4.6 超重与失重 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦于超重与失重现象的核心知识，以电梯体验和体重计实验为切入点，通过“现象感知—概念建构—原理探究—应用拓展”的逻辑链条，构建清晰的学习支架，帮助学生从生活经验过渡到物理本质的理解。 本设计亮点突出，融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养。例如，借助力传感器采集人蹲起过程中的压力变化数据，引导学生进行模型建构与科学推理，实现由定性观察到定量分析的跨越；通过“漏洞瓶子自由下落”实验直观揭示完全失重的本质，强化能量观念与运动相互作用的理解。同时，设置“电梯设计师”任务驱动学生迁移知识解决实际问题，提升综合实践能力。此设计既助力学生深化概念认知，又为教师提供可操作性强、情境丰富、技术融合的教学范式。

《失重与超重》教学设计 【课题】超重与失重 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第四章第六节 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 失重和超重的教学内容是体现学科育人价值的一个很好素材。比较全面的涉及物理核心素养的四个方面和多个要素。因此，采用单独编一节以突显该内容的育人方面的价值和作用，没有把该内容当作是牛顿运动定律的一个应用例题来处理。物体运动状态的改变会使作用在物体上的力发生变化，这里很好地体现了运动与相互作用的观念。发生失重和超重的原因是什么呢？通过分析综合、推理论证，科学思维得到全面的培养。提出问题，设计实验，经历科学探究过程。经历严谨认真、实事求是的科学态度。发现了失重和超重现象的本质是物体运动状态发生了变化。 2. 课程标准对本节的要求 内容要求：通过实验，认识超重和失重现象。 教学提示：通过实验或具体的活动来了解和体验超重和失重。 学业要求：①了解日常生活的失重和超重现象；②理解失重和超重现象的原因；③会用牛顿运动定律对失重和超重现象进行分析能解释日常生活中失重和超重现象 教材内容安排：以人乘坐电梯时的感受引出发现的问题。但这只是感受，不可定量、不可观察。接着在体重计上进行观察与思考，把其中观察到的现象取名失重和超重。并在这个基础上提出新的问题，产生这一现象的原因是什么呢？理论分析与实验验证，再应用牛顿运动定律进行解释。最后介绍完全失重现象。资料活页“神舟十号”宇航员王亚平在太空授课为背景，介绍了失重状态下如何测质量。 3. 教材的特点 ①实验与理论结合‌：教材通过实验观察和理论探究相结合的方式，帮助学生认识超重和失重现象，并理解其产生的条件与本质；②‌生活化与应用性‌：教材从日常生活中的实际体验入手，如电梯升降的感受，引入物理问题，使学生能够将物理知识应用于生活实际，增强学习兴趣；③‌注重实验探究‌：通过实验器材和演示实验，使学生直观地观察到超重和失重现象，培养学生的观察力和分析能力；④‌联系前沿科技‌：教材将超重和失重现象与航天技术等前沿科学联系起来，激发学生对科学的兴趣和情感价值。 4.对教材的处理 ①重新梳理学习失重与超重的思路。按照“现象-定义-本质-产生条件-分析解释-小结扩展”这一思路来带领学生研究失重与超重现象；每一个知识点按照“导-学-研-展-评”的模式展开教学，使得教学更富有逻辑性和完整性。 ②增加更多感性认识材料。在原有教材的实验基础上，增加太空失重实验视频、电梯实验等丰富的感性材料，并引导学生应用失重与超重知识解决生活中的难题，加强学生知识迁移的能力。 ③开发直观教学辅助资源。通过自制简易教具，增强学生实验的趣味性，使得物理过程变得更直观清晰，问题更加形象具体。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 学生学习了牛顿运动定律，在分析和解释“失重和超重”现象上的知识储备是足够和充分的。 2. 学生的心理特点 物理真实现象和实验对学生具有一定的吸引力，学生的充满热情，积极性较高。 3. 学生的认识特点及困难 学生对“从亲身感受的现象当中-提出探究的物理问题-分析现象背后的物理本质-设计实验进行验证”的研究思路和方法不习惯、不熟练。学生领会不到这个教学内容在落实物理核心素养方面的育人价值。 【教学目标】 1. 物理观念 知道失重（含完全失重）和超重现象，知道运动对物体的受力是有影响的；会用牛顿运动定律的知识分析和解释失重和超重的原因。 2. 科学思维 能对失重和超重现象进行分析和推理，理解失重和超重的原因。 3. 科学探究 提出探究失重和超重原因的问题。使用仪器进行实验探究，或得实验数据，得到初步结论。 4. 科学态度与责任 通过科学严谨的探究，逐渐形成探索自然的内在驱动力 ；培养学生实事求是和持之以恒的科学态度。通过航天技术实例，使学生获得科学成就感、自豪感，激发学生科学探究的欲望。 【教学重点】 经历探究产生超重和失重条件的过程，理解物理规律在生活实际中的应用。 【教学难点】 1.会用牛顿运动定律的知识分析和解释失重和超重的原因 2.认识超重和失重与物体重量间的关系 【教学策略设计】 1. 