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

本文围绕人教版高中物理必修第一册“超重和失重”展开，承接牛顿运动定律知识，为学生解决实际力学问题奠基。通过实验探究、理论推导等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养。 该设计创新点在于创设真实情境，采用分组实验、视频辅助等教法，借助多种传感器教具。从学生层面提升分析解决问题能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点。

人教版高中物理必修第一册第四章超重和失重教学设计 《超重和失重》教学设计 课程基本信息 教学设计思想 本节课充分利 信息技术，综合考虑课堂容量，学 实情， 考考纲和 考评价体系 标， 层四核四翼的落实以及激发学 兴趣，培养学 科学探究精神，以学 为主体，通过 师的引导，由学 寻找规律、得出结论、分析本质，让学 在 主学习中理解知识，提 分析新模型、 所学知识解决问题的能 。 教学内容分析 《超重与失重》选 教版 中物理必修 第四章第六节，它本质上是 和运动的问题，虽然只是 顿运动定律在 活应 中的 个典型实例，但在学 认知 却是重难点。通过学习，学 不仅对 顿运动定律能够有全 深刻的认识，加深对科学本质的理解， 且有助于培养学 分析解决实际问题的能 ，帮助学 融 社会和 活，提升学 的核 素养。 学 学情分析 知识基础：本节课是 中物理必修 的最后 节内容，从知识 来看，学 已经掌握了机械运动描述、直线运动规律、相互作 和 顿运动定律等知识，本节作为 顿运动定律的运 实例，学 拥有相关知识储备； 科学思维：学 亲历了通过实验获取信息进 实验论证的学习活动，特别是在了解伽利略关于 由落体运动和斜 运动两个理想实验获得科学结论的科学探究故事，初步了解了科学论证的 些 法； 探究能 ：学 掌握了从现象观察中感知问题、从现象描述中提出问题的能 ，也具备了 定的解决 学问题的能 ，诸如受 分析、运动分析等基本能 ； 1 教学 标 1、通过体验和实验，认识超重和失重现象。 2、通过在电梯 观察体重计示数发现超重和失重现象产 的条件，并应 顿运动定律分 析超重和失重现象发 的动 学原因，理解超重和失重现象的本质，培养学 从实际情境中捕捉 信息、发现问题并提出问题的能 。 3、通过查阅资料、分享和交流，了解超重和失重现象在各个领域中的应 ，解释 活中的 超重和失重现象，培养学 科学知识解释 活现象的能 ，激发学 的学习热情和兴趣，形成 良好的科学态度与责任。 教学重难点 （ ）重点：学习 顿运动定律及应 顿运动定律解决问题是本章的核 内容，因此应 规律分析超重和失重现象 然是本节的教学重点。 （ ）难点：由于超重和失重现在已经演化成了 活语 ，与物理学中超重和失重本来的意义有较 的不同，因此引导学 对超重和失重的物理内涵有清晰的认识是本节的教学难点。 开放性学习环境 弹簧测 计、体重秤、钩码、纸带、 传感器和加速度传感器，多媒体教学辅助技术等等。 2 教学过程 设计意图和依据 、创设情境，引 新课 通过学 在体重秤上下蹲和起 的过程，创造了真实的学 可以参与的情景，在此基础上，提出了关于示数变化的问题，激发了学 活动 1：请同学们拿起桌上的纸带和重物，将纸带穿过重物，看纸带能否吊起 学习兴趣，引发学重物？接下来将纸带迅速向上提起，发现有些 组把纸带拉断了，还有 些 思考，充分体现了 组没有把纸带拉断。 学 学习的主体性活动 2：请 位同学站在体重秤上，静 站 刻，让学 观察体重秤示数， 和参与性。 然后完成下蹲和起 的动作，让学 观察示数变化情况——通过投屏技术把示数展示在屏幕上，发现体重秤的示数发 了变化。【提出问题】为什么会发 上 的现象呢？ 、情境互动，突破重点 【提出问题】物体的重 是怎样测量的？ 引导学 体会 物体受哪 个 ？ 弹簧秤测量物体重 弹簧秤的示数代表了什么？ 是利 了 的平 【纠正概念】弹簧秤的示数代表的是物体对弹簧秤的拉 。（如果换成体重秤，衡条件来测量的，为 体重秤的示数代表的是物体对体重秤的压 。） 学 理解体重秤上 【引出概念】 的超重和失重现象 做好铺垫。 FT’ FN’ 视重——物体对悬挂物的拉 或对 持物的压 。 3 【分析】当物体静 时，重 等于弹簧秤对物体的拉 ， 根据 顿第三定律，物体对弹簧秤的拉 等于弹簧秤对物体的拉 ，也就等于重 ，即视重等于物体的重 。 【提出问题】那是不是所有情况下视重都等于物体的重 呢？ 设疑，引发思考【学 分组实验】 实验器材：弹簧测 计，钩码（两 组） 任务：分 协作， 个做， 个观察，交流感受并记录表格；让弹簧秤悬挂钩码分别处于： 1、静 ；2、突然上升的瞬间；3、突然下降的瞬间。（由于上升和下降是 个 较复杂的过程，所以强调只观察上升和下降那 瞬间的变化就 ） 观察：不同状态下的弹簧秤示数的变化 通过合作探究， 钩码运动状态 示数变化 视重与重 较 让学 对超重与失 重有初步认识，建 静 不变 等于 “以物体的重 ”为参 突然上升的瞬间 变 于 照物的思想观察视 重的变化，得出超重 突然下降的瞬间 变 于 和失重的概念，让学 在科学知识发展 【学 回答】静 时示数不变，视重等于重 ；突然上升时示数变 ，视重 的过程中体会到合 于重 ；突然下降时示数变 ，视重 于重 。 