超重和失重 教學(xué)設(shè)計(jì)

4.6超重和失重—教學(xué)設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)：教材分析：學(xué)情分析：前面的學(xué)習(xí)為探究超重與失重現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因奠定了知識(shí)、規(guī)律和方法基礎(chǔ)。學(xué)生都有乘坐電梯的經(jīng)歷和感受，但不能把這種生活體驗(yàn)與物理聯(lián)系在一起，不能用物理視角和物理方法看待和解決生產(chǎn)生活中的問(wèn)題。基于經(jīng)驗(yàn)與課前問(wèn)卷調(diào)查，判斷學(xué)生在以下兩處可能存在迷思概念：一是基于生活經(jīng)驗(yàn)形成的體重計(jì)(或其它測(cè)重力儀器)示數(shù)就是重力；二是憑借直覺感知形成的超重、失重與速度(方向)相關(guān)。3.學(xué)習(xí)重點(diǎn)：以物理視角，用科學(xué)的方法分析解決生產(chǎn)生活中的問(wèn)題。4.學(xué)習(xí)難點(diǎn)：5.學(xué)習(xí)目標(biāo)：物理觀念：通過(guò)“探究電梯中的力”，體驗(yàn)電梯加速或減速時(shí)，人體的感受以及體重計(jì)、力傳感器等示數(shù)的變化，認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象?？茖W(xué)思維：通過(guò)觀察和思考發(fā)現(xiàn)超重和失重現(xiàn)象產(chǎn)生的條件，并分析超重和失重現(xiàn)象發(fā)生的動(dòng)力學(xué)原因，理解超重和失重現(xiàn)象的本質(zhì)，強(qiáng)化模型建構(gòu)、科學(xué)推理、質(zhì)疑創(chuàng)新等能力?？茖W(xué)探究：學(xué)生經(jīng)歷在電梯中體重計(jì)、力傳感器、彈簧測(cè)力計(jì)等示數(shù)發(fā)生變化的過(guò)程，初步培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、尋找證據(jù)等能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)查閱資料、分享和交流，了解超重和失重現(xiàn)象在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，解釋生活中的超重和失重現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，形成良好的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。6.開放性學(xué)習(xí)環(huán)境：7.課時(shí)教學(xué)過(guò)程：課前探究任務(wù)：電梯里的力你是否搭乘過(guò)高速電梯?你覺得坐這種電梯舒服嗎?當(dāng)你乘坐快速向上或自由下落的游樂(lè)車時(shí)，你又有怎樣的感覺?你覺得有什么力作用于你嗎?你能否利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析這些問(wèn)題。你可以通過(guò)做以下實(shí)驗(yàn)來(lái)解答這些問(wèn)題。在此實(shí)驗(yàn)中，你可以自選器材來(lái)研究你在做豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的和重力有關(guān)的力。子任務(wù)：探究電梯加速度與舒適度的關(guān)系情境：上海中心大廈超高速電梯，展示電梯上升時(shí)的v-t圖像。問(wèn)題：假如你是電梯的設(shè)計(jì)者，如何縮短登頂?shù)臅r(shí)間？環(huán)節(jié)一：課前探究活動(dòng)結(jié)果展示展示一：介紹實(shí)驗(yàn)方案，分工，實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1、電梯靜止或勻速上升、勻速下降時(shí)，體重計(jì)的示數(shù)基本不動(dòng)。2、電梯上升階段，加速時(shí)，體重計(jì)示數(shù)變大，減速時(shí)，示數(shù)變小；電梯下降階段，加速時(shí)，體重計(jì)示數(shù)變小，減速時(shí)，示數(shù)變大。3、示數(shù)的最大值出現(xiàn)在加速上升階段，最小值出現(xiàn)在減速上升階段，而且，體重越大，最大值和最小值的差值就越大。