤(rùn)滑劑（用約50C的溫水沖調(diào)濃縮粉末）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；完全失重狀態(tài)的火焰實(shí)驗(yàn)，需要將實(shí)驗(yàn)箱做好密封（用橡膠密封條）；完全失重狀態(tài)的擺動(dòng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，需要在小球擺至最低點(diǎn)附近時(shí)釋放實(shí)驗(yàn)箱，才可以觀察到完整的圓周運(yùn)動(dòng)。八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)本課的實(shí)驗(yàn)利用了新方法和新技術(shù)：（一）用生活中的普通物品結(jié)合已非常普及的智能手機(jī)，通過(guò)“高速攝影”+“追隨攝影”的方法，將“轉(zhuǎn)瞬即逝”的物理過(guò)程“慢放定格”，使超重失重特別是完全失重過(guò)程達(dá)到“可視化”、“定量化”，改變了以往教學(xué)中不能直接展現(xiàn)給學(xué)生的狀況，使學(xué)生更容易接受理解知識(shí)。（-）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的呈現(xiàn)做到了實(shí)時(shí)化，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和屏幕鏡像軟件可以將實(shí)驗(yàn)結(jié)果立刻呈現(xiàn)在學(xué)生面前，改變了以往攝像機(jī)錄制后需要等待進(jìn)行視頻編輯和格式轉(zhuǎn)換的時(shí)間，做到了無(wú)需任何線路連接，甚至無(wú)需將視頻文件復(fù)制到電腦上，就能立即觀看，提高了課堂教學(xué)效率。（三）用同樣的實(shí)驗(yàn)方法，可以探究多種運(yùn)動(dòng)，特別是轉(zhuǎn)瞬即逝的快速變化的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)開(kāi)展“尋找超重失重”活動(dòng)，可以激發(fā)學(xué)生的研究積極性，將很多物理知識(shí)（如：曲線