4.6 超重和失重 教学设计 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦超重和失重现象，通过视频及趣味实验（如离手水瓶水不流出）导入，衔接牛顿定律应用，以重力测量实验方案设计为支架，引导学生探究概念本质。 以实验探究和情境分析为特色，通过电梯运动分组讨论、下蹲测力实验等培养科学思维与探究能力，结合天宫一号太空授课案例渗透科学态度，助力学生深化物理观念，为教师提供丰富教学资源与清晰实施路径。

4.6 超重和失重的教学设计 教学设计 课题 《 超重和失重》 课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□ 教学内容分析 教材的地位和作用： 在过去的教材中超重和失重是以例题的形式出现，现在变为一个课时的内容，通过实验探究才逐步得到超重和失重的概念。本节的内容又十分注重分析过程，是对前面学习牛顿定律的总结和提升。超重和失重现在已经融入生活中，注意超重和生活上的区别，教科书通过电子称的分析使学生对超重和失重的物理内涵有更加清晰的认识。 教学目标确定 教学目标： 1物理观念.知道什么是超重、失重现象。 2科学探究.理解发生超重、失重现象的原因。 3科学态度与责任.学会通过加速度分析物体的超重、失重状态。 教学重点难点 教学重点： 1、发生超重、失重现象的条件及其本质。 2、判断超重和失重现像。 教学难点：超重和失重的本质。 教法和学法 教法：教师启发引导教学与学生小组合作探究法、实验分析相结合。 学法：观察法、合作探究法、学思结合法 教学活动设计 过程 学习内容与教师活动 学生任务与活动设计 设计意图及目标达成 环节一 新课引入： 新课引入： 教师：同学们，大家好，前两节课我们学习了牛顿运动定律的应用。今天我们来研究两种特殊的现象，超重与失重。 看一段视频。 这个实验能不能在普通的实验室做？ 我么们再做一个趣味小实验。 教师：同学们，离手后瓶中的水为什么不会流出来？ 教师：那通过今天的学习来解释这个现象！ 学生：观看视频，及帮助做实验。 注重将物理知识与生活实践的相互联系，激发学生的兴趣，培养学生思考的能力。 环节二 重力测量 教师：要弄清楚这些，我们得先来说说怎么测量重力。 教师：请同学们用以下的实验装置，设计出两种不同的测量物体重力的实验方案！并说出实验原理！ 师生总结： 第一种方案是： 用天平测量质量，用铁架和打点计时器测量物体做自由落体运动的加速度g，由有牛二G＝mg可得重力。 第二种方案是： 将物体悬挂（或放置）在测力计上，使物体静止。这时测力计对物体的拉力（或支持力）与重力大小相等。 问：用弹簧秤测物体的重力时应使物体处于什么状态？ 问：弹簧秤的示数是哪个力的？ 问：测量原理是什么呢？ 思考：体重计测量体重的原理是什么？ 教师： 视重：体重计（测力计）的示数 反映了：人对体重计的压力. 物体对测力计的拉力 问：用体重计测量重力，视重具体等于哪些力呢？ 问：在方案2中，为什么要使物体处于静止状态？ 问：如果物体不处于静止状态，会带来什么问题？ 观察与思考：同学们用手中的测力计挂着钩码，使钩码上下运动，看一下，示数的变化！ 下面我们就来具体研究，如果物体不处于平衡状态，测力计的拉力（支持力）与重力有什么关系。 学生：分组讨论，并设计试验方案。 学生记笔记 学生做实验，观察并说出实验现象 培养学生，沟通及思考的能力。 培养学生学以致用的能力！ 培养学生动手思考能力。 环节三 超重和失重 情境一：电梯中有一台体重计，人站在体重计上，当人随电梯一起向下加速运动时: 1.人体受到哪些力？ 2.体重计对人的支持力是否等于重力大小?为什么？ 3.物体加速度朝哪个方向？为什么？ 4.支持力和重力的大小怎么比较？ FN＝mg－ma mg－FN＝ma 师：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体 所受重力的现象，叫作失重现象。FN < mg 情境二：电梯向下减速运动的过程中: 用相同的方法比较支持力和重力的大小？ 师： 物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体 所受重力的现象，叫作超重现象。 分组讨论： 1，2，3组：同学们分析一下电梯加速向上运动的情况！ 