超重和失重內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)案例與評(píng)析：高一物理超重和失重內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計(jì)一、 教學(xué)目標(biāo)l、知識(shí)與技能：(1)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象； (2)知道產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件；(3)能夠運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析超重和失重現(xiàn)象。2、過程與方法：(1)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)例探究討論交流的過程，體驗(yàn)超、失重現(xiàn)象。(2)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)和理論探究過程，體會(huì)科學(xué)探究的方法，領(lǐng)略運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問題的方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：（1）體會(huì)生活中的超重和失重現(xiàn)象，生成“學(xué)以致用”的思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。（2）了解一些我國(guó)航天技術(shù)的成就激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。（3）體驗(yàn)自主學(xué)習(xí)過程，養(yǎng)成樂于細(xì)心觀察、勤于思考和相互交流的學(xué)習(xí)習(xí)慣和合作精神。二、重點(diǎn) 難點(diǎn)重點(diǎn)：什么是超重、失重及產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件、實(shí)質(zhì)。難點(diǎn)：(1)產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)； (2)運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律對(duì)超重和失重現(xiàn)象的實(shí)例分析。三、教學(xué)策略與手段 “情景問題探究結(jié)論”的學(xué)生自主探究教學(xué)模式。四、課前準(zhǔn)備媒體的設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備分組實(shí)驗(yàn)：改進(jìn)后的教具“記憶型”超重失重演示器（四人一組）演示實(shí)驗(yàn)：多媒體設(shè)備一套，可樂瓶、水，紙帶、鉤碼，神州5號(hào)發(fā)射和運(yùn)行及回收過程剪輯錄象，電梯內(nèi)的超重失重錄像片，人在體重計(jì)上下蹲與站立視頻。五、教學(xué)過程（一）趣味實(shí)驗(yàn) 激發(fā)懸念紙帶演示1：在紙帶中間部位剪個(gè)小缺口，紙帶的一端牽掛一重物，重物另一端用手托住，提起重物向上勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)紙帶沒有斷；然后向下勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶依然沒有斷；提著重物向下加速運(yùn)動(dòng)，突然停住，紙帶斷裂！問：紙帶為什么會(huì)斷，到底在什么時(shí)候斷？（這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而巧妙，做向下加速實(shí)驗(yàn)前，可先讓同學(xué)們猜測(cè)。讓人直接體驗(yàn)了超重又有些意料不到。）演示2：取一裝有水的可樂瓶，在底面打一小孔，水從孔中噴出，現(xiàn)讓可樂瓶豎直向上拋。問：此時(shí)，水還會(huì)不會(huì)再?gòu)男】字袊姵觯浚ㄒ部梢詭熒餐鰭伣铀坑螒颍▽⒖组_在底部和做豎直拋起，增強(qiáng)思維沖突。這一問，還真不敢輕易下結(jié)論！實(shí)驗(yàn)前，可先讓同學(xué)們猜測(cè)。）教師：生活中有許多司空見慣的事，可是只要我們仔細(xì)觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)許多意想不到的、有趣的秘密。這節(jié)課我們來揭示此現(xiàn)象的秘密引出主題：超重與失重。（點(diǎn)出本節(jié)課的學(xué)習(xí)和探究主題：什么是超重(失重)現(xiàn)象?引起超重(失重)現(xiàn)象的原因是什么？）呈現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)： (1)什么是超重(失重)現(xiàn)象?(2)什么樣運(yùn)動(dòng)情況下會(huì)出現(xiàn)超重(失重)現(xiàn)象?(3)為什么會(huì)出現(xiàn)超重(失重)現(xiàn)象?（二）新課教學(xué)1、分組實(shí)驗(yàn)感受什么是超重(失重)現(xiàn)象?（1）介紹儀器重物指針記憶指針刻度定向片（可以使兩根紅色記憶指針，分別記下壓力最大和最小值）平臺(tái)記憶型如圖，將超重失重演示器，加裝定向片與記憶指針，自行改裝成的“記憶型”。重物對(duì)平臺(tái)的壓力大小可以通過指針的偏轉(zhuǎn)來顯示，通過定向旋鈕，記憶指針分別可以“定格”壓力在變化過程中的最大和最小值。