超重和失重说课教学设计（优质创意设计）

用牛顿运动定律解决问题（二）

——超重和失重 教学设计

河南省济源第一中学    商科伟

一、学习任务分析

超重、失重是日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没有注意到这一现象的特点。要让学生真正理解超重、失重的条件与本质所在。

二、学生分析

超重、失重学生有一定感性和模糊的体会，但理解超、失重概念，对学生而言有一定的困难。我觉得主要来自两方面，首先是物理语言的误导，使学生认为超重（或失重）就是物体重量的增加（或减少）；其次学生往往认为向上运动时就超重，向下运动时就失重，没有真正理解超重与失重的原因。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，自主学习与小组合作学习的方式，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，养成动手与合作能力，生成学生透过现象看本质的物理意识。

学生有牛顿运动定律的学习基础，完全可以通过自主体验与自主学习来完成本节课的内容。学生可能将超重、失重现象与牛顿运动定律知识割裂，教学中要注意引导学生进行知识同化，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到超重、失重只是牛顿运动定律知识的迁移与应用而已。

三、 教学目标

l、知识与技能：

(1)认识超重和失重现象； 

(2)知道产生超重、失重现象的条件；

(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、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”的意识。

（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。

四、教学的重点难点

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。

五、教法和学法  

教学方法：情景——问题——探究——结论

学习方法：小组合作与组间交流的自主学习

六、教学器材

演示实验1：自制铁丝框架，钉板，气球，彩纸。

演示实验2：天平，量筒，小球，香，细线，薯片包装盒。

教师实验：自制电梯厢，电子秤，摄像头，钢架，滑轮，细线，钩码，多媒体。

学生活动：书本，绳子，带孔钢球，细钢丝，细线，红胶带，饮料瓶，橡皮绳

六、教学流程 

七、教学过程

一：趣味引入，开展新课

呈现学习目标：

(1)什么是超重(失重)现象?

(2)什么样运动情况下会出现超重(失重)现象?

(3)为什么会出现超重(失重)现象?

◆过渡语：对应这三个目标，我们分三个环节来教学。先看第一环节。

1．概念探究——感受什么是超重(失重)现象?

趣味实验 激发悬念 引入概念

演示实验1：自制一个金属框架，上面有可以上下自由移动的钉板，下边塞入了一个气球。我把钉板轻轻放到气球之上，气球完好无损。接下来我让装置由突然向上运动，我们看看会怎样？气球爆了。我设计了三个问题让学生思考：

①开始气球完好时，钉板对气球压力和钉板重力是什么关系？——压力等于重力。

②气球后来爆掉是什么原因？——压力大于重力

③气球爆掉时钉板的重力变了么？——重力不变

学生分组讨论交流后，很容易得出结果。老师针对结果进行总结：

钉板在刚才这个过程中，对气球的压力大于了自身的重力，这种现象叫做超重。

（采用气球爆炸过程，一鸣惊人，更能刺激学生的感官，振奋精神进入新课学习。）

演示实验2：取一个神秘的纸盒子，把它放到天平一端，另一端放砝码，把天平调平。用香烛烧断纸盒子上的这根细线，注意看纸盒子这一侧是突然上升还是下降。看，上升了！再观察天平最后还是否平衡。对，还是平衡的！我同样设计了三个问题：

①烧断细线前，纸盒子对托盘的压力和纸盒子重力是什么关系？——压力等于重力。

②为什么纸盒子这一侧会上升？——压力小于重力。

③天平后来恢复平衡说明纸盒子的重力变了么？——重力不变。

学生分组讨论交流后，也容易得出结果。老师针对结果进行总结：

纸盒子在刚才这个过程中，对托盘的压力小于了自身的重力，这种现象叫做失重。

（用看不到内部构造的纸盒子，增强神秘感。同时为后面的实验揭密埋下伏笔。）

通过刚才这两个实验，既激发了学生的兴趣，又轻松引入了超重和失重的概念：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），大于物体的重力的现象，称为超重现象。

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力），小于物体的重力的现象，称为失重现象。

◆过渡语：现在我们明白超重和失重现象是什么了，那么，我们是在什么情况下观察到这种现象的呢？接下来进入第二环节：通过让学生和老师共同设计实验，去感知什么样运动情况下会出现超重（失重）现象。

2．规律探究——感知什么样运动情况下会出现超重（失重）现象?

（1）回味生活，进行猜想

在这里，我先让学生回味日常生活，谈一谈平时我们乘坐电梯时的感受。

然后大胆的去猜想什么时候产生的超重和失重现象。

学生可能会提出：电梯启动和停止时。

（2）师生互动，模拟电梯

【探究实验】

（1）实验过程

为了给学生更为直观的体验，我和学生共同探讨，看能不能在教室中模拟出电梯的这两个运动。

先给学生展示出我准备好的实验器材：

自制电梯厢，电子秤，摄像头，钢架，滑轮，细线，钩码，多媒体

①如何在电梯中显示出物体对支持物的压力呢？

和学生交流讨论后，我们这么办，用这小框架代表电梯厢，在上面固定了一个摄像头，通过数据线连接到电脑上，我把这样一个电子秤放到电梯厢中，如果在电子秤上放上重物，我们就能在电脑屏幕上看到示数了。