4，5，6组：同学们分析一下电梯减速向上运动的情况！ 同学们，试着总结一下物体超重失重和加速度方向的关系！ 师生总结： 学生活动：利用所学知识回答问题，并列方程 学生活动： 分组讨论，计算结果 学生活动：分组讨论，计算结果，回答问题 学生：总结归纳的能力 引导学生用牛二列方程，培养学生用所学知识解释生活中的现象。 引出失重现象的概念 巩固所学知识，引出超重现象的概念 培养学生知识迁移的能力 培养学生总结归纳的能力 环节四 完全失重 做一做：若电梯向上减速或者向下加速的加速度大小等于重力加速度g，此时站在电梯里体重计上的人的视重会是多大？ 根据牛顿第二定律： mg－FN＝ma FN＝mg－ma FN＝mg－ma FN ＝ 0 视重为0 完全失重 做一做：离手后瓶中的水为什么不会流出来？ 学生活动：讨论并得出结果。 学生活动：讨论并回答问题。 引出完全失重的概念 培养学生的知识迁移的能力，培养学生严谨的科学态度。 环节五 巩固练习 教师：【例题】设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。（g 取 9.8 m/s2） 解: 设竖直向上方向为坐标轴正方向。根据牛顿第二定律，有 FN-mg=ma FN=m(g+a)=60x(9.8+0.25)N=603N 根据牛顿第三定律，人对电梯地板的压力FN'为: FN'=-FN=-603N 人对电梯的压力大小为603N，方向竖直向下。 分组讨论：人站在力传感器上完成下蹲动作。观察计算机采集的图线。 下图呈现的是某人下蹲过程中力传感器的示数随时间变化的情况。请你分析力传感器上的人“站起”过程中超重和失重的情况。 教师：提示： 1. 这个人的体重是多少？ 2. 初速度和末速度是多少 3.人经历哪一些运动过程？ 学生思考并做题。 学生：思考讨论 巩固所学知识 培养学生学以致用的能力 通过生活的实验培养学生科学探究能力，激发成就感；养成学科学、爱科学、用科学的习惯；从探究中体验科学之美，体会合作的重要性。 环节六 总结 教师：梳理物理知识，提炼物体规律，显化物理思想，厘清概念之间的内在逻辑关系。 巩固练习 【例题】设某人的质量为 60 kg，站在电梯内的水平地板上，当电梯以 0.25 m/s2 的加速度匀加速上升时，求人对电梯的压力。（g 取 9.8 m/s2） 板书设计 4.6超重和失重 一、重力的测量 重力(体重）：由于地球的吸引而受到的力。 ①第一种方法：公式法，G=mg ②第二种方法：平衡法，F拉=mg 二、超重和失重 ①视重：体重计的示数 即：物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力的大小。 ②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现象。 ③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现象。 作业与拓展学习设计 检测性作业： 如图所示，某人站在电梯内的水平地板上开始静止不动，过一会启动电梯后，他随电梯一起做匀加速直线上升。已知人的质量为，电梯上升时的加速度大小，重力加速度取。求： （1）静止时电梯对人的支持力大小； （2）加速上升时人对电梯的压力。 拓展性作业 北京时间2013年6月20日上午，我国航天员在天宫一号空间实验室进行了太空授课，演示了包括质量的测量在内的一系列实验。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。测量时，航天员把自己固定在支架的一端，另外一名航天员将支架拉开到指定的位置，松手后，支架拉着航天员从静止返回到舱壁，如图所示。支架能够产生一个恒定的拉力F；用光栅测速装置能够测量出支架复位的速度v和时间t。 （1）根据上述数据，推导出计算航天员质量m的表达式 （2）在太空中能否用托盘天平测量物体的质量？简要说明理由。 答案 检测：(1)700N；(2)721N 拓展：(1)m=；(2)不能，太空完全失重，物体对托盘无压力。 特色学习资源分析、技术手段应用说明 1、 利用希沃白板展示的图片及相关内容，激发学生兴趣 2、 播放实验，培养学生严谨的科学态度。 学科网（北京）股份有限公司 $