4.6 超重和失重 教学设计 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

课题名称 超重和失重 一.教学内容分析 本节课的内容选自《普通高中物理课程标准》人教版必修一第四章《运动和力的关系》第六节《超重和失重》的教学内容。 超重和失重是高中物理教学中的重要组成部分，在日常生活中有着广泛的应用，如电梯、过山车等，同时也是理解重力作用和物体运动状态变化的基础。本节课是在学生已经掌握了力的合成与分解、牛顿运动定律等基础知识之后进行的，是对力学知识体系的进一步深化和拓展，为后续学习如圆周运动、万有引力定律等内容打下坚实的基础。本节课不仅加深了学生对力与运动关系的理解，而且能够通过实际操作和实验，有助于培养学生的批判性思维，通过对现象背后原理的分析，让学生学会质疑和验证，形成科学的思维方式。此外，本节课还有助于培养学生的创新意识和实践能力，通过设计实验、分析数据，让学生在实践中学习，提高解决实际问题、 探求物理规律的能力。 二.学情分析 高一年级的学生在经过以往的学习后，已具备基础力学知识，如力的合成与分解、牛顿定律等，对速度和位移等概念已有一定理解。他们能运用辩证思维分析问题，并初步具备实验设计和操作能力。但对于超重与失重这一抽象概念，学生可能缺乏直观理解，对理论应用到实际情境可能存在困难。学生好奇心强，对新奇物理现象感兴趣，这为学习超重与失重提供了动力，但抽象概念的难以理解可能让他们感到困惑。 三.教学目标确定 1. 理解超重和失重现象是物体在不同受力状态下的表现，掌握其背后的物理原理，包括重力、加速度和作用力的关系。学生应认识到超重与失重在高中物理中的重要性，以及它们在现实生活中的应用。 2. 通过学习，了解超重与失重现象的实验观察和理论分析，学会将实际问题转化为物理问题，并能够运用物理知识进行解释和解决。学生应掌握如何通过实验数据来验证理论预测，提高科学探究能力。 3. 掌握物理学研究问题的基本方法，包括观察、实验、推理和验证。学生应学会从物理学的角度分析问题，忽略非主要因素，通过实验和逻辑推理发现问题的本质，总结规律。 4. 通过实验探究超重与失重现象，了解加速度在不同情况下的变化，能够运用相关知识解决实际问题。学生应认识到重力加速度在不同地点和高度可能存在差异，并能够解释这些差异的原因。 四.学习重难点 重点： 1. 认识超重、失重的现象、条件及本质 2. 掌握超重和失重的物理原理，理解重力、支持力和物体加速度之间的关系，并能运用这些原理解释生活中的相关现象 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，如电梯急停、过山车设计等，需要学生具备较强的物理建模能力和问题解决技巧。 五.学习活动设计 教师活动 学生活动 设计意图 新 课 引 入 【情景引入】 播放视频：开学第一课太空中的生活 那同学们想过为什么会出现这样的情况么? 让我们一起来走进今天关于“超重和失重”的学习 在上新课前做一个知识回顾 观看视频 太空中会失重 根据具体问题具体回答 通过央视开学第一课在太空生活中最常见的现象引发学生思考，使其产生对本节课的学习兴趣 新 课 教 学 新 课 教 学 新 课 教 学 一、新课教学一 播放视频并提问：为何太空站好像重力不存在了一样?思考我们在地面上是如何测量重力的? 如何用弹簧测力计、称等测量重力呢？ 我们知道稳定时它们处于平衡状态，由牛顿第三定律可知：此时弹簧测力计的示数或台秤的示数就等于待测物的重力大小 大家想一想，我用手拉弹簧测力计时，弹簧测力计有无示数？ 我用手压台秤称台时，有无示数？ 那弹簧测力计与台秤的示数究竟指的是哪一个力的大小？ 咱班的同学很棒啊，在物理学中，我们把物体对支持物的实际作用力（即：测力计的示数）称为视重，而物体本身所受重力大小叫实重 在静止或匀速状态下，视重=实重，即。 当 时呢？ 我们把这种现象称为：超重现象 当 时呢？ 我们把这种现象称为：失重现象 物体对支持物的压力最小值能取到多少呢？ 物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）为零现象叫作完全失重现象（此时a=g ）。是失重的特殊情况 感受超重失重：手托课本迅速向上举、迅速向下托，有什么不同的感觉呢？ 分组实验：弹簧测力计挂着重物快速向上运动时示数跟静止时对比有何区别？ 为什么会出现这种情况呢？为了更好的解决这个问题我们先请三位同学来完成实验 ： 一位同学负责在体重秤上蹲下、起立，另一位同学负责观察蹲下、起立过程中的体重称示数变化，第三位同学负责根据第二位同学的表述填写表格 从表格中可以得出什么规律呢？（问全体学生） 非常感谢三位同学的帮助，那我们如何对超重、失重进行定量的研究呢？那么大家回忆在同学下蹲的时候经历了几个阶段呢？ 同理可得： 学生自己推导站立过程情况 如何解释弹簧测力计的示数变化呢？ 同学们非常棒，根据课本110 页：人站在力传感器上时，计算机采集的图线，分析力传感器上的人“下蹲”“站起”两个过程中超重和失重的情况。 