学生实验教学创新设计

《超重和失重》教学过程设计

教学环节及时间安排

激发兴趣，引入课题. 3＇

教师活动

学生活动

教学资源安排

在起重机吊起重物时，有

经验的司机都不让物体起动

太快，想不想知道这是为什学生观察现象。

么？

实验1：用细线吊上重物，然后迅速上提，细线居然断了。

实验2：把两本书分页（或每几页）地交叉合在一起，很难把这两本书分开。

让书本向下加速下落的同时往外拉，结果很容易拉开。 意从现象引入新课，引发学习兴趣和对“超重与失重”的图

感性认识。 解决问题1：什么是超重（失重）现象？

提问：为什么会发生上述现象？物体的重力是否发生变化？

探究本质，归纳概念。

3＇

学生积极思考，回答问题。

学生首先会否定重力改变。（理由：同一地方，物体重力大小只与质量有关，与物体做什么运动无关。）

实质：重物对细线的拉力、书页之间的压力变了。

通过类比，独自归纳失重的定义。

学生分组讨论，设计能直观测出被悬挂物或被支持物处于超重和失重状态的实验。

【方案一】把物体挂在弹簧秤下，用手带动弹簧秤和物体一起上下做变速运动。

观察弹簧秤的示数如何变化？

【方案二】使用DIS实验系统中的力传感器记录上下

做变速运动的物体对传感器的拉力的变化过程。

引导归纳超重的定义。

实验

探究

12＇

解决问题2：什么情况下会出现超重、失重现象？

老师进行总结和简单点评、改进。

对实验方案一进行改进：用橡皮筋代替弹簧系在底部开口的矿泉水瓶瓶盖上，置于瓶内，下面挂上钩码。用另一根红色橡皮筋套在瓶身上，记录下钩码静止时的位置（大致在瓶正中附近）。左手扶瓶，右手把一块强磁铁按在瓶外侧底部处，当装置处于超重时，橡皮筋变长，钩码将被强磁铁吸住。同样，用右手把强磁铁按在瓶外侧顶部处，当装置处于失重时，橡皮筋变短，钩码也将被强磁铁吸住。

【方案三】人站在体重计上，作如下运动：

1.快速蹲下

2.快速站起

观察体重计的示数如何变化？

【方案四】在竖直升降的电梯中把物体放在托盘秤上或挂在弹簧秤上，当电梯上升和下降时，观察秤的示数如何变化？

学生利用老师准备好的改进后的实验装置分组进行实验探究：物体在竖直方向怎样运动时会处于超重或失重状态？

学生在表格中进行归纳总结。

提问：上述处于超重和失重状态的四种运动中，a的方向向哪？

学生由直线运动中，物体加速和减速的条件（即a与v的方向间的关系）回答：物体超重（加速上升或减速下降）时a向上; 物体失重（减速上升或加速下降）时a向下。

理论

研究

6＇

解决问题3：为什么会出现超重和失重现象？（理论论证，解释原因）

提问：我们通过实验得出的结论是否具有普遍性呢？我们能不能通过牛顿运动定律来论证呢？

设置情景：一个质量为m的钩码挂在橡皮筋上，随矿泉水瓶分别以向上和向下的加速度a在竖直方向做匀变速直线运学生从理论上计算：（取向上为正方向）

1、a向上时（匀加速上升或匀减速下降时）：

由牛顿第二定律：F-mg=ma 可得： F=mg+ma>mg

由牛顿第三定律: 钩码对橡皮筋的拉力F＇=Ｆ=mg+ma>mg

动，求钩码对橡皮筋的拉力。

即：超重。

F a

2、、a向下时（匀减速上升或匀加速下降时）：F＇=Ｆ=mg-ma

实验

探究

6＇

使用DIS实验系统中的压力传感器采集物体对支持物的压力，用DISLab软件显示压力随时间变化的图像：

1、让物体由静止开始突然向上加速然后减速至静止。

2、让物体由静止开始突然向下加速然后减速至静止。

提问：图像中各段的物理意义及物体所处状态？

学生逐段分析、理解图像的意义。

mg F/N 超t 思考：根据图像估算出重物加速上升时的最大加速度。 视频展播放底部漏水的瓶子自示现象，由下落时的慢放视频。

理论进行研究。

6＇

学生分析：下落过程中水为什么不漏了？

取向上为正方向，对水分析：

∵F支－Ｇ＝ma a =－g

∴水对瓶底的压力F压= F支=0 F支

mg

a

引导学生得出完全失重的定义和产生条件。

提问：物体做什么运动时处于完全失重状态？

补充：天宫一号的发射，迈出了建立我国的空间实验站的第一步。空间站中最重要的实验条件之一就是完全失重。

学生总结出完全失重的定义和产生条件。

答：自由落体运动和竖直上抛等抛体运动。航天器进入绕地轨道后，其中的人和物都处于完全失重状态。

实践

应用

4＇

视频展示完全失重下的人和水滴。

举例说明完全失重的利用。

本节课学习了超重、失重、完全失重。同学们能不能列举身边有关这些现象的事例并进行分析。

答：过山车、海盗船、蹦极、

坐电梯等。