②如何让电梯厢运动起来呢？学生通过观察实验装置，很容易发现方法：给电梯厢拴上绳子，跨过滑轮，另一侧挂上重物，只要重量大于电梯厢，小电梯就会加速上升。

③加速容易，但怎样能让电梯厢慢慢减速呢？学生思考后可能会给出很多方法，比如：用手的摩擦，或者在重物这边系上个橡皮绳……老师对学生的想法要给予肯定的评价，并指出这些方法的优缺点。接着我展示这样一种方法：把电梯厢另一边的重物分成两份，一份挂下边，这样，当下边重物落地后，电梯就会慢慢减速了。我们看一下是不是这样。

下面我们来进行实验：请调出摄像头屏幕，把电子秤调零，我把一个砝码放上去，我们看，示数出来了，刚好100。下面我让电梯上升了，大家注意观察大屏幕上示数的变化。很明显先变大后变小，说明先超重，后失重。

接下来看下降过程，相同的思路，我把电梯厢另一边换成一个重物，在电梯厢下边挂上一个重物，我从高处释放电梯厢，它将先加速下降，这个重物落地后减速下降。我们看一下是不是这样，看电梯厢！我再演示一遍，这一次大家注意观察大屏幕上示数的变化。很明显先变小后变大，说明先失重，后超重。

（2）实验结果

上升时先变大后变小，说明加速上升时超重，减速上升时失重。

下降时先变小后变大，说明加速下降时失重，减速下降时超重。

（3）实验突破点

我认为，这个实验的突破点有二：

①实现了物体压力的大众可视化。

②实现了加速和减速过程的器材统一化。

（4）得到结论

在实验过程中我会提醒学生仔细观察，同时各小组白板上合作完成这样的数据记录。之所以用白板来代替练习本，这样做优点很多，比如合作性强、展示距离远、便于修改等等。

通过分析数据，师生达成共识：物体超重还是失重，仅由加速度方向决定，加速度向上超重，向下失重，与物体速度方向无关。

◆过渡语：上以环节是“概念”的“感受”，此环节是 “规律”的“感知”，当然下一环节应该是 “本质”的“感悟”

3．理论探究——感悟为什么会出现超重和失重现象?

(1)小组合作  探究归因

所以我继续组织各小组自主探究超重与失重的本质，在这里，我引导学生用牛顿运动定律的分析方法来分析问题，指导学生把探究结果写在白板上，然后请小组代表上台讲解。与此同时，我将规范学生应用牛顿运动定律解决问题的思路：选取研究对象→明确运动形式→进行受力分析→根据F=ma列方程得出表达式→求解支持力→根据牛顿第三定律判断压力。

最后得出结果：超重与失重现象是因为竖直方向上存在加速度，物体对支持物的压力大小变化，物体的重力不变。

理论探究也是探究学习重要的方式之一。此环节通过学生自主理论探究，既对超重和失重现象的本质有亲身的感悟，也对超重和失重有了从现象到本质成功体验，也突破了难点。

 二、前后呼应，巩固新知

1．解释实验，前后呼应

小组讨论并发言，解释引入课题中的演示1和演示2。

（小组讨论解释引入的实验现象，既前后呼应，也体验到学习成功感。）

◆过渡语：我们从生活现象出发，学习的超重和失重现象及其本质，如果回归生活实践，还可以解释那些现象呢？

2．反馈应用  拓展知识

（1）练一练

例题：一个质量为70Kg的人乘电梯下楼。电梯开始以3m/s2的加速度匀加速向下运动时，求这时他对电梯地板的压力。快到此人要去的楼层时，电梯以3m/s2的加速度向下匀减速下降，求这时他对电梯地板的压力又是多少？（解答过程略）

（2）做一做

学生活动：把两本书逐页交叠，用力去拉，看能否拉开。我启发学生讨论：如何能拉开这两本书。引领学生用本届课所学知识去寻找办法。

学生自己展示结果：在课本加速下降时来拉。轻易就拉开了。

引领学生分析原因：是因为失重现象，书本间摩擦力减小了。

同时引出完全失重让学生来了解。

（3）想一想

在完全失重情况下，弹簧称还能称出物体的重力吗？天平还能称出物体的质量吗？浸在水中的物体还受到浮力吗？水银气压计还能测出气压吗？

（通过反馈应用，进一步巩固了结论，培养了学生分析能力、动手能力，让学生真正感受到超重和失重就在我们身边。 据教学时间情况，“想一想”、“做一做”也可以让学生在课外完成。）

(三)板书设计

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八．设计理念

1.从趣味引入实验，到分组实验，教师实验，最后回归实践，反馈应用，所有器材都是自制器材，体现了课程教学的创新性特点，同时体现了物理从生活中来，到生活中去的教育思想。

2. 教学过程中穿插着教师评价、生生评价以及学生自我评价，体现了新课程评价理念：注重过程性与即时性评价。

3.整堂课从兴趣入手，精心设计学生活动：强调学生思维和体验过程，让学生亲身经历科学探究，由过去教师要学生学，变为学生自己“我要学、我想学、从中我学到了什么”的主动建构知识的自主学习；通过交流、合作的互动过程，更进一步培养了学生团结、协作的精神。