高中物理人教版第四章牛頓運動定律7用牛頓運動定律解決問題(二) 一等獎

《用牛頓運動定律解決問題（二）《超重和失重》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)設(shè)計思路物理源于生活高于生活，又歸宿于生活。在教學(xué)活動中，讓學(xué)生把生活中低層次的原始經(jīng)驗、素材經(jīng)分析、加工，變?yōu)楦邔哟谓M織活動，去獲取新的知識和技能，獲得情感體驗，提升素養(yǎng)和品質(zhì)。通過教學(xué)的生活化，用反思、修正、逐層遞進的方式，有效地推動學(xué)生學(xué)習(xí)活動的層層深入，以實現(xiàn)《新課標》中“知識來源于生活，服務(wù)于生活”的要求。本節(jié)課堅持以“學(xué)生發(fā)展為本”，把“探究”作為重點，重視學(xué)生知識形成的過程。通過《天宮課堂》視頻片段快速激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，隨后的小實驗?zāi)軌蛴行У卣{(diào)動學(xué)生的探究欲望，并通過實驗現(xiàn)象結(jié)合所學(xué)牛頓運動規(guī)律總結(jié)超重和失重產(chǎn)生條件。本課中所設(shè)計的學(xué)生小實驗，主要是針對學(xué)生學(xué)習(xí)上的疑難點，設(shè)計讓學(xué)生自己動手動腦，通過自己的努力解決疑難問題。通過探究體驗知識形成和獲取的過程、完成對知識的構(gòu)建，形成技能，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力。教學(xué)過程中穿插著師生評價（提問）、生生評價（組間交流）以及學(xué)生自我評價（談?wù)勎覍W(xué)到了什么？）等現(xiàn)場的動態(tài)反饋，針對反饋情況，及時做出適切性評價和教學(xué)調(diào)整。整個教學(xué)過程均很好地體現(xiàn)了新課程評價理念——注重過程性與即時性評價。二、學(xué)習(xí)任務(wù)分析《超重和失重》是選自人民教育出版社《物理》必修一第四章第七節(jié)的內(nèi)容。《普通高中物理課程標準》要求：“通過實驗認識超重與失重現(xiàn)象”，學(xué)生能通過一些實驗或具體的活動來了解和體驗超重和失重。理解超重和失重產(chǎn)生的條件與實質(zhì)。本節(jié)內(nèi)容是牛頓運動定律的應(yīng)用。牛頓運動定律是高中物理的基礎(chǔ)，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，能鞏固和深化牛頓運動定律的理解，提高學(xué)生分析問題、解決問題、應(yīng)用知識的能力。表現(xiàn)其一：超重和失重產(chǎn)生原因的分析，要用到牛頓第二、第三定律，這不僅有利于學(xué)生鞏固對定律的內(nèi)容理解，也有助于培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。其二，這是一個貼近日常生活的實際問題，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和體會物理的生活化。其三，超重和失重現(xiàn)象與航天技術(shù)緊密聯(lián)系，讓學(xué)生了解我國前沿科學(xué)，意在激發(fā)學(xué)生情感價值。三、學(xué)生情況分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)完牛頓運動定律的理論知識，但缺乏實際的應(yīng)用，對概念的理解上還很抽象，通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生建立一個個生動活潑的場景，利于學(xué)生的理解消化，同時也立足于學(xué)以致用。列舉大量的實際例子，供學(xué)生分析解決，提高學(xué)生的能力。學(xué)生在日常生活中已經(jīng)體驗到了許多超重和失重現(xiàn)象，特別是自從人造地球衛(wèi)星和載人飛船發(fā)射成功以來，人們就經(jīng)常談到超重和失重，因此，學(xué)生對超重和失重有一定感性和模糊的體會，但理解超、失重概念，對學(xué)生而言有一定的困難。