（2）分組實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題教師將學(xué)生分組。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，組內(nèi)討論交流。小組代表說說，小組成員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，以及想知道的疑問。教師對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方式和交流問題，做出適當(dāng)?shù)姆答伵c評(píng)價(jià)。（引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注觀察壓力大小變化，將其原因暫時(shí)擱置）（3）提出概念學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方法可能各種各樣，為了將教學(xué)面向全體學(xué)生，讓全體學(xué)生明確概念。教師演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察讀數(shù)的變化，并歸納總結(jié)。步驟：超重失重演示器靜止時(shí)，觀察示數(shù)，該示數(shù)為重物對(duì)平臺(tái)的壓力，等于重物的重力。步驟：超重失重演示器向上加速并停止過程。演示器向上啟動(dòng)過程，觀察到示數(shù)大于重物的重力；演示器停止的過程中，觀察到示數(shù)小于重物的重力。師：如果是用彈簧稱掛一個(gè)重物，一起向上啟動(dòng)過程，觀察到示數(shù)大于重物的重力，在停止的過程中，觀察到示數(shù)小于重物的重力。（說明：只是變化太快我們不容易觀察到而已！）這種物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?，大于物體的重力的現(xiàn)象，稱為超重現(xiàn)象。物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?，小于物體的重力的現(xiàn)象，稱為失重現(xiàn)象。（此環(huán)節(jié)，用自行改裝的儀器突破“瞬間即失”的實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)，用記憶指針將其“定格”。教學(xué)的焦點(diǎn)是認(rèn)識(shí)超重與失重的現(xiàn)象。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)中的體驗(yàn)，可能會(huì)提出關(guān)于下一環(huán)節(jié)的一些問題，教師也要做出適當(dāng)評(píng)價(jià)，并為下面作鋪墊。）過渡語：愛因斯坦說：“全部的科學(xué)，不外是日常想法的提煉”。我們認(rèn)真觀察到現(xiàn)象，還要對(duì)觀察到的現(xiàn)象深入思考，然后提煉出自己的看法！2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證感知什么樣運(yùn)動(dòng)情況下會(huì)出現(xiàn)超重（失重）現(xiàn)象?師：現(xiàn)在我們知道超重和失重現(xiàn)象了，（針對(duì)某小組提出的問題）那么，你們?cè)谑裁礃舆\(yùn)動(dòng)情況下觀察到超重與失重現(xiàn)象？（1）回味現(xiàn)象，進(jìn)行猜想讓學(xué)生回憶上面實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大膽猜想，發(fā)生超重與失重現(xiàn)象可能哪些運(yùn)動(dòng)量有關(guān)？（學(xué)生可能會(huì)提出：速度的方向，速度的大小，加速度的方向，加速度的大小，位移大小方向等）（2）組內(nèi)討論驗(yàn)證小組內(nèi)成員針對(duì)問題進(jìn)行交流討論。討論主題：用你們的實(shí)驗(yàn)方式觀察，在什么樣運(yùn)動(dòng)情況下出現(xiàn)超重與失重現(xiàn)象？此時(shí)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)到底如何？完成學(xué)案中思考題。思考題： 物體的超重和失重是取決于物體運(yùn)動(dòng)（速度）的方向嗎？。水平方向存在加速或減速運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象嗎？如何驗(yàn)證？。分析實(shí)驗(yàn)情況，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。（3）組間交流評(píng)價(jià)請(qǐng)小組代表（甲）上講臺(tái)發(fā)表自己的看法，可以一邊演示一邊講解。請(qǐng)另一組代表（乙）對(duì)代表（甲）的提出問題，做出評(píng)價(jià)或提出自己的認(rèn)識(shí)。教師據(jù)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)，多請(qǐng)幾組做相互交流與評(píng)價(jià)。（4）教師引導(dǎo)整合教師在眾多的交流問題中，抓住主要問題，在什么樣運(yùn)動(dòng)情況下出現(xiàn)超重與失重現(xiàn)象？進(jìn)行引導(dǎo)。svaa失重 減速上升超重 加速上升svaa失重 加速下降超重 減速下降師：據(jù)學(xué)生交流評(píng)價(jià)和達(dá)成的共識(shí)，依次完成板書如下（副板書1）：（5）師生達(dá)成共識(shí)：物體處于超重還是失重狀態(tài)，僅由豎直方向加速度決定，與物體速度方向無關(guān)。