4.6 《超重和失重》— 【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教学设计

第4章 运动和力的关系 第6节 超重和失重 安徽省临泉第一中学 郭雪鹏 1、 教学内容分析 《超重和失重》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主题下的内容，课程标准要求为：“通过实验，认识超重和失重现象。”教学中可以通过各种活动，例如乘坐电梯、到游乐场参与有关游乐活动等，体验失重与超重.《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对该条目的解读为：“在用牛顿运动定律解决问题的教学中(包括超重与失重)，要重视让学生体会用牛顿运动定律解决问题的思路，逐步形成运动与相互作用观念，以牛顿运动定律为知识载体，提升物理素养水平。” 本节注重学生学习超重和失重的体验和发现过程，通过称量体重人下蹲过程，引发疑问，强调学生的参与、体验与思考。教材以测量重力的方法为铺垫，为后续利用体重计寻找失重和超重的条件搭建台阶。接着，引导学生利用牛顿运动定律对体重计上的人进行分析，根据体重计示数和重力关系，介绍超重现象和失重现象，运用牛顿运动定律解释超重和失重的本质.最后介绍超重和失重现象在许多领域的应用，深化对超重和失重的认识. 2、 学情分析 称量体重是生活中的一个常见现象，学生看到人在体重计上运动或下蹲、站起时体重计的示数发生变化，只有人静止不动时，此时的示数才等于人的体重.这种生活经验没有上升为理性认为，其中包含直观的认识、甚至学生存在一些不正确的看法.这种生活经验加以巧妙地运用，可以作为超重和失重教学的生长点，对学生原有的认知加以改进、转换、升华，用牛顿运动定律解释称体重现象，上升为理性认识.学生已经熟练牛顿运动定律的应用，从受力确定运动以及从运动确定受力，理论知识的具备使得学生能理解超重和失重的含义、超重和失重的条件以及解释超重和失重现象。 3、 教学目标 1.学生通过体验或实验，认识超重和失重现象. 2.学生能应用牛顿运动定律分析超重和失重现象发生的动力学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学生从实际情境中捕捉信息、发现问题并提出问题的能力. 3.学生查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重和失重现象，培养学生用科学知识解释生活现象的能力，激发学生的学习热情和兴趣，形成良好的科学态度与责任. 4、 教学重难点 教学重点：应用牛顿运动定律分析超重和失重现象 教学难点：清晰认识超重和失重的物理内涵 教学方法：实验探究法、讲授法、启发式教学 5、 教学过程 (1) 新课引入 复习回顾教材67页“练习与应用”第1题. 一个物体静止地放在台式弹簧秤上，试证明物体对弹簧秤的压力大小等于物体所受的重力大小。证明时，请在图上标出所涉及的力. 图 1 师：为什么物体静止时，弹簧秤的示数等于物体重力大小？ 生：物体静止，处于平衡状态，物体的重力G和弹簧秤的弹力F是一对平衡力，那么G=F。根据牛顿第三定律，物体对弹簧秤的压力F '=F。那么对弹簧秤的压力F '=G。弹簧秤的示数是物体对弹簧程的压力大小，所以弹簧秤的示数等于物体重力大小. 师：分析得很详细!在这里用到了共点力平衡条件和牛顿第三定律知识. (2) 新课讲授 1. 重力的称量 (a)测量重力装置 (b)一对平衡力 (c)牛顿第三定律 图 2 测量重力原理 测量原理：共点力平衡条件：F=G ① 牛顿第三定律：F '=F ② 由①②两式得： F '=G ③ 师：测量重力时，对物体的运动状态有何要求吗？ 生：物体静止不动. 师：必须保持静止吗？ 生(部分)：物体做匀速直线运动也可以. 师：物体静止或保持匀速直线运动状态，这叫什么状态？ 生：处于平衡状态. 师：说对了！可以用平衡状态概括.如果物体处于非平衡状态，弹簧秤的示数等于物体重力吗？ 生：不等于.(部分学生，底气不是很足.) 师：一起看一个演示实验，观察物体匀加速运动时弹簧秤的示数. 2. 超重和失重 演示实验：教师播放演示实验视频资源.一本物理学手册书籍放在台式弹簧秤上，由静止释放弹簧秤. 图 3 演示实验 注：本实验视频为空中课堂视频资源截图，视频资源可以从央视网下载. 学生活动：弹簧秤静止时，观察弹簧秤的示数.释放后，弹簧秤运动过程中，弹簧秤的示数有何变化？ 师：同学们观察到什么现象？ 生1：弹簧秤静止时，弹簧秤有一个示数.释放后，弹簧秤示数变小，下落过程中，示数为零. 师：其他同学看到的现象相同吗？ 生2：下降过程中，弹簧秤指针来回摆动了，没有立即指示在零的位置. 师：大家观察的很仔细，释放后，弹簧秤指针减小，由于具有惯性，当指针摆到零位置时并没有立即停下，而是摆到另一侧.但是从视频中可以看出，最后稳定时，指针停在了0的位置.指针指在0的位置，书籍对台称的压力是多少？ 生：压力为零. 师：我们将物体对支撑物的压力称为视重.