教学组织形式 采用“引导式分层探究教学”，即通过实验，演示等活动，让学生在观察和体验中，由浅入深，由定性到定量，最后从比较的角度进行分层探索。 2. 教学方法 教学中综合运用情景引入、直观演示、讲授、实验探究讨论并辅以电教手段等多种形式的教学方法，启发引导学生积极思维，注重培养学生间的协作精神，加强师生间的双向活动。 3. 学法指导 指导学生在学习过程中正确使用观察法、自主分析法、小组探究法等 4. 教学媒体设计 综合应用各种教学资源，包括视频资源、自制教具、生活实验、教材等 【教学流程图】 ( 努力探索并发现事物运行规律与发展规律方面的科学精神。 ) ( 情景激疑，引入新课 ) ( 播放太空授课的视频 ) ( 人站在体重计的实验 ) ( 培养学生科学探究的能力，提升学生综合分析，推理论证的能力。 ) ( 实验探究，推理论证 ) ( 人在电梯上的实验 ) ( 手拉弹簧秤的实验 ) ( 实验：漏洞的空瓶在自由下落 ) ( 学以致用，拓展延伸 ) ( 培养学生用科学的观点解释身边的物理现象。 ) ( 当一回电梯设计师 ) ( 解释太空完全失重的视频 ) 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 学生学习活动 教师活动 设计意图 播放《太空授课》的视频。 实验探究： 邀请一位同学称体重，学生观察其蹲下、起立、静止的示数变化。 播放学生在电梯做实验的视频。 分析超重和失重的本质。 实验探究失重与超重的原因。 用力传感器探究失重和超重现象 实验演示： 完全失重状态下的奇特现象：演示有漏洞的瓶子在自由落体运动下的状态。 学以致用，分析经典例题。 观看，思考。 体验失重与超重的现象。 观察、思考。 在教师的引导下思考，期待回答： 1.受到人对它的压力 2.对人受力分析如图： 根据平衡条件，得 N=G 根据牛顿第三定律： 人对电梯的压力 N’=N=G 学生分析加速上升和加速下降过程的受力情况。 总结： 超重和失重的本质物体对支持物的压力（或悬挂物的拉力）大小发生变化，物体的重力始终没有改变。 各小组用弹簧称探究超重与失重实验，完成实验表格，并得出结论。 用力传感器观察下列情况下F-t的曲线变化： ①快速向上、向下运动；②快速斜向上、斜向下运动。 用力传感器测量人蹲起的超重和失重 思考问题：为什么自由下落状态下的瓶子不再漏水？ 分析例题，交流讨论。 提出问题：宇宙飞船中为什么可以形成漂浮在空中的水球？介绍宇航员在人类进军宇宙和探索宇宙中所作出的重大贡献。 提出问题：我们在下蹲或起立时，体重计的示数有时候变大了，有时候示数变小了，为什么会发生这种现象，是人的重力改变了么？为什么体重计示数会发生改变？ 引导学生认识： 其实在下蹲和起立时，人的重力没变，是人对体重计的压力发生了变化。 引导学生认识概念 超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象． 失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况称为失重现象． 提出问题： 1.为什么人站上去后体重计会有示数？ 2.日常生活中，体重计测量人的重力的原理？ 根据牛顿第二、三定律写出理论推导过程。 提出问题：为什么会出现超重（失重）现象？请大家就以下两种情况，分别推导出人对体重计的压力N’的表达式 提出问题：什么情况下会出现超重（失重）现象？ 引导学生得出结论： 当物体具有竖直向上的加速度时，发生超重现象， 当物体具有竖直向下的加速度时，发生失重现象。 引导学生分析实验数据 引导学生分析实验数据 得出结论： 只有竖直方向的速度发生变化时，即有加速度时，才会出现超重和失重现象，超重和失重与运动方向无关。 引导学生分析：1完全失重→底部的水没有受到压力。2完全失重状态下，液体的浮力消失。3液体重力→液体压强→上下压力差→浮力。4完全失重→液体压强消失→浮力消失！ 假如你是一位电梯设计师，现在有一个酒店请你设计出一款面积为2.5m2的电梯。而电梯公司为你提供的电梯底板的平均最大承载量约为2200N/m2，已知公司的电梯系统加速度为1m/s2，问：你设计出的这款电梯，限载多少人呢？（按每个人50kg计算） 提出问题，激发学生的求知欲，向学生渗透宇航员在自觉遵守自然规律和社会规律，努力探索并发现事物运行规律与发展规律方面的科学精神。 通过学生下蹲或起立，在体重计上的读数时大时小，引出超重和失重的概念。给予学生感性认识，建立超重和失重的概念。 联系生活实际，提升学生对身边物理现象的感性认识，潜移默化地培养学生的科学态度与责任。 经历科学探究的过程，建构失重和超重的概念，认识失重和超重的原因。 利用力传感器，融合信息技术与物理学习，引导学生利用信息技术提升物理学习的能力。 通过客观真实的数据，培养学生分析综合，推理论证，建构物理模型的能力。 培养学生用科学的观点解释身边的物理现象。经历分析综合、推理论证的过程，帮助学生建立完全失重的概念。 设置情境，检验学生能不能把问题中实际情境转化成解决问题的物理情境，建立相应的物理模型，培养学生把情境和知识相关联的能力。 【板书设计】 ( 超重与失重 ) 9 第2页 学科网（北京）股份有限公司 $