資源簡介

《超重和失重》教學設計
【教材分析】
1.課標要求是：“通過實驗認識超重和失重現象”，要求學生能通過一些實驗或具體的活動來了解和體驗超重和失重。理解超重和失重產生的條件與實質。
2.本節是學生學完牛頓運動定律后，知識的遷移和應用部分，因此本節是本章的一個比較重要的、典型的應用型知識點。表現其一：超重和失重產生原因的分析，要用到牛頓第二、第三定律，這不僅有利于學生鞏固對定律的內容理解，也有助于培養學生分析問題的能力.其二，這是一個貼近日常生活的實際問題，能激發學生的學習興趣和體會物理的生活化。其三，超重和失重現象與航天技術緊密聯系，讓學生了解我國前沿科學，意在激發學生情感價值。
【學情分析】
通過前面對“牛頓第二定律”的學習，學生對解決物體做勻變速直線運動的問題已有所了解，但對定律的運用還不是很熟練，可能將超重、失重現象與牛頓運動定律知識割裂，教學中要注意引導學生，將新知識納入舊知識結構，讓學生體會到超重、失重只是牛頓運動定律知識的遷移與應用而已。
學生在學習超重和失重現象時會受到一些前概念的影響，容易把生活中說的有些“超重”與物理學上的超重混為一談，把物理學上的失重誤認為是物體“失去重力”；容易把超重、失重現象的運動學特征與物體的運動方向相聯系。因此在本節課教學中利用了實驗和理論探究的方法，自主學習與小組合作學習的方式，讓學生自己體驗、分析、歸納、討論、評價等得出結論。激發了學生的學習興趣，提高動手與合作能力，養成透過現象看本質的物理意識。
【教學目標】
1.物理觀念：認識超重和失重現象；知道產生超重、失重現象的條件。
2.科學思維：能夠運用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析超重和失重現象。
3.科學探究：經歷實驗觀察、實例探究討論交流的過程，體驗超重和失重現象；經歷實驗和理論探究過程，體會科學探究的方法，領略運用牛頓運動定律解決實際問題的方法。
4.科學態度與責任：了解一些我國航天技術的成就激發學生對科學的興趣和熱情；培養學生科學探究能力，激發成就感；養成學科學、愛科學、用科學的習慣；從探究中體驗科學之美，體會合作的重要性。
【教學重難點】
1.教學重點：什么是超重、失重及產生超重、失重現象的條件、實質。
2.教學難點：產生超重和失重現象的實質；運用牛頓第二定律和牛頓第三定律對超重和失重現象的實例分析。
【教學組織形式】
“情景——問題——探究——結論”的學生自主探究教學模式
【教具學具準備】
1.教具：多媒體課件、體重計、自制超重與失重演示儀、鉤碼、紙帶、彈簧測力計等。
2.學具：鉛筆、教材、草稿紙
【教學過程】
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
引入新課 2021年6月17日，我國神舟十二號飛船發射升空，聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員首次進入我們中國人自己的空間站，我們剛才看到了航天員在失重環境下的生活，怎么會形成這么有趣的現象呢？同學們想了解嗎？ 學生觀看視頻 視頻引入，激發學生的學習興趣
演示實驗1 同學們桌上有一把彈簧秤和鉤碼，如何測量鉤碼的重力？ 將待測物體懸掛在彈簧秤上，使它處于靜止狀態。測力計的示數反映了物體所受的重力大小。 每個學生一套實驗器材，讓學生充分參與到實驗中來，體驗向上加速減速過程，記錄實驗現象。
測量原理是什么？ 二力平衡。
測量重力時，對物體的運動狀態有何要求嗎？ 物體靜止不動。
必須保持靜止嗎？ 物體做勻速直線運動也可以。
物體靜止或保持勻速直線運動狀態，這叫什么狀態？ 平衡狀態。
說對了！可以用平衡狀態概括，如果物體處于非平衡狀態，彈簧秤的示數等于物體重力嗎？ 不等于（部分學生，底氣不是很足）
一起看一個演示實驗，觀察物體勻加速運動時彈簧秤的示數。難道鉤碼的重力會發生變化嗎？ 不會。
演示實驗2 這是一個體重計，如何測人的體重，也就是質量？ 人靜止在上面，體重計的示數反映的是人的體重。 分析超重失重的定性特點。
