本章复习与测试课件配套优秀公开课教案设计

《超重和失重》教学设计

一、教学目标

1．知识与技能

（1）认识超重和失重现象。

（2）知道什么样运动情况下会出现超重（失重）现象。

（3）能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象。

2．过程与方法

（1）经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象。

（2）经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法。

（3）经历实验、采集数据、定量探究的过程，体会科学探究的严谨性与逻辑性。

3．情感、态度与价值观

（1）体会生活中的超重和失重现象，生成“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。

（2）体验自主学习过程，养成乐于细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。

二、重点难点

重点：什么是超重、失重及产生超重、失重现象的条件、实质。

难点：（1）产生超重和失重现象的实质；（2）运用牛顿第二定律和牛顿第三定律对超重和失重现象的实例分析。

三、教学设计思路

“情景──问题──探究──结论──拓展──应用”的学生自主探究教学模式。

四、教学资源

多媒体的设计与准备

【实验一】：台秤、摄像头、ipad、会声会影软件。

【实验二】：自主设计实验平台四套（包括：铁架台、滑轨、定滑轮、打点计时器、弹簧秤、

钩码、纸带、交流电源等）；单反数码相机四台。

【实验三】：自制实验平台一套（包括铝合金支架，定滑轮，钩码等）；力传感器、加速度传感器、数据采集器、采集软件等。

【实验四】：一瓶清水和一瓶碱性水（底部开孔）、贴满pH试纸的白纸。

五、教学过程

（一）街头采访，激发悬念

观看视频：老师播放一段采访视频，内容是路人对问题“什么是超重和失重”的各种回答，激发同学们的悬念和兴趣。

教师：看来不同的人对超重失重的理解不同，那么在物理学中是怎样定义超重失重的呢？呈现第一个学习目标：什么是超重（失重）现象？

（二）新课教学

1．趣味实验，自主学习

【实验一（师生配合实验）】

介绍：本实验需要教师和两名同学的配合。一名同学称体重，体重示数呈现在屏幕上；教师和另一名同学分别控制摄像头和ipad的拍摄（教师控制拍摄台秤示数、学生控制ipad拍摄称体重同学的动作，拍摄的两段视频作为下一步使用）。

演示：请一名同学蹲在体重计上面，让全体同学读出其体重；让她站起，观察屏幕上体重计示数变化情况；让她下蹲，观察屏幕上体重计示数变化情况。

问：体重计示数有没有变化？请同学们自学课本第一段，归纳出超重和失重的概念。（教师此时将ipad视频导入会声会影软件，与刚才摄像头拍摄的视频叠放一起）

{完成第一个学习目标：什么是超重（失重）现象？}

超重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力，称为超重现象。

失重：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力，称为失重现象。

（这个实验的设计简单而联系生活，让实验者运动前，可先让同学们猜测示数的变化。让人直接体验了超重失重又有些意料不到。）

[来源学科网ZXXK]

引入：这是从力的角度说明超重失重现象，那么什么样运动会出现超重失重现象？

2．慢镜回放，细节展现

（1）先让同学归纳出实验者在“一起一蹲”运动中包含的四个运动阶段，并做记录。

①加速上升，②减速上升，③加速下降，④减速下降。

（2）再让同学归纳出每个阶段发生的现象（超重还是失重）。

教师将实验者的动作与示数变化两个视频同时慢镜回放（速度控制在20%），让学生仔细观察每个运动阶段实验者的动作以及对应的示数大小，并做记录。

（本实验的最大难点是实验者动作和示数变化太快，观察者来不及反应就已结束。通过慢镜回放可以清晰分明地展现人运动的每个阶段，以及示数大小变化的每个瞬间，能使学生初步认识运动和力之间的关系。）

3．启发猜想，张弛有道

问：根据刚才的记录，超重失重可能跟运动的哪些物理量有关？（速度？加速度？）

呈现第二个学习目标：超重失重的产生条件是什么？

[来源学科网Z,X,X,K]4．图形归纳，不辩自明

让学生对每个运动阶段作运动分析图，画出速度和加速度的方向。然后教师提问：

师：速度的方向能确定物体超重还是失重吗？生：（不能）

师：可以用哪些阶段证明？生：（①②或③④，速度方向相同，但有的超重有的失重）

师：加速度方向能确定物体超重还是失重吗？生：（能）

师：可以用哪几个阶段证明？生：（①④或②③，加速度方向相同，同为超重或失重）

（语言是苍白的，特别是对于“加速上升”、“减速上升”等等这类形似神不似的语言，更是让人一头雾水。此时，图形是更好的表现。正所谓“有图有真相”！并且，直观的图形还为后面的受力分析创造了条件。）