主要來自兩方面，首先是物理語言的誤導(dǎo)，使學(xué)生認為超重（或失重）就是物體重量的增加（或減少）；其次學(xué)生往往認為向上運動時就超重，向下運動時就失重，沒有真正理解超重與失重的原因。因此在本節(jié)課教學(xué)中利用了實驗和理論探究的方法，自主學(xué)習(xí)與小組合作學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生自己體驗、分析、歸納、討論、評價等得出結(jié)論。激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成動手與合作能力，生成學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的物理意識。四、教學(xué)目標l、知識與技能：(1)知道超重和失重現(xiàn)象，知道什么是完全失重現(xiàn)象。(2)理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件。(3)能夠運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)歷實驗觀察、實例探究、討論交流的過程，體驗超重和失重現(xiàn)象。(2)經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象原因的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，進一步學(xué)會運用牛頓運動定律解決實際問題的方法。3、情感、態(tài)度與價值觀：(1)通過列舉一些身邊的超重失重例子和日常的小實驗，讓學(xué)生學(xué)會觀察生活，知道物理就在身邊。(2)通過探究性學(xué)習(xí)活動，體會到牛頓運動定律在認識和解釋自然現(xiàn)象中的重要作用，產(chǎn)生探究的成就感。(3)體驗自主學(xué)習(xí)過程，養(yǎng)成樂于細心觀察、勤于思考和相互交流的學(xué)習(xí)習(xí)慣和合作精神。(4)滲透“學(xué)以致用”思想，結(jié)合我國神舟號飛船升空，增強愛國熱情，增強民族自豪感，增強強國強軍意識。五、教學(xué)重點什么是超重、失重及產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件、實質(zhì)。六、教學(xué)難點(1)產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的實質(zhì)；(2)運用牛頓第二定律和牛頓第三定律對超重和失重現(xiàn)象的實例分析。七、教學(xué)方法實驗探究法，分組討論法八、教學(xué)資源“太空中失重現(xiàn)象”視頻，“太空中彈簧測力計的‘尷尬’”視頻，“電梯中超重和失重現(xiàn)象”視頻，演示彈簧測力計，學(xué)生彈簧測力計，鉤碼，體重計等。九、教學(xué)流程圖提出問題，引起學(xué)生興趣提出問題，引起學(xué)生興趣展示實驗提出概念分析實驗得出結(jié)論知識應(yīng)用課外延伸十、教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖教學(xué)資源安排創(chuàng)設(shè)情境激情引入2013年6月20日宇航員王亞平在距離地面300km的天宮一號內(nèi)為我們授課，展示了在太空中奇異的失重現(xiàn)象。在生活中也有許多超重和失重現(xiàn)象引出本節(jié)課學(xué)習(xí)目標：1、知道超重和失重現(xiàn)象2、理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件3、能夠運用牛頓定律分析超重和失重現(xiàn)象觀看視頻，聽教師講解觀看太空中的“懸空打坐”和“大力神功”，體會失重環(huán)境的奇特觀看天宮課堂片段知識講解知識講解問：如何測量一個物體受到的重力呢？實驗演示：彈簧測力計測量鉤碼的重力，強調(diào)靜止狀態(tài)（平衡狀態(tài)）問題：彈簧測力計的示數(shù)是什么？