1、本课曾在湖南省长沙市参加由中国物理学会举办的全国第六届青年物理教师教学大赛 中荣获高中组一等奖 超重和失重 深圳市滨河中学 李 琳 一、设计思想 新课程注重过程与方法，期待学生的自主探究。本节课将围绕以下三个问题展开 教学： 1由生活经验和实验概括出超重和失重的概念； 2探究产生超重和失重的条件； 3从牛顿第二定律出发推导发生超重现象和失重现象的原因。 为此，教师先通过生活中的事例帮助学生从现象中提取本质，总结出超重和失重 的概念；在探索超重、失重条件时，教师提供清晰真实的电梯内超重、失重实验录像， 引导学生根据实验设计表格，记录数据，通过实验数据的分析发现规律。在分析、解 释为什么会产生超重
2、、失重现象时，教师先引导学生用已学的牛顿运动定律进行理论 分析，在复习运用已有知识的基础上再用传感器等器材，通过实验得到拉力（或压力） F 与加速度 a 的函数图像，然后引导学生分析图像物理意义及其实验验证。体会数学工 具在研究物理问题上的应用。 二、教学目标 1知识与技能 （1）了解超重和失重的概念，知道发生超重或失重现象时，物体的自身重力不变， 只是对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生变化。 （2）掌握发生超重与失重现象的条件，理解其原因。 （3）能运用相关规律解释生活中的超重与失重现象。 2过程与方法 （1）让学生经历收集证据、提出猜想、发现超重与失重规律的过程，学习科学探 究方法。
3、（2）通过超重与失重概念及规律的学习，认识实验及数学工具在研究物理问题中 的作用。 3情感、态度、价值观 根据理论分析得到拉力（压力）与加速度的图象，再通过实验进行验证，使学生 领略理论分析与实验验证的和谐统一。培养学生尊重客观事实，事实求是的科学态度， 使学生获得成功的喜悦。 三、教学重点与难点 1探索超重与失重的规律。 2理解超重与失重现象中，拉力（或压力） F 与加速度 a 的函数图像、物理意义 及其实验验证。 四、教学过程 1感知超重现象和失重现象 教师引导：观看录像中央电视台对杨利伟的专访引出超重和失重的问题。 录象中包含超重和失重的对话 白岩松：杨利伟你好，我是白岩松。 杨利伟：白
4、岩松你好。 白岩松：在整个飞行的二十多的小时过程中，哪一段是你感觉最难受最具有挑战 性的？ 杨利伟：应该是刚入轨那个阶段，在刚入轨的时候，人在失重情况下，怎样去克 服失重对身体的影响，应该是这一段。 白岩松：当时的难受程度是什么样的？ 杨利伟：当时我有一个错觉，自己感觉是头朝下的位置，经过自己一段时间的调 整，和平时训练的方法，进行克服的。 学生体验: 教师演示弹簧秤和体重计所显示的超、失重现象，指导学生观察。 建 构：在充分感受“超重和失重”现象的基础上总结出“什么是超重现象和 失重现象？” 有时 F 拉大于 mg 有时 F 压大于 mg 有时 F 压小于 mg 有时 F 拉小于 mg 2什
5、么情况下发生超重或失重现象？（既：产生超重或失重现象的条件） 创建情景：播放电梯中的超重与失重录象。 （从一楼到六楼的超重和失重现象） mg F拉 m g F 压 教师引导： （1）分析电梯在上升和下降过程中各阶段的运动状态； （2）指导学生进行观察； （3）对学生提出探索的具体要求。 探索：发生超重和失重的条件 观察并记录失重或超重现象都发生在电梯运行过程中的哪些阶段? 猜测电梯内的超重或失重现象与哪些运动物理量有关,记录该物理量在六个阶段的 情况，从表格寻找规律，并与同桌交流。 学生活动: （1）设计记录实验现象的表格； （2）观察并记录电梯中弹簧秤（或托盘秤）所显示的超、失重现象都出现在
6、哪些阶段； （3）猜想发生超、失重现象与什么物理量有关？ （4）根据观察记录，分析猜想的合理性； （5）表达、交流、讨论各自的分析结果。 学生设计的表格： 师生互动：得到结论： 当加速度 a 方向向上时，发生超重现象。 当加速度 a 方向向下时，发生失重现象 电梯运动 情况 现象记录 （超重或失重） 电梯加速下降 电梯匀速下降 电梯减速下降 电梯加速上升 电梯匀速上升 电梯减速上升 失重 超重 超重 失重 不超重不失重 不超重不失重 相关物理量的情况 物理量1 物理量2 、 、 、 、 图 3 3为什么会发生超重和失重现象？ 教师引导：以弹簧秤下的砝码为研究对象， 设：竖直向上为正方向，根据牛
7、顿第二定律，得： F mg+ma 当加速度方向向上时， F mg+ma mg 产生超重现象， 当加速度方向向下时， F mg ma mg ，失重： Fmgma mg 后，学生自然会发现加速度的大小其实是影响超重、失重现象的严重 程度的因素。 3对基础较好的学生而言，用牛顿运动定律分析得到产生超重、失重现象的原因 这一环节，可以由学生自行分析推导。 4完全失重的概念教材是直接给出，本节课时间不够充分讨论这个问题。但对于 基础好的学生而言，教师可以通过分析加速度和力的图像中的 B 点（如图 4）引入这个 概念以留给学生作为课后思考。 5关于用数据采集其中 “力的传感器 ”进行实验得到的力随时间变化
8、的图像，要 求学生讨论图像中各段的物理意义，这个对学生来说有一定难度，要求学生具有一定 的想象能力，能将图像与砝码的实际运行过程联系起来。对普通学生老师可以进行适 当的引导。 6对于矿泉水瓶的完全失重实验，我在参加第三届全国青年物理教师教学大赛上 看到一种更精彩的实验方法，即将一张纸卷成一个比矿泉水瓶稍大的圆圈，让装满了 带颜色水的侧面开了孔的矿泉水瓶从纸圈中间竖直落下，如果纸圈没有染上颜色，说 明水没有从侧面的小孔射出来。 七、教学流程图 开 始 1、什么 是超重 现象和 失重现 象 2、什么 情况下 发生超 重和失 重现象 3、为什 么会发 生超重 和失重 现象 4、解释 身边的 超重和
9、失重现 象 观看录像中央电 视台对杨利伟的专 访引出问题 总结出超重、 失重现象概念 播放电梯中的超 重与失重录象,教 师提出具体探索 要求 归纳出产生超重、 失重条件 教师提出问题 结 束 讨论交流 得出结论 充分感受“超 重和失重”现 象 教师演示弹簧秤和 体重计所显示的超、 失重现象，指导学 生观察。 学生设计表 格，观察并 记录实验现 象 理论分析产生超 重、失重原因 学生分析图 像反映的物 理意义 学生利用传 感器进行实 验验证 教师介绍并演 示失重状态 学生从表格 中寻找规律， 交流并讨论 学生分析问 题中的超重 和失重情况 学生利用传 感器进行实 验验证 D 0 A B a F C 图 4 图 5 纸带