{完成第二个学习目标：什么样运动情况下会出现超重（失重）现象？}

【结论】（1）物体超重失重与速度无关；

（2）超重失重只与加速度有关；

（3）若加速度向上，物体超重；若加速度向下，物体失重。

引入：看来产生超重失重很简单，只要物体具有竖直方向的加速度就可以。可是有个问题：为什么物体有竖直方向的加速度，就会产生超重失重呢？

呈现第三个学习目标：超重失重的实质是什么？

5．受力分析，定性探究

师：既然超重失重是由加速度决定的，我们知道，加速度是联系运动和力的桥梁。接下来，请同学们结合之前的运动分析图，对每个阶段画出受力分析图。请注意作图时要表现出弹力与重力的大小关系。每个小组研究一种运动情况。

（受力分析和运动分析是学习物理的重要的方法，在探究的过程中，引导学生养成先作图，再根据示意图列方程的正确习惯。此方程为下一步的定量证明打好基础。）

师：看来我们已经初步得出了结论，超重失重可以用什么定律在什么方向来描述？

生：用牛顿定律在竖直方向来描述。

过渡语：研究科学不仅要有聪明的头脑，还要有严谨的态度。下面我们做个实验，定量证明这个结论。

6．合作实验，定量证明

每组8位同学，按照编号分工合作。

1号同学负责方案设计；

2号同学负责在左侧调整打点计时器和纸带，稳定小钩码，接到口令后释放钩码；

[来源学&科&网]3号同学负责在右侧稳定弹簧秤和大钩码；

4号同学负责拍照（相机有连拍功能），发布“释放”口令，并读出照片中弹簧秤的示数；

5号同学负责接通电源和指挥；

6号同学负责测量和记录纸带数据，并计算出加速度大小；

【结论】（1）超重失重的本质是牛顿定律在竖直方向的应用；

（2）竖直方向有加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力，与重力的关系发生变

化。但物体自身的重力保持不变。

（本实验既可研究大钩码的失重规律，也可研究小钩码的超重规律。实验者可以调节两侧钩码的数量，以改变加速度，从而改变超重失重的程度。但要注意：因为弹簧秤本身也产生了超重或失重现象，所以原图弹簧秤的示数只能表示大钩码所受的拉力，而不能表示小钩码所受的拉力。若要让弹簧秤表示小钩码的拉力有两种方法，一是将弹簧秤移至左侧小钩码处，二是将原图的弹簧秤上下调转。）

[来源学科网ZXXK]7．启发思考，拓展延伸──探究完全失重

教师：了解了超重和失重的实质后，下面让我们来解释一个现象。

【实验三（教师演示实验）】

实验简介：

（1）图中的力传感器和加速度传感器绑在一起，因此，不仅能读出左侧钩码受到的拉力，还能读出其加速度。

（2）右侧重锤比左侧装置重，释放重锤后，钩码先加速上升（阶段①），处于超重状态；当重锤落地后，绳子松弛，钩码接着减速上升（阶段②），处于完全失重状态。

（3）数据采集器每隔0.2秒采集一次力传感器和加速度传感器的信息，并自动记录成表格。

记录一次钩码完整的上升运动过程，让学生分析电脑采集信息的物理意义。

（以下是某次实验采集的数据，仅供参考。课堂上将现场采集数据）

让学生观察阶段②的力和加速度的数据，归纳“完全失重”的现象和条件。

（传感器实验比学生实验更精确，更有效率。让学生分析每个阶段的受力和运动数据，可以强化对超重失重本质的理解。更重要的是，通过阶段②数据，直接展现了完全失重的现象和条件。）

[来源学科网ZXXK]8．反馈应用

巩固知识

（1）做一做

【实验四（师生配合小游戏）】

如甲图，当水瓶静止时，水流从瓶底的小孔射出（如图甲）；那么当把水瓶自由释放，瓶子在空中运动时（如图乙），水流会从小孔射出吗？为什么？

（如果直接让瓶子自由下落，由于时间太短，无法看清水流是否射出。本实验巧妙的利用pH试纸遇到碱性溶液会变色的特点，化模糊为清晰，激起学生的兴趣，并轻松的解释了疑惑。）

（2）想一想

一个人想一次携带三个相同质量的铁球过独木桥，可是独木桥的最大承受力，只有人和一个铁球的重力之和。他灵机一动，用如图的方法过桥，使任意时刻手上只有一个铁球，你认为可以吗？（本题让学生课后完成）

最后用四句口诀结束本节课的内容：

口诀

超重失重随处见，

其实并非重力变；

压力拉力增与减，

牛顿定律来实现。

六、课后作业

完成学案未完成的内容。