（此環(huán)節(jié)教學(xué)焦點(diǎn)是從運(yùn)動(dòng)特征上，深入觀察實(shí)驗(yàn)與討論分析，通過組內(nèi)合作，組間交流評(píng)價(jià)，來突破教學(xué)重難點(diǎn)。上環(huán)節(jié)學(xué)生對(duì)超重與失重的“心靈”上“感受”，此時(shí)帶來 “量”上的“感知”。當(dāng)然下一環(huán)節(jié)應(yīng)該給學(xué)生以“本質(zhì)”上的“感悟”。）過渡語：我們從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度分析了，豎直方向存在加速度物體會(huì)產(chǎn)生超重與失重現(xiàn)象。超重與失重現(xiàn)象是不是物體的重力發(fā)生了變化呢？（停留片刻）下面我們能否根據(jù)掌握的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來探究出現(xiàn)超重與失重現(xiàn)象的本質(zhì)呢？3、理論探究感悟?yàn)槭裁磿?huì)出現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象?（1）組織探究針對(duì)分組實(shí)驗(yàn)，組織小組繼續(xù)自主探究“物體產(chǎn)生超重與失重的本質(zhì)”。并完成學(xué)案。教師引導(dǎo)學(xué)生用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的分析方法來分析問題，指導(dǎo)的學(xué)生把探究結(jié)果寫在學(xué)案上。投影學(xué)生的探究結(jié)果，請(qǐng)小組代表上臺(tái)講解，針對(duì)學(xué)生的講解，規(guī)范學(xué)生應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析、解決問題的思路：假定運(yùn)動(dòng)（向上或向下、加速或減速）選取研究對(duì)象進(jìn)行受力分析根據(jù)F=ma列出方程得出支持力的表達(dá)式根據(jù)牛頓第三定律對(duì)壓力的變化判斷。教師在小組代表講解基礎(chǔ)上，補(bǔ)充上環(huán)節(jié)的副板書。svaa失重 減速上升超重 加速上升svaa失重 加速下降超重 減速下降GNNN=G-maGNN=G-maNGNN=G+maNGNN=G+maN探究結(jié)果：產(chǎn)生超重與失重現(xiàn)象的原因是在豎直方向上存在加速度，本質(zhì)是物體對(duì)支持物的壓力大小變化，物體的重力始終沒有變化。(2)結(jié)果外推討論：物體在失重的情況下，加速度等于重力加速度時(shí)，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？引出概念：如果一個(gè)物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ榱?，稱為完全失重現(xiàn)象。（3）前后呼應(yīng)小組討論并發(fā)言，解釋引入課題中的演示1和演示2（學(xué)生可能將實(shí)驗(yàn)方法做拓展，教師要給以適切的評(píng)價(jià)）。（理論探究也是探究學(xué)習(xí)重要的方式之一。此環(huán)節(jié)通過學(xué)生自主理論探究，既對(duì)超重和失重現(xiàn)象的本質(zhì)有親身的感悟，也對(duì)超重和失重有了從現(xiàn)象到本質(zhì)成功體驗(yàn)，也突破了難點(diǎn)。小組討論解釋引入的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，既前后呼應(yīng)，也體驗(yàn)到學(xué)習(xí)成功感。）過渡語：我們從生活現(xiàn)象出發(fā)，學(xué)習(xí)的超重和失重現(xiàn)象及本質(zhì)，回歸生活實(shí)踐，還可以解釋那些現(xiàn)象呢？4、豐富現(xiàn)象 回歸實(shí)踐教師準(zhǔn)備三個(gè)事例素材，讓學(xué)生討論并解釋：（據(jù)教學(xué)時(shí)間與條件進(jìn)行取舍）實(shí)例1：一個(gè)同學(xué)站在健康秤完成一個(gè)下蹲和起立的過程，另外一個(gè)同學(xué)觀察健康秤示數(shù)的變化情況。實(shí)例2：談?wù)勎覀兤綍r(shí)乘電梯時(shí)有何感受，并試著解釋。實(shí)例3：觀看錄像“神州5號(hào)的發(fā)射、運(yùn)行、回收過程剪輯錄象和電梯內(nèi)的超重失重錄像片”（教師以此為素材介紹超重和失重現(xiàn)象的利與弊，讓學(xué)生體會(huì)物理與科學(xué)的聯(lián)系，感受科技離我們并不遙遠(yuǎn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生想象力及綜合分析問題的能力。）（此環(huán)節(jié)，學(xué)生可能會(huì)舉出，過山車下滑、跳樓機(jī)或蹦極運(yùn)動(dòng)的驚險(xiǎn)與刺激，身體的輕飄的感覺，被甩的感覺等等，教師及時(shí)捕捉學(xué)生的創(chuàng)新思維的火花，并正確引導(dǎo)，指出問題的實(shí)質(zhì)。討論交流三個(gè)事例，使問題從感性到理性的升華。）5、反饋應(yīng)用 鞏固知識(shí)（1）練一練例題：一個(gè)質(zhì)量為70Kg的人乘電梯下樓。