給你一體重計，你有辦法讓你的體重瞬間減小嗎？ 學生演示下蹲和站立。
站在體重計上向下蹲，你會發現，在下蹲的過程中，體重計的示數在變化。當人靜止后，保持某一數值不變。這是為什么呢？這里也有超重失重。先介紹兩個概念實重：也就是物體的重力，G=mg，不隨物體的運動狀態而改變。只要質量不變，在同一地點，重力加速度不變，重力就不變。視重：物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力。視重一定等于實重嗎？ 不一定。
定義 在剛才的兩個實驗中，我們發現，物體對支持物的壓力，以及物體對懸掛物的拉力有時大于重力，有時小于重力。超重現象： 物體對懸掛物的拉力（ 或對支持物的壓力） 大于物體重力的現象叫做超重。（視重>實重）失重現象： 物體對懸掛物的拉力（ 或對支持物的壓力） 小于物體重。 學生自己推導得出結論，既訓練牛頓第二定律，又能自然得出超失重定義。
超重、失重生活中也經常提到。比如某同學長得很胖，其他同學就會說，“你超重了”；當我們乘車時，如果人多了，就會超載（超重）。生活中這種“超重”與我們物理上講的概念是不是一樣呢？ 不是。
現象分析 不管是超重還是失重，物體的重力并沒有變化。大家想想，生活中有沒有體驗過超重和失重？在什么情況下體驗過？ 電梯。 通過分析現象，探究出現超重與失重現象的本質。
接下來，我們去一個可工作的電梯，一起觀察實驗現象。完成填空：電梯向上運動體重秤示數先大于原始體重，接著等于原始體重，最后小于原始體重。電梯向下運動，體重秤示數先小于原始體重，接著等于原始體重，最后大于原始體重。為什么會出現這樣的現象呢，我們一起分析：我們先了解電梯的運動情況： 觀看視頻：電梯里的臺秤（注意觀察全過程）
前面我們學過，什么時候物體做加速直線運動？ a、v同向。
什么時候物體做減速直線運動？ a、v反向。
電梯向上運動，有三個過程：加速上升，a向上，電梯勻速上升，a為0，電梯減速上升，a向下。同樣，電梯向下運動，也有三個過程：加速下降，a向下，電梯勻速下降，a為0，電梯減速下降，a向上。
生活中的超失重現象 除了電梯中的超重、失重現象，你還能不能舉出生活中的一些例子？播放視頻：重慶萬盛奧陶紀，懸崖蹦極，你敢約嗎？播放視頻：重慶歡樂谷，挑戰跳樓機，玩的就是心玩蹦極和跳樓機，最刺激的就是自由落體的過程。 列舉生活中的現象。 反饋應用，鞏固知識。
完全失重 當物體處于失重狀態，且a＝g 時會發生什么現象？當物體向下的加速度等于g時，物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)等于0的現象稱為完全失重現象。
太空中的失重現象 播放視頻：王亞平做太空單擺實驗，小球失重做圓周運動播放視頻：失重的水球，呈現球形航天器在太空軌道上繞地球或其它天體運動時，航天器內的物體將處于完全失重狀態。在完全失重的狀態下，下列儀器能否繼續使用？ 觀看視頻。
學以致用 演示：水瓶下落漏水停留找一個空的礦泉水瓶，在瓶子側面靠近底部鉆一個小孔，在瓶子內部裝滿水，在水壓作用下，水會從孔中流出來。如果讓這個杯子自由下落又是什么情況呢？觀察瓶子自由下落過程中，水是否從小孔處流出？演示時要注意以下幾個問題：將底部四周戳上小孔，可以讓各個方向的學生看清楚現象。把水染成紅色，便于觀察。學生觀察現象。實驗結果：下落時水不在存瓶底流出。 學生分析原因。水瓶靜止時，由重力產生液體內部的壓強使水從小孔中流出。當水瓶自由下落時，每一部分水所受的重力都使相應質量的水產生a，重力加速度，即處于完全失重狀態，瓶底不存在由重力產生的液體內部壓強，水不會從杯底流出。 現象明顯，學生記憶深刻。
【板書設計】
超重和失重
一、重力的測量
二、超重與失重
1.實重、視重
2.超重
3.失重
三、條件
1.超重：加速度a向上
2.失重：加速度a向下
四、完全失重

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