超重和失重創(chuàng)新實驗及教學(xué)設(shè)計

《超重和失重》說課文稿授課教師：劉暢使用教材：人教版授課學(xué)段：高中年級：高一教材名稱：普通高中教科書冊次：必修第一冊課次：第四章第6節(jié)課程名稱：超重和失重實驗器材（一）實驗一：自制超重和失重演示儀實驗器材鐵架臺，力學(xué)軌道小車，塑料盒，電子秤，無線攝像頭，細(xì)線，鉛塊，支撐架，潤滑油（二）實驗二：探究超重和失重產(chǎn)生條件實驗器材手機(jī)、透明的塑料盒、重物、紅筆、白色膠布、彈簧測力計、雙面膠、手機(jī)殼（三）實驗三：拓展實驗鐵架臺，力學(xué)軌道小車，塑料盒，電子秤，無線攝像頭，細(xì)線，重物，重物盒，硬紙盒，支撐架，潤滑油實驗創(chuàng)新要點（一）實驗一：自制超重和失重演示儀創(chuàng)新點（1）本實驗巧妙的利用了無線攝像頭，利用攝像頭與研究對象相對靜止，可以將電子秤的示數(shù)清晰地顯示在大屏幕上，做到了實驗結(jié)果的可視化和實時化。（2）由于物體運(yùn)動的距離較長，可以清楚的觀察到物體在運(yùn)動過程中電子秤的示數(shù)。（3）本實驗做到了定量觀測。將“動”轉(zhuǎn)化為“靜”，創(chuàng)設(shè)實驗情境讓箱體在豎直方向上做勻變速運(yùn)動，從而使電子秤的示數(shù)保持不變。與靜止時的讀數(shù)比較，實驗效果明顯，能讓學(xué)生更好的理解超重和失重現(xiàn)象。（二）實驗二：探究超重和失重產(chǎn)生條件創(chuàng)新點本實驗裝置易于取材和制作，且成本較低，同時裝置實驗原理簡單，現(xiàn)象明顯，便于學(xué)生的觀察和理解。能有效的幫助學(xué)生探究出起重和失重的產(chǎn)生條件。（三）實驗三：拓展實驗創(chuàng)新點拓展實驗是在實驗（一）的基礎(chǔ)上制作出來的，可以從實驗的角度驗證只要物體具有豎直方向的分加速度，就會發(fā)生超重和失重現(xiàn)象。實驗原理（一）實驗一：自制超重和失重演示儀創(chuàng)新點實驗原理將重物放在電子秤上，重物對電子秤的壓力通過電子秤的示數(shù)顯示出來，可以通過調(diào)節(jié)小車上配重的質(zhì)量，讓箱體處于超重或失重狀態(tài)。（二）實驗二：探究超重和失重產(chǎn)生條件創(chuàng)新點實驗原理將重物掛在彈簧測力計上，手持裝置，讓其上升、下降。這樣物體就完成了向上加速、向上減速、向下加速、向下減速四種運(yùn)動情況。通過手機(jī)慢動作攝影功能，將彈簧測力計示數(shù)變化情況拍攝下來，并與靜止時測力計的示數(shù)相比較，就得出了物體在不同運(yùn)動情況下是超重還是失重，進(jìn)而研究出產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件。（三）實驗三：拓展實驗保證被測物體與秤的接觸面是水平的，讓箱體與小車保持相對靜止，通過調(diào)節(jié)配重的質(zhì)量，讓箱體沿著斜面勻加速上升，勻加速下降，進(jìn)而通過觀察電子秤的示數(shù)變化情況和靜止時作比較，進(jìn)而得出結(jié)論。實驗教學(xué)目標(biāo)（一）物理觀念建構(gòu)超重和失重的物理觀念，理解產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件，進(jìn)一步建立起運(yùn)動和相互作用觀念之間的聯(lián)系（二）科學(xué)思維通過感知生活中超重和失重現(xiàn)象。學(xué)會對實際情景建構(gòu)模型，用科學(xué)的方法解決實際問題。培養(yǎng)學(xué)生分析、思考、解決問題能力和交流、合作能力（三）科學(xué)探究經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件的過程。學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，進(jìn)一步學(xué)會應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律解決實際問題的方法。（四）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生對實驗現(xiàn)象的仔細(xì)觀察，認(rèn)真分析的科學(xué)態(tài)度。培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，表達(dá)交流的能力，科學(xué)探究的能力，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣和熱情。實驗教學(xué)內(nèi)容1.