课本P111页例题分析及讲解 根据图片及所学知识点思考并回答：天平、称、弹簧测力计等 把待测物体悬挂在弹簧挂勾上，或者放在台秤的称台上，待稳定后读数 有 有 弹簧测力计：拉力的大小 台秤：压力的大小 做笔记 物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）大于物体所受重力 物体对支持物的压力（对悬挂物的拉力）小于物体所受重力 0 做笔记 动手实验，交流讨论 参与实验，观察现象 交流讨论，思考猜想 完成实验并填写表格 加速度方向向下为失重加速度方向向上为超重 先后经历加速向下、减速向下、静止三个阶段。 思考讨论并根据所学知识点列式分析并得出结论：失重 思考讨论并根据所学知识点列式分析并得出结论：超重 完成分析及列式子 根据所学知识做出回答：先后经历了加速上升、减速上升及静止三个状态，也先后经历了超重、失重，所以指针示数会发生变化 看图分析及作答 分析例题 通过思考太空生活现象，结合所学知识进行合理猜想 回顾所学知识点，，帮助学生巩固知识点，为后续更复杂的学习内容做准备 学生自主归纳能力的加强，对知识点、概念的得来的到进一步认识，对学生了解、记忆知识点又较好的帮助 通过小游戏及小实验感受具体现象 通过学生自己动手实验、总结，引起学生学习兴趣，培养学生动手实验能力、归纳能力等 通过定量分析得出结论，培养学生的分析推理能力 根据所学知识点分析现有题型，对所学知识点的巩固及运用，培养其以后碰到实际问题该如何去科学思考、解决的能力 学生自主归纳能力的加强，对知识点、概念的得来的到进一步认识，对学生了解、记忆知识点又较好的帮助 练习巩固 1.课本p112.3：火箭发射时，航天员要承受超重的考验。某火箭发射的过程中，有一段时间的加速度达到3.5g，平时重力为10N的体内脏器，在该超重过程中需要的支持力有多大? 2.质量为50Kg的人站在电梯中的体重计上,电梯做下列各种运动时，g取10m/s,人受到的支持力分别为： (1)电梯匀速上升; (2)电梯以3的加速度匀加速上升; (3)电梯以6的加速度匀加速下降。 根据所学知识进行解答 通过习题使学生能更好地掌握本节课的重点，让学生熟练运用所学知识点的目的，使其学有所得，学有所获 课后作业 课本P112：4、5 课本P114：B组1 根据所学内容及时完成课后作业、及时复习巩固 通过补充练习调动后进生的学习积极性，帮助部分学生梳理知识。 六.板书设计 4.6超重和失重 一、重力的测量 1.视重：物体对支持物的实际作用力 2.实重：物体本身所受重力大小 二、超重和失重 （1）失重： a向下 （2）超重： a向上 （3）完全失重： a = g 七.作业设计 调查并撰写一份报告，探讨宇航员在火箭发射和返回地球过程中所经历的超重与失重状态以及大概大小，以及这些状态对他们身体的影响。 八. 特色学习资源或技术手段分析说明 1.通过视频展示超重与失重的物理过程，如宇航员在太空中的自由漂浮，视频可以分解复杂的物理过程，使学生更容易理解力的作用和物体状态的变化。 2.实际体验活动：组织学生进行实际体验活动，如让学生托书本，感受失重、超重，使用秤学生不同加速度下蹲下、起立的力变化。这些活动能够让学生亲身感受超重与失重，加深对物理概念的理解和记忆。 3.讨论与反思：在课堂上组织讨论，让学生分享他们对超重与失重现象的理解，以及他们在生活中观察到的相关现象。通过讨论和反思，学生能够加深对概念的理解，并从同伴那里获得不同的视角。 通过这些特色学习资源和技术手段，学生不仅能够更加直观地理解超重与失重现象，还能够通过实验和游戏提高他们的科学探究能力和团队合作能力。这些活动有助于激发学生的学习兴趣，促进他们对物理知识的深入理解和长期记忆。 9. 教学改进与反思 1. 课前我进行了周密的教学准备，确保了教学环节的流畅和时间的合理分配。这使得整个课程的节奏明快而紧凑，重点和难点得到了有效的强调，从而实现了较为理想的教学成果。 2.部分学生由于基础薄弱，课堂上较为内向，未能积极参与到教学互动中，对于课程的重点和难点内容掌握不够全面。这提示我在今后的教学中需要更加关注这些学生，通过差异化教学和个别辅导来帮助他们更好地融入课堂，确保每个学生都能跟上课程的进度。 针对上述反思，我计划在未来的教学中采取以下改进措施： 1.增加更多与学生生活经验相关的实例，以提高学生的学习兴趣和参与度。 2.设计更具包容性的教学活动，鼓励所有学生参与，特别是那些内向或基础薄弱的学生。 3.在课后提供额外的学习资源和辅导，帮助学生巩固和深化对课程内容的理解。 4.定期进行教学自我评估，及时调整教学策略，以更好地满足学生的学习需求。” 十.学习评价设计 1. 教学过程流畅，结构严谨，教学设计巧妙地融合了多媒体辅助教学，通过贴近生活的例子引发学生的思考，有效提升了学生的学习热情。教学手段多样，能够灵活应对学生的反馈，确保了教学内容的深入理解。 2. 学生在课堂上表现出了高度的参与热情，教师通过及时的回应和鼓励，增强了学生的自我效能感和学习积极性。教师对学生的见解给予了细致的关注，有效地促进了师生间的互动交流。 3. 本课程成功地实践了以学生为主导的教学理念，师生互动和同伴间的交流频繁，大多数学生能够自发地投入到课堂活动中。学生通过亲身实践和积极探索，主动思考问题，并在教师的引导下，顺利攻克了教学中的难题。 4. 知识点的讲解逻辑性强，逐步深入，从基础理论到实际应用，引导学生自主探究和实验，有效地培养了学生对物理学科的热爱和解决问题的技巧。通过这一过程性评价，我们能够及时把握学生的学习动态，灵活调整教学方法，确保教学目标的实现。 学科网（北京）股份有限公司 $$