問題：鉤碼對彈簧的拉力與鉤碼所受的重力有什么關(guān)系呢？結(jié)論：對鉤碼進行受力分析，重力、彈簧對鉤碼的拉力，由于鉤碼處于靜止狀態(tài)，彈簧對鉤碼的拉力與鉤碼的重力等大反向。根據(jù)牛頓第三定律，彈簧對鉤碼的拉力與鉤碼對彈簧的拉力是一對作用力與反作用力，所以鉤碼對彈簧的拉力與鉤碼所受的重力等大同向。問：如何測量人所受的重力呢？實驗演示：體重秤測量一位同學(xué)的體重。問：體重秤的示數(shù)與人所受的重力有什么關(guān)系呢？結(jié)論：當(dāng)人靜止站在體重秤上時體重秤的示數(shù)乘以當(dāng)?shù)刂亓铀俣染偷扔谌藢w重計的壓力等于人所受的重力。問題：怎樣可以改變體重秤的示數(shù)（人對體重秤的壓力）呢？當(dāng)同學(xué)下蹲或跳起時，體重秤的示數(shù)改變了，說明人對秤的壓力改變了，但是人自身所受的重力改變了嗎？提出概念：超重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）大于物體所受重力的現(xiàn)象。失重現(xiàn)象：物體對支持物的壓力（對懸掛物的拉力）小于物體所受重力的現(xiàn)象。答：彈簧測力計答：鉤碼對彈簧的拉力分別對彈簧測力計和鉤碼受力分析FF＇G答：體重秤分別對體重秤和人進行受力分析FF＇G發(fā)散思維回答：下蹲或跳起學(xué)生實際演示壓力改變，重力不改變積極思考兩個概念的特點結(jié)合共點力平衡及牛頓第三定律分析受力關(guān)系結(jié)合共點力平衡及牛頓第三定律分析受力關(guān)系通過猜想，體會生活經(jīng)驗與理論分析的異同，為進一步理解超失重條件做準備演示實驗學(xué)生演示實驗攝像頭播放PPT展示實驗探究請兩位同學(xué)為一小組利用彈簧秤和鉤碼做實驗，觀察現(xiàn)象并完成下列表格內(nèi)容。學(xué)生分組實驗讓學(xué)生親自動手，體驗探究的過程。分組實驗運動情況速度方向加速度方向根據(jù)牛頓第二定律寫出拉力F與重力mg與加速度a的關(guān)系超重或失重現(xiàn)象向上加速向上減速向下加速向下減速探究實驗總結(jié)規(guī)律教師巡視，觀察學(xué)生實驗完成情況并進行適當(dāng)指導(dǎo)提出思考問題：1、超重和失重現(xiàn)象與速度方向的關(guān)系？2、超重和失重現(xiàn)象與加速度方向的關(guān)系？對實驗結(jié)果進行評價總結(jié)結(jié)論：超重和失重現(xiàn)象與速度方向無關(guān)、與加速度方向有關(guān)。當(dāng)物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)物體具有向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)。完成實驗并結(jié)合牛頓運動定律填表組內(nèi)討論，完成思考問題學(xué)生展示實驗成果通過對實驗數(shù)據(jù)的分類匯總，發(fā)現(xiàn)事物間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力小組討論體現(xiàn)合作學(xué)習(xí)學(xué)生展示培養(yǎng)學(xué)生表現(xiàn)欲望學(xué)生展示學(xué)以致用檢：質(zhì)量為50Kg的物體放在豎直觀光電梯內(nèi)的體重計上，當(dāng)電梯做下列各種運動時，物體處于平衡、超重還是失重狀態(tài)？體重計的示數(shù)各是多少N？（g=10m/s2）(1)當(dāng)電梯勻速上升時？(2)當(dāng)電梯以2m/s2(3)當(dāng)電梯以2m/s2(4)當(dāng)電梯以g的加速度勻加速下降？知識拓展：當(dāng)物體正好以豎直向下大小等于g的加速度運動時，物體對支持物、懸掛物完全沒有作用力，這種狀態(tài)是完全失重狀態(tài)。學(xué)生獨立完成檢測題學(xué)生展示計算結(jié)果思考并理解從練習(xí)中得到鍛煉，使學(xué)生對知識形成更深刻的理解，養(yǎng)成學(xué)生對知識學(xué)以致用的習(xí)慣。