通過自制的超重和失重演示儀，演示箱體向上加速和向下加速，并引導(dǎo)學(xué)生得出超重和失重的概念2.探究產(chǎn)生超重和失重的條件，學(xué)生分小組實驗，進(jìn)行合作探究（1）學(xué)生站在體重計上完成下蹲和起立，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝體重計的示數(shù)變化，從而得出結(jié)論。（2）學(xué)生將重物掛在彈簧測力計上，讓它上升和下降，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝彈簧測力計的示數(shù)變化情況。改進(jìn)實驗：利用一個透明的塑料盒，將測力計和手機(jī)固定，這樣當(dāng)整個裝置在運(yùn)動過程中手機(jī)和測力計保持相對靜止，讓裝置上升下降，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝彈簧測力計的示數(shù)變化情況，進(jìn)而得出結(jié)論。將重物掛在傳感器上，手持傳感器上升下降，并結(jié)合實驗所得圖像，得出結(jié)論。實驗教學(xué)過程1.課前實踐環(huán)節(jié)：學(xué)生分組，每組準(zhǔn)備一個體重計，讓學(xué)生利用課余時間錄制視頻，在垂直升降電梯里完成稱體重的任務(wù)。2.課堂引入環(huán)節(jié)：神奇的螺絲帽（圖1）3.創(chuàng)設(shè)情景，建構(gòu)概念：通過自制的超重和失重演示儀演示箱體向上加速和向下加速。（圖2）圖24.實驗探究環(huán)節(jié)：探究產(chǎn)生超重和失重的條件，學(xué)生分小組實驗，進(jìn)行合作探究（1）學(xué)生站在體重計上完成下蹲和起立，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝體重計的示數(shù)變化，從而得出結(jié)論。（圖3）（2）學(xué)生將重物掛在彈簧測力計上，讓它上升和下降，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝彈簧測力計的示數(shù)變化情況。（圖4）改進(jìn)實驗：利用一個透明的塑料盒，將測力計和手機(jī)固定，這樣當(dāng)整個裝置在運(yùn)動過程中手機(jī)和測力計保持相對靜止，讓裝置上升下降，并用手機(jī)慢動作攝影功能拍攝彈簧測力計的示數(shù)變化情況，進(jìn)而得出結(jié)論。（圖7）（3）將重物掛在傳感器上，手持傳感器上升下降，并結(jié)合實驗所得圖像，得出結(jié)論。（圖5）圖3圖4圖5圖6圖75.以例題的形式提出問題，引導(dǎo)學(xué)生用牛頓運(yùn)動定律的知識得出結(jié)論。

展示學(xué)生研討結(jié)果并總結(jié)結(jié)論。演示實驗：完全失重現(xiàn)象。用探究環(huán)節(jié)中的彈簧測力計的改進(jìn)實驗裝置演示自由落體運(yùn)動。（圖6）6.學(xué)以致用，拓展提升應(yīng)用一：解釋“神奇的螺絲帽”實驗的物理現(xiàn)象應(yīng)用二：談?wù)勆钪械某睾褪е噩F(xiàn)象拓展提升任務(wù)一：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，很容易讓學(xué)生誤解，只有豎直方向的變速運(yùn)動的物體才會有超重和失重現(xiàn)象。通過設(shè)置問題讓學(xué)生思考并課后進(jìn)行自主探究。（圖8）任務(wù)二：請每位同學(xué)做小小實驗員，課后做有關(guān)超重和失重的小實驗。第一小組的同學(xué)實驗器材是皮筋毽球，這是靜止?fàn)顟B(tài)下的毽球兒，那么完全失重狀態(tài)下的毽球兒又是什么樣子的呢？三位同學(xué)分別讓毽球兒做了自由落體運(yùn)動。豎直上拋運(yùn)動和斜拋運(yùn)動，為了看的清晰，我們看一下利用慢動作功能拍攝的效果。（圖9）第二個小組的同學(xué)根據(jù)引課中，“神奇的螺絲帽”實驗的啟示，將系有橡皮筋兒的螺絲帽換成了蹄型磁鐵，我們看到實驗效果非常棒。（圖10）第三小組的同學(xué)利用傳感器和胡克定律的實驗裝置做了這樣一個精彩的實驗，金屬圈兒所在的位置是掛上重物后，物體靜止時指針?biāo)傅奈恢?。用它來做一個參考，我們來看一下向下拉動鉤碼后的實驗現(xiàn)象。（圖11）圖8圖9圖10圖11實驗效果評價1.在“視重、實重、超重、失重”相關(guān)核心概念的構(gòu)建過程中，培養(yǎng)學(xué)生的物理觀念。2.在探究超重和失重現(xiàn)象產(chǎn)生條件的環(huán)節(jié)中，通過學(xué)生合作探究