作与协作的重要性。 【引出概念】 超重——物体对 持物的压 (或对悬挂物的拉 ) 于物体所受的重 的现象； 失重——物体对 持物的压 (或对悬挂物的拉 ) 于物体所受的重 的现象。 【提出问题】现在再回到这样 个表格，上升时，示数变 ，下降时，示数变 ，那是不是意味着只要上升物体就会超重？只要下降物体就会失重呢？ 三、观看视频，归纳总结 设疑，引发思考 【提出问题】发 超重和失重现象与什么因素有关？ 【观看视频】通过观看在运 的电梯中称量体重的视频，对整个上升和下降过 4 程进 个更细致的判断，同时要求各位同学记录表格，提醒学 重点 较体 重计示数与重 的 。 【记录实验数据】 从运动学的 度分析超重和失重的特点 运动状态 v 向 a 向 较F 与G 超失重状态 关系 静 静 / / = 正常 加速上升 向上 向上 > 超重 上升 匀速上升 向上 / = 正常 减速上升 向上 向下 < 失重 加速下降 向下 向下 < 失重 下降 匀速下降 向下 / = 正常 减速下降 向下 向上 > 超重 【分析归纳】 超重与失重与速度 向 关，与加速度 向有关，超重，加速度 向向上；失重，加速度 向向下。 【追问】为什么发 超重或失重的现象与加速度 向有关呢？这次我们采 理论探究的 式，推导出发 超重和失重现象的本质原因。【教学活动】 问题 1： 站在具有向上的加速度 a 的电梯 的体重秤上，求 对体重秤的压 。（带领学 起推导）对 由 顿第 定律： 由 顿第三定律得： 得 (其中为视重，为实重，为超重部分） 通过观看视频，学 讨论交流，填写实验记录表，进 步理解超重和失重现象，建构超重和失重模型，纠正学 在运动学 可能存在的超重和失重与速度 向有关的表 认识。 在教师的引导下，帮助学 完成理论推导，并教会学 分析 法。 5 问题 2： 站在具有向下的加速度 a 的电梯 的体重秤上，求 对体重秤的压 让学 独 分 。（学 独 推导，并展示推导结果） 析和推理另 种现 得 象，培养学 的 法 (其中为视重，为实重，为失重部分） 迁移能 。 【启发思考】讨论：物体在失重的情况下，加速度等于重 加速度时，弹簧的 拉 是多少？ 【引出概念】如果物体对悬挂物的拉 （或对 持物的压 ）为零，这种现象 称为完全失重。 【提出问题】在完全失重情况下，弹簧称还能称出物体的重 吗？天平还能称 出物体的质量吗？ 四、呼应引 ，问题解决 课前提出了体 重秤的示数为什么 会变化的问题，还得 解决问题，运 传感 器提升或下降重物 来模拟这个过程，得 出图像，能使抽象的 问题1、快速向上提拉纸 问题2、刚刚那位同学站在体重称上完 物理过程和概念提 带，纸袋为什么会断？ 成下蹲和起 的动作时，体重计的示 供更多情境，运 探 数为什么发 了变化？ 究中 成的思维 【教学活动】将 传感器、加速度传感器捆绑在 起， 传感器来模拟 站在 法和科学结论解决 更多问题，这是科学 体重秤上起 和下蹲的两个过程，就可以测出，在这个过程中， 和加速度随 探究学习活动的新 时间变化。 常态。 【教师演示】 传感器悬挂重物，演示物体从静 上升到某 位置停下和从静 下降到某 位置停下的过程，同时学 观察图像变化情况。带领学 起分 析加速度和 随时间变化的图像为什么是这样的？ 6 【分析推理】 1、传感器提物体从静 上升到某 位置停下 引导学 起分析 a-t 图，F-t 图变化趋势为什么是这样的。 当物体从静 上升到某 位置停下时，速度从零变为零，那速度肯定是先增 后减 ，速度 向是 直向上的，所以在第 个过程中加速度向上，第 个过程当中，加速度向下。刚开始加速度为零，所以加速度肯定是先向上从零先变 再减为零，之后 向下增 再减为零。 是怎么变化的呢？刚开始加速度向上，处于超重，所以示数 重 。之后加速度向下，失重，所以示数 重 。 2、传感器提物体从静 下降到某 位置停下 先让学 画出物体从某 位置静 下降到某 位置停下过程的 a-t 图，F-t图，再通过传感器验证。 让学 独 分析和推理另 种现象，培养学 的 法迁移能 。 7 四、应 提升，课堂 结 【解释应 】利 本节学习内容揭秘 活中和太空中的超重和失重现象。 1、超重的影响 宇航员乘 船升空时为什么要采 平躺的姿势呢？ 2、失重的影响 演示 实验： 瓶由静 释放后， 为什么没有 漏出？并分析原因 3、 活中还有很多超重和失重的现象：坐 机、在游乐场坐过 等。 【课堂 结】 介绍我国航天故事，激发 族 豪感，有利于激励理想信念和社会责任感。 教师通过组织学 已对学 过程和结果进 交流、评估和反思，课堂 结关注了学 在知识和 法上的收获，并通过实际问题对学 的知识掌握情况进 评估和反思，建 起物理与 活和社会的联系，注重学 物理学科核 素养的提升。 8 【课后思考】 蹦极 分析： 下降过程和上升过程分别经历了哪 个阶段？ 【板书设计】 9 学科网（北京）股份有限公司 $$