《超重与失重》教学设计（附：教学反思）

【教学目标】

1．知识与技能

（1）认识超重现象和失重现象。

（2）会运用牛顿第二定律分析超重和失重的原因。

（3）知道完全失重现象。

2．过程与方法

（1）观察并体验超重和失重现象。培养学生的观察能力、发现问题并提出问题的能力。

（2）经历探究产生超重和失重现象条件的过程，理解物理规律在生活实际中的应用。

3．情感态度与价值观

通过探究性学习活动，培养学生的学习兴趣，增强自信。

【教学重点】超重现象和失重现象的概念和原因。

【教学难点】

（1）准确理解超重、失重和完全失重现象的本质。

（2）掌握超重和失重现象不是物体重力发生了变化，而是物体所受的支持力或拉力发生了变化。

【教学器材】

弹簧称和钩码各25套，可乐瓶（开有孔）一个，多媒体课件视频。

【教学方法】

实验探究法、启发式教学

【教材分析】

《超重和失重》一节安排在牛顿运动定律之后，是一节牛顿运动定律的应用课；从内容组织上讲，本节内容首先从杨利伟和记者的对话切入，接着用实验探究引出超重和失重的概念，然后运用牛顿运动定律对产生超重和失重现象的条件进行分析推理，再到实际问题中的应用，符合学生认知规律。

【学情分析】

  　 通过前面对“牛顿第二定律”的学习，学生对解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解，但对定律的运用还不是很熟练，很难从理论上自主地得到超重、失重现象的运动学特征。学生在学习超重和失重现象时会容易把生活中说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈，把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”；容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。

【设计思想】

本节课的设计思想主要是通过对身边物理现象的实验探究,培养学生科学探究能力，实践能力,自主学习能力。同时体现以学生为主的教育思想,培养学生学习兴趣，培养学生实事求是，勇于探索的科学态度和科学精神。首先通过航空视频引发学生学习兴趣，再从实验出发让学生学会发现问题并应用牛顿运动定律解决问题。从而认清超重和失重的事实。

【教学流程】

播放视频，引出课题——实验探究，发现问题——分析问题，理论验证（超重、失重、完全失重）——巩固练习，加强理解

【教学过程】

（一）新课引入

情景引入：播放“杨利伟的太空生活”视频片段（通过播放视频，引出要探究的问题）

引导学生同时阅读课本中记者和杨利伟的对话：

记者：当你乘坐 船升空时，你有什么感觉？

杨利伟：感到有载荷，就是感到胸部受到压力。

记者：压力很大？感到很难受吗？

杨利伟：还可以，不觉得很难受。我们平时训练时，这种压力可达到8个G，说得通俗一点，就等于有8个人压在你的身上。飞船加速上升时，压力没有这么大。

记者：你什么时候感到失重？当时的感觉怎样？

杨利伟：在船箭分离时候，感觉身体突然被抛了一下，就飘了起来，船里的小灰尘也飘起来了。

思考与讨论：

 师：上面对话中的“有载荷”、“有压力”、“失重”等是在怎样的情况下产生的？

 生：“有载荷”、“有压力”、是在加速上升的产生的，而“失重”是在飞船入轨后产生的。

 师：你是否也有过“类似”的经历？

 生：坐电梯、在游乐场坐过山车时、滑沙时、荡秋千时等。

 师：同学们说得很对，我们今天就来学习超重与失重。

（二）新课教学

    1.实验探究，发现问题

师：同学们，我们是怎样测量物体重力的？

生：通常情况下，我们把物体挂在测力计的挂钩上，保持物体静止，再来读取测力计的示数。

教师讲解弹簧测力计测重力的原理：弹簧测力计的示数显示的是弹簧挂钩所受的拉力，而弹簧对重物的拉力和重物对弹簧的拉力是一对作用力和反作用力F=F`，当物体保持静止时，物体处于平衡状态，由于二力平衡时拉力等于重力，故可以显示出物体的重力大小。

师：是不是在任何情况下，弹簧秤的示数都能显示物体重力的大小呢？（当然不是）

为了弄清这个问题先请同学们做个实验（课前已发下器材）。实验的要求是：先记住钩码静止时，弹簧秤的读数和弹簧秤指针的位置，此时弹簧秤的读数就等于钩码的重力大小。

然后让一个学生提着弹簧秤，弹簧秤下端挂钩码，让手提弹簧秤缓缓上升、缓缓下降、突然上升、突然下降，另一个同学观察指针的移动情况（引指导学生观看测力计的示数变化情况，说明指针的移动方向对应示数大小的变化情况：指针下移，说明读数变大，指针上移，说明读数变小。）

学生分享实验结果：钩码静止时、缓缓上升、缓缓下降时弹簧秤读数基本不变；突然上升时，弹簧秤的读数变大；突然下降时，弹簧秤的读数变小。

2.分析问题，得出结论

引导学生分析钩码在各种状态下的受力情况及加速度方向及应用牛顿运动定律列出方程：（若设钩码质量为m，竖直方向上运动的加速度为a ）钩码受竖直向上的拉力和竖直向下的重力。