展示二：介紹實(shí)驗(yàn)方案，分工，實(shí)驗(yàn)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1、上升過(guò)程，開始時(shí)示數(shù)有一個(gè)變大的過(guò)程，后來(lái)又恢復(fù)正常，最后又有一個(gè)變小的過(guò)程；下降過(guò)程，開始時(shí)示數(shù)有一個(gè)變小的過(guò)程，然后恢復(fù)正常，最后有一個(gè)變大的過(guò)程。2、電梯靜止和勻速時(shí)示數(shù)也不夠穩(wěn)定，我們分析認(rèn)為是鉤碼的晃動(dòng)和電梯的抖動(dòng)引起的。環(huán)節(jié)二：探究活動(dòng)結(jié)果分析方法和思路：分段研究，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的一般步驟。學(xué)生活動(dòng)：分別分析加速上升、減速上升、加速下降、減速下降過(guò)程。教師總結(jié)：環(huán)節(jié)三：完成子任務(wù)問(wèn)題：電梯設(shè)計(jì)師為什么不把電梯的加速度設(shè)計(jì)的更大一點(diǎn)呢？結(jié)合學(xué)生回答情況，做出評(píng)價(jià)，并強(qiáng)調(diào)作為一名優(yōu)秀的電梯設(shè)計(jì)師，要具備STEM設(shè)計(jì)理念——科學(xué)(Science)，技術(shù)(Technology)，工程(Engineering)，數(shù)學(xué)(Mathematics)。要兼顧到不同人群、機(jī)械設(shè)備、安全等諸多因素。環(huán)節(jié)四：電梯的安全播放墜梯視頻，學(xué)生實(shí)驗(yàn)：模擬電梯墜梯問(wèn)題：為什么“電梯”下落時(shí)，力傳感器的示數(shù)近似為零？結(jié)合學(xué)生回答，做出評(píng)價(jià)，給出完全失重的概念，并播放宇航員在空間站會(huì)合的視頻。環(huán)節(jié)五：課堂小結(jié)8.教學(xué)流程圖：9.課后作業(yè)：網(wǎng)上傳言：如果電梯突然下墜，人在落地前的一瞬間跳起來(lái)，可以避開沖擊，免受傷害。你認(rèn)為這樣做可以嗎？請(qǐng)查閱資料，了解電梯的安全防護(hù)設(shè)施有哪些？如果遇到電梯失靈時(shí)，如何自救？10.課時(shí)教學(xué)反思：本節(jié)課以探究電梯的加速度與舒適度出發(fā)，轉(zhuǎn)換學(xué)生角色為工程師，結(jié)合生活體驗(yàn)，設(shè)計(jì)探究電梯中的力與加速度、舒適度的關(guān)系，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析解決相關(guān)問(wèn)題，深化運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。體現(xiàn)了以學(xué)生為主體，解決實(shí)際生產(chǎn)生活問(wèn)題的教學(xué)理念，培養(yǎng)了學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)，使學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中掌握知識(shí)，提高自主學(xué)習(xí)能力。本節(jié)課還從學(xué)生的認(rèn)知起點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)學(xué)導(dǎo)思，為突破重難點(diǎn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生從發(fā)現(xiàn)重力測(cè)量中的變化與重力不應(yīng)變化的認(rèn)知沖突出發(fā)，自我設(shè)計(jì)電梯中實(shí)驗(yàn)予以探究，貫穿于課前課中課后，再利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律釋疑，升華感性認(rèn)識(shí)，利用最近發(fā)展區(qū)，形成理性體悟。培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科學(xué)探究能力。為了更好培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和堅(jiān)持不懈的精神，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，在電梯中力的實(shí)驗(yàn)探究中，各小組分工明確，各司其職，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，現(xiàn)象觀察細(xì)致，思考與分析深刻。由于課時(shí)的限制，本節(jié)課的學(xué)習(xí)只呈現(xiàn)了電梯中力的簡(jiǎn)單的研究，明確了超失重概念及分析，