電梯開始以3m/s2的加速度勻加速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力?？斓酱巳艘サ臉菍訒r(shí)，電梯以3m/s2的加速度向下勻減速下降，求這時(shí)他對(duì)電梯地板的壓力又是多少？（解答過程略）（2）想一想在完全失重情況下，彈簧稱還能稱出物體的重力嗎？天平還能稱出物體的質(zhì)量嗎？浸在水中的物體還受到浮力嗎？水銀氣壓計(jì)還能測(cè)出氣壓?jiǎn)?？一個(gè)人想一次攜帶三個(gè)相同質(zhì)量的鐵球過獨(dú)木橋，可是獨(dú)木橋的最大承受力，只有人和一個(gè)鐵球的重力之和。他靈機(jī)一動(dòng)，用如圖的方法過橋，使任意時(shí)刻手上只有一個(gè)鐵球，你認(rèn)為可以嗎？（3）做一做用冰淇淋紙杯做失重實(shí)驗(yàn)如圖所示，把兩個(gè)金屬螺母（直徑1012毫米）拴一根橡皮筋的兩端，再把橡皮筋的中點(diǎn)用一短繩固定在冰淇淋紙盒（或鐵罐）底部正中，讓螺母掛在空盒的口邊上。實(shí)驗(yàn)時(shí)讓空盒從約2米的高處自由下落，你會(huì)發(fā)現(xiàn)螺母被橡皮筋拉回盒中，并發(fā)生“咔噠”的撞擊聲。請(qǐng)你試一試，并思考：為什么下落時(shí)，螺母會(huì)被拉入到盒內(nèi)？用手電筒做超重、失重實(shí)驗(yàn)將手電筒豎直向上放置，打開開關(guān)，旋松后蓋使小電珠恰能點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)時(shí)手持電筒，保持它在豎直方向，突然向上運(yùn)動(dòng)，你會(huì)看到小電珠熄滅。如果使上述電筒的后蓋稍許再旋松一點(diǎn)，直至小電珠剛剛熄滅，然后手持手電筒突然向下運(yùn)動(dòng)，小電珠就會(huì)點(diǎn)亮。（通過“練一練”、“做一做”“想一想”進(jìn)一步鞏固了結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)造力，讓人真正感受到超重和失重就在我們身邊，體驗(yàn)物理知識(shí)的生活化。 據(jù)教學(xué)時(shí)間情況，不一定在課堂內(nèi)完成，尤其“做一做”讓學(xué)生在課外動(dòng)手體驗(yàn)。）6、自我評(píng)價(jià)小結(jié)課堂小結(jié)：讓學(xué)生以“本節(jié)課我學(xué)到了什么”為話題進(jìn)行評(píng)價(jià)性小結(jié)。教師引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)和方法兩個(gè)角度來小結(jié)。最后以一首自編打油詩結(jié)束：超重失重隨處見，其實(shí)并非重力變；壓力拉力增與減，牛頓定律來實(shí)現(xiàn)。（三）作業(yè)：完成學(xué)案未完成的問題六、板書設(shè)計(jì)及教學(xué)流程圖超重與失重一、現(xiàn)象超重： F壓或F拉大于重力失重：F壓或F拉小于重力二、條件當(dāng)物體有向上加速度產(chǎn)生超重現(xiàn)象當(dāng)物體有向下加速度產(chǎn)生失重現(xiàn)象當(dāng)物體有向下加速度,且a=g時(shí),產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象三、實(shí)質(zhì)重力沒有發(fā)生變化只是F壓或F拉與重力大小關(guān)系發(fā)生變化 ，自主體驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn)，感受超重與失重現(xiàn)象超重、失重的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征超重、失重的動(dòng)力學(xué)實(shí)質(zhì)情境通過兩個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)“鉤碼斷紙帶”和“水瓶上拋” 演示引入；理論探究用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析，感悟超重與失重實(shí)質(zhì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證組內(nèi)討論，組間互評(píng)，感知超重與失重的條件鞏固反饋練一練想一想做一做豐富現(xiàn)象 回歸實(shí)踐學(xué)生舉例并討論三個(gè)實(shí)例自我評(píng)價(jià)小結(jié)結(jié)果外推完全失重現(xiàn)象建立超重與失重概念教學(xué)流程圖七、教學(xué)反思1本節(jié)課采取“情景問題探究結(jié)論”的教學(xué)方法，學(xué)生在趣味實(shí)驗(yàn)的激發(fā)中，問題的引領(lǐng)下，“我要學(xué)、我想學(xué)”的情緒洋溢在整個(gè)課堂。通過自主體驗(yàn)、小組互動(dòng)、組間互評(píng)、自我評(píng)價(jià)改變學(xué)生以往的學(xué)習(xí)方式，體現(xiàn)新課程提倡自主學(xué)習(xí)的新理念。2趣味實(shí)驗(yàn)雖簡(jiǎn)單，但對(duì)其的熱情高漲出乎教學(xué)前的預(yù)料；自行改裝的“記憶型超重失重演示器”效果非常好。3在自主學(xué)習(xí)超重與失重時(shí)物體運(yùn)動(dòng)方向、加速度方向關(guān)系難點(diǎn)，采用“圖式配文字”的形式。實(shí)踐表明，符合學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣，避免給定“表格”而限制學(xué)生的思維和帶來的繁瑣感。4學(xué)生自主探究時(shí)，有的