①静止、缓缓上升、缓缓下降时：物体处于平衡状态，F=mg

②突然上升时:物体向上加速运动，则根据牛顿第二定律：F-mg =ma

则F=mg+ma       

引导学生得出：当物体具有向上的加速度时，物体对悬挂物的拉力大于物体本身的重力。

师：人们常把弹簧秤称出的读数F′称为视重，mg称为物体的实重，则视重和实重谁大？

生：视重大。

1）.教师总结提出超重概念：当物体具有向上的加速度的时候，物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大于物体本身重力的情况称为超重现象。此时视重大于实重。

师：在超重情况下，物体本身的重力变没有变？

生：物体本身的重力大小不变。即实重不变。

③突然下降时：物体向下做加速运动，加速度方向向下，则根据牛顿第二定律：

              mg - F =ma   

              则F=mg – ma

引导学生得出：当物体具有向下的加速度时，物体对悬挂物的拉力小于物体本身的重力。

师：这种弹簧秤的读数小于物体实际重力的现象我们就称它为什么现象？

生：失重现象。

2). 引导学生类比得出失重概念：当物体具有向下的加速度的时候，物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大于物体本身重力的情况称为失重现象。此时视重小于实重。

师：现在我们知道超重和失重现象了，那么，你们在什么样运动情况下观察到超重与失重现象？

让学生回忆上面实验现象，大胆猜想，发生超重与失重现象可能哪些运动量有关？（学生可能会提出：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）

请观看在观光电梯中拍摄运动电梯中的超重、失重现象视频。

提问：电梯的上升过程包括几个阶段？下降过程包括几个阶段（请学生回答）

生：上升过程包括加速上升、匀速上升、减速上升三个阶段，下降过程包括加速下降、匀速下降、减速下降三个阶段。

请同学们将观察过程的现象填在下表中。

提问1：在发生超和失重现象时，物体的加速度方向与超重和失重的具体关系是怎样的？（请学生归纳）

生：当物体加速上升或减速下降时，具有竖直向上的加速度，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于本身重力，我们称物体处于超重状态；当物体减速上升或加速下降时，具有竖直向下的加速度，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于本身重力，我们称物体处于失重状态；

提问 2：超重的时候物体是否变重了？失重的时候物体是否变轻了？（请学生回答）

生：发生超、失重现象时物体的重力没有发生变化，物体的重力与物体的运动状态无关。

提问3：失重现象中如果a=g且方向向下，那么绳对物体的拉力等于多少？

学生分析：mg - F =ma     而a=g   则F=0

3). 师：测力计的示数等于零，测力计测不出物体的重力，这就是“完全失重”。

完全失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于零的这种状态称为完全失重状态。特征是a=g ，方向竖直向下。

    师：同学们在完全失重的情形下，会有许多奇妙的事情发生，请先来观察一个实验。

演示实验2：

师拿出开有口的可乐瓶，灌入水 ，水从孔中流出，师问：有没有办法让水流中断？

学生提出各种方法。

师演示实验：让可乐瓶自由下落，水不再流出。

师：为什么水不会流出呢？

引导学生得出：水和水瓶的重力完全用以提供各自的重力加速度了，所以水不流了。

师：除了自由下落的物体处于完全失重外，还有一种完全失重的情况。事实上环绕地球飞行的宇宙飞船里用秤是称不出任何物体的重力的。这说明宇宙飞船里的物体处于什么状态？飞船内的空间是一个什么样的空间？

生：飞船内的物体都处于完全失重状态，飞船内的空间是一个完全失重的空间。

师：在完全失重的空间里，科学家可以进行大量的生物、生理、生化、物理、医学等实验，并能取得地面上进行同样实验无法达到的优秀效果。同学们可上网查阅相关资料。

4). 课堂巩固练习

例题：质量是60kg的人站在升降机中的体重计上，当升降机做下列运动时，体重计的读数分别是多少？（取g=10m/s2）

（1）升降机以0.6 m/s2的加速度加速上升。

（2）升降机以2.0 m/s2的加速度加速下降。

（三）课堂总结

1、知识总结

超重、失重现象只取决于物体具有的竖直方向的加速度，与物体的运动方向和水平方向的加速度无关。（将物体受到的竖直方向的支持力或拉力记为F。）

（1）超重：有竖直向上的加速度；F=mg+ma。

（2）失重：有竖直向下的加速度；F=mg – ma。

完全失重：竖直向下的加速度a=g   则F=0；

 2、分析超重、失重的方法

    对超重、失重的分析实质就是牛顿第二定律的应用。

【板书设计】

                        超重与失重

1.  超重：当物体加速上升或减速下降时，具有竖直向上的加速度，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于本身重力，我们称物体处于超重状态。F=mg+ma

2.  失重：当物体减速上升或加速下降时，具有竖直向下的加速度，此时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于本身重力，我们称物体处于失重状态。F=mg – ma

3.  完全失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力) 等于零的这种状态称为完全失重状态。特征是a=g ，方向竖直向下。

【课后反思】

这节课通过视频引入、分组实验探究、理论分析、习题巩固超重与失重的现象，教学效果显著，学生课后反映良好。在反思中认识到教学过程中的问题设计很关键，主要是问题的指向性要明确，能让学生迅速的理解问题并能及时找准解决问题的规律和思路。

《超重与失重》教学设计（附：教学反思）