5.5 超重与失重 教学设计-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“超重与失重”核心知识点，作为牛顿运动定律的应用实例。通过“体重计瞬间减肥”迷你实验导入，衔接二力平衡、牛顿第三定律等前序知识，搭建从现象观察到概念建构的学习支架。 此资料以实验探究为核心，用phyphox软件分析下蹲起立过程加速度，培养科学探究能力。结合神舟飞船发射、水瓶自由下落等实例，渗透科学态度与责任，通过建模推理深化科学思维。助力学生理解规律，为教师提供生活化、科技化教学素材。

超重与失重 【教材分析】 超重和失重是利用牛顿运动定律解决问题的一个重要特例，属于运动与相互作用观的范畴，从运动观的角度看，可以由加速度得到超重和失重规律，从相互作用的角度看，可以由合外力的知识得到本质规律。以实验为基础，强调以实验为手段来探究和理解超重与失重，要求学生从不但能从现象中识别超失重，还要通过实验进行探究，加深对牛顿运动定律的理解。 【学情分析】 知识基础：本节课是高中物理必修一的最后一节内容，从知识方面来看，学生已经掌握了机械运动描述、直线运动规律、相互作用和牛顿运动定律等知识，本节作为牛顿运动定律的运用实例，学生拥有相关知识储备； 探究能力：学生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力，也具备了一定的解决力学问题的能力，诸如受力分析、运动分析等基本能力； 认知困难： 学生分析问题时不明确研究对象，也不注意分辨平衡力和相互作用力；对概念的理解还很抽象，对如何应用牛顿运动定律解决具体情境下的问题还存在困难。 【课时目标】 物理观念：了解超重与失重现象，理解其实质，建立运动和相互作用观。 科学思维：经历超重与失重的建模过程，锻炼科学建模和推理能力。 科学探究：通过实验探究超重与失重现象，锻炼科学探究能力。 科学态度与责任：了解超重和失重现象在各个领域的应用，解释生活中的超重与失重现象。 【评价任务】 【学习活动】 任务 一、情境导入 教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 导 入 新 课 创设情景提出问题 迷你小实验：请一位同学站在体重计上，观察自己的体重。并请同学们思考脚不离开体重计的情况下，如何才能瞬间减肥成功？ 学生根据猜想和提前预习的知识，其原因可能与超重，失重有关。 创设问题情境，激 发探求动机，引导 学生发现问题培 养学生观察能力， 激发兴趣，调动积 极性。 任 务 一 ： 超 重 失 重 概 念 的 分析现象 展示体重称和弹簧测力计，并测量物体重力。(学生回答问题后) 问题：体重计测量体重的原理是什么？ （提示：从二力平衡和牛顿第三定律角度） 根据学生归纳总结得出测量重力的两种方法和实重、视重的概念。 1.G=mg 2.G=N(二力平衡) 3.实重：物体实际受到的重力。 4.视重：测力计的示数(物体对 学生根据所学知识思考其原理是二力平衡，又结合牛顿第三定律，测力计的示数实际是测力计受到的拉力或压力。 培养学生应用二 力平衡和牛顿第 三定律知识解决 实际问题的能力。 纠正“测力计的示 数就是物体的重 力”的错误认识。 生 成 建 构 得出概念 测力计的拉力或压力)。 给学生三分钟时间预习课本143-144 页，通过预习得出超重、失重概念。 超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体重力的现象。 失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体重力的现象。 培养学生知识整合和协作解决问题的能力。 任 务 二 提出猜想 合作探究 问题：同学们猜想超重、失重可能与哪些物理量有关？ PPT 展示不同过程中超重、失重与速度、加速度关系的实验表格。 实验：利用手机软件 phyphox中的加速度传感器观察学生下蹲、起立过程中的超、失重现象。 合作探究：将班级分成十组，每组同学中一人手托平板电脑和老师一起完成下蹲和站起，其余同学分析在这两个过程中 学生分组合作完 成探究，分析总结 归纳各个过程中 超重、失重与速 度、加速度方向的 关系。 学生归纳总结实 验结论，得出的物 理规律。 锻炼学生实验 数据的归纳整理 能力。从而发现物理规律。 的过程中超重、失重与速度和加速度方向关系，并完成表格。时间：5 分钟 展示各组学生的得出的数据表格。 结论： 当加速度向上时，超重。 当加速度向下时，失重。 超重和失重与速度方向无关，只与加速度方向有关。 问题 1 ：人站在体重称上下蹲、起立分别经历了哪些过程？ 问题2 ：通过 a-t 图像和体重秤示数判断哪些过程处于超重状态、哪些过程处于失重状态？ (分组回答) 老师总结：1.无论是超重还是失重，物体所受的重力都没有变化 。 2.超重与失重现象仅仅是一种表象 ，所谓超重与失重，只是拉力 (或支持力)的增大或减小，是“视重 ”的改变。 问题：已经知道了超失重产生的条件，那么如何利用 a-t 图像找一下在哪个时刻 N 最大？ 思考：如何利用牛顿第二定律和 a-t 图像画出N-t 图像 任 务 三 应用规律 联系实际 教师活动 1 讲述神舟二十号载人飞船在太空航行了 130 多天，并完成了许多空间科学实验，使我国的航天事业登上更高的台阶。回顾神舟二十号的发射过程，提出问题：宇航员在火箭发射时为什么要躺着？ 引导学生关心中国的航天事业发展，并会利用这节课所学知识加以解释宇航员躺着的原因。 教师利用AI技术专业人士给出更标准的解答。 教师活动 2 盛水的塑料瓶扎两个小孔，水从小孔喷出；现让塑料瓶自由下落。 引导学生观察实验现象，解释其原因，从而引出完全失重的概念。 完全失重：加速度方向竖直向下，a=g，N=0。 问题：【小组讨论】 在完全失重状态下，弹簧秤还能测量物体的重力吗？天平还能秤出物体的质量吗？引导学生从完全失重的定义上思考问 学生结合超重、失 重知识对其进行 分析解释，从而解 决心中疑惑。 学生根据运动分 析和受力分析，得 出水的加速度等 于重力加速度。即水对瓶子的压力 等于 0。 使学生感受生活 中的超重、失重现 象，并能够利用所 学知识解释物理 现象，解决实际问 题。 了解航空科技，增 强文化自信，提升 民族自豪感。 题。 给学生展示完全失重状态下，宇航员们在空间站的 日常生活，激发学生的兴趣。 让学生举出生活中的超重失重现象 ，拉近这节课与生活的联系，让学生更好地理解这节课。 课 堂 总 结 形成知识网络 一、重力的测量 1 ：G=mg 2 ：G=FN=F 压(拉) 二、超重和失重 超重：F 压(拉)>G。 特点：加速度向上。失重：F 压(拉)<G。 特点：加速度向下。 完全失重：F 压(拉)=0。 特点：a=g ，FN=0。 引导学生对本节课的进行小 结，并谈一谈在本堂课上的收获和体会。 学生总结自己的学习收获。 培养学生知识总结的能力和语言表达的能力。 课 外 拓 展 1.物体只有在竖直方向上才会有超重和失重现象吗？ 2. 宇航员在完全失重的太空站中，如何测量自身的质量？ 课外查阅相关知识，扩展知识面 观念建构的持续进行 学科网（北京）股份有限公司 $