學(xué)生展示聯(lián)系生活聯(lián)系生活日常生活中，乘坐電梯上下樓時經(jīng)歷怎樣的超失重過程呢？大膽猜想：電梯從一層到六層經(jīng)歷怎樣的過程呢？視頻展示電梯從一層到六層過程檢驗猜想是否正確。大膽猜想：電梯從六層到一層經(jīng)歷怎樣的過程呢？視頻展示電梯從六層到一層過程檢驗猜想是否正確。提出問題：為什么擠滿人的電梯在六層時沒有超重提示，而向下運動到一層要停止時會出現(xiàn)超重報警呢？天宮一號在距離地面300km正常運行時能否用彈簧測力計測量物體的所受的重力呢？視頻展示總結(jié)：太空中處于完全失重狀態(tài)先向上加速超重，接著勻速平衡，最后向上減速失重觀看視頻先向下加速失重，接著勻速平衡，最后向下減速超重觀看視頻電梯向下運動要停止時會出現(xiàn)超重現(xiàn)象，所以報警。結(jié)合所學(xué)知識分析觀看視頻聯(lián)系生活，學(xué)以致用通過超重失重實例的分析，讓學(xué)生學(xué)會觀察生活，知道物理就在身邊。視頻展示視頻展示視頻展示歸納小結(jié)教師給予正確評價總結(jié)順口溜：超重失重隨處見，其實并非重力變；壓力拉力增與減，牛頓定律來實現(xiàn)；速度向哪無所謂，加速度方向是關(guān)鍵。學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容齊讀順口溜，并記憶培養(yǎng)學(xué)生梳理知識的能力PPT展示作業(yè)布置課本P90問題與練習(xí)學(xué)生課下獨立完成培養(yǎng)運用知識的能力板書設(shè)計超重和失重現(xiàn)象條件超重向上失重向下完全失重向上注意：①重力不變②與方向無關(guān)十一、教學(xué)反思《超重和失重》是選自人民教育出版社《物理》必修一第四章第七節(jié)的內(nèi)容，牛頓運動定律的重要應(yīng)用之一。學(xué)生在日常生活中已經(jīng)體驗到許多超重和失重現(xiàn)象，特別是自從人造地球衛(wèi)星和載人飛船發(fā)射成功以來，因此學(xué)生對這部分知識的學(xué)習(xí)有著濃厚的興趣。但是學(xué)生對超重和失重只是有一些感性的和模糊的體會，并不能夠真正理解其實質(zhì)，而且在現(xiàn)實與理論相結(jié)合時存在許多疑問和誤區(qū)。本節(jié)課突出學(xué)生主體特征，在學(xué)生原有知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過情景、問題、實驗、體驗、合作、自主、交流等教學(xué)元素，注重探究式學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生自己動手實驗更加真實、可靠，通過自己的努力解決疑難問題，緊扣課程標準要求，達成預(yù)定的三維教學(xué)目標。教學(xué)過程中穿插著師生評價（提問）、生生評價（組間交流）以及學(xué)生自我評價（談?wù)勎覍W(xué)到了什么？）等現(xiàn)場的動態(tài)反饋，針對反饋情況，及時做出適切性評價和教學(xué)調(diào)整。整個教學(xué)過程均很好地體現(xiàn)了新課程評價理念——注重過程性與即時性評價。最后小結(jié)的順口溜，使學(xué)生精神一振，一節(jié)課的辛苦也隨之化解。充分發(fā)揮多媒體輔助教學(xué)的優(yōu)勢，全面優(yōu)化課堂教學(xué)。攝像頭的使用可以提高學(xué)生的參與度，讓所有同學(xué)真實準確的看到實驗現(xiàn)象加深記憶，視頻的播放更能彌補實驗條件的局限性，且確保實驗的成功，節(jié)約時間。通過這節(jié)課的教學(xué)也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，比如學(xué)生在體重秤上下蹲或站起時由于動作不連貫，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)變化太快，學(xué)生看不清楚，以后可以通過錄像、慢放的方式給學(xué)生展示，效果更佳；在探究實驗時對學(xué)生評估太高，知識的鋪墊不夠，導(dǎo)致個別學(xué)生