車博　王媛琴

摘要：新課程提倡課堂教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動(dòng)性，相信學(xué)生，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讓學(xué)生進(jìn)行合適、有效的探究，經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，本文即是在此理念啟發(fā)下設(shè)計(jì)的《超重與失重》一節(jié)課的教案。

關(guān)鍵詞：超重；失重；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）1（S）-0033-3

1.設(shè)計(jì)思想

超重與失重是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，也是學(xué)生們耳熟能詳?shù)母拍?，但是要真正的讓學(xué)生深層次的理解這兩個(gè)概念還是有一定的困難，如何幫助學(xué)生將概念從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)是本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)。為此，本節(jié)課采用“感受一體驗(yàn)一探究一解釋”的科學(xué)探究過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納、合作等素養(yǎng)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、獨(dú)立思考等能力。進(jìn)而，通過(guò)有效探究過(guò)程體現(xiàn)《新課標(biāo)》中“知識(shí)來(lái)源于生活，服務(wù)于生活”的要求。

2.教材分析

本節(jié)課是學(xué)生學(xué)完牛頓運(yùn)動(dòng)定律后，特別是學(xué)完牛頓第二定律之后所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，屬于對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。安排這一節(jié)的目的是進(jìn)一步鞏固受力分析和牛頓定律的知識(shí)，同時(shí)讓學(xué)生明白物理和生活的聯(lián)系，通過(guò)對(duì)宇宙航行方面的了解。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與熱情。培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識(shí)。

3.學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)之前學(xué)生已經(jīng)具備了初步的形式思維能力和科學(xué)探究能力，加之已經(jīng)完成了初中物理的學(xué)習(xí)，對(duì)超重與失重現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識(shí)。但這種認(rèn)識(shí)僅僅是停留在情感方面的，具體表現(xiàn)是往往從字面上理解“超重”就是重量增加?！笆е亍本褪鞘ブ亓?。這就需要教師通過(guò)引導(dǎo)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象、體驗(yàn)生活、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。從而達(dá)到進(jìn)一步深刻認(rèn)識(shí)超重與失重的本質(zhì)。整個(gè)過(guò)程讓知識(shí)發(fā)生遷移和升華。

4.教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

（1）理解超重和失重的概念；

（2）知道產(chǎn)生超重和失重的條件，知道超重與失重的本質(zhì)；

（3）能夠運(yùn)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(guò)程與方法

（1）培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和知識(shí)的遷移能力，體驗(yàn)超重和失重現(xiàn)象；

（2）經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件的過(guò)程。體會(huì)科學(xué)探究的方法，領(lǐng)略運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問(wèn)題的方法。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過(guò)探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)自信心：

（2）用科學(xué)的觀點(diǎn)解釋身邊的物理現(xiàn)象；

（3）了解一些我國(guó)航天技術(shù)的成就，激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣和熱情。

5.教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：超重與失重的概念，產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件，超重與失重的本質(zhì)。

難點(diǎn)：（1）探究產(chǎn)生超重和失重的條件；（2）運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律解釋超重和失重現(xiàn)象。

6.教學(xué)方法

教學(xué)活動(dòng)中體現(xiàn)教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，探究式學(xué)習(xí)為主線的原則。使學(xué)生在教師指導(dǎo)下掌握知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題。

7.教學(xué)資源

教師自拍相關(guān)視頻、《超重與失重》PPT

8.實(shí)驗(yàn)器材

彈簧秤（若干）、鉤碼（若干）、體重計(jì)、攝像頭、細(xì)線、棉墊、水、礦泉水瓶、水桶、錐子等。

9.教學(xué)流程

視頻導(dǎo)人→自主體驗(yàn)→形成概念→案例分析自主探究→總結(jié)規(guī)律→呼應(yīng)導(dǎo)入→課外延伸→知識(shí)應(yīng)用

10.教學(xué)過(guò)程

（一）新課引入

觀看天宮一號(hào)中航天員太空教學(xué)視頻片段（水滴和航天員漂浮起來(lái)），吸引學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)生興趣。

教師引導(dǎo)指出問(wèn)題：天宮一號(hào)中好像沒(méi)有重力，那到底是不是這樣呢？

板書1：超重與失重

（二）超重與失重的概念

【自主體驗(yàn)1】觀察彈簧秤示數(shù)的變化

活動(dòng)：四個(gè)人一小組。將鉤碼掛在彈簧秤上，讓彈簧秤加速上升和下降，觀察彈簧秤示數(shù)的變化。

問(wèn)題：觀察到什么現(xiàn)象？

學(xué)生：上升時(shí)，彈簧秤的示數(shù)變大，下降時(shí)，彈簧秤的示數(shù)變小。

問(wèn)題：彈簧秤在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。它的示數(shù)有時(shí)候大于鉤碼的重量。有時(shí)候小于鉤碼的重量。是不是鉤碼的重量發(fā)生了變化？

學(xué)生：沒(méi)有。

問(wèn)題：那為什么我們看到的示數(shù)有時(shí)比鉤碼的重量大，有時(shí)比鉤碼的重量?。?/p>

【自主體驗(yàn)2】觀察體重計(jì)示數(shù)變化

活動(dòng)：讓一學(xué)生站在體重計(jì)上，以一定速度下蹲和站起（說(shuō)明：將體重計(jì)表盤投影到屏幕上）。

問(wèn)題：觀察到什么現(xiàn)象？

學(xué)生：體重計(jì)的示數(shù)出現(xiàn)了變大和變小的情況。

問(wèn)題：這和剛才彈簧秤示數(shù)的變化相同。難道這位同學(xué)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重量發(fā)生了變化？

學(xué)生：沒(méi)有。

通過(guò)剛才的演示可以看到物體對(duì)彈簧秤的拉力或?qū)w重計(jì)的壓力有時(shí)候大于自身的重力，有時(shí)候比自身的重力小。我們將這種現(xiàn)象叫做超重和失重。

板書2：概念

超重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受的重力。

失重：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受的重力。

（三）超重與失重產(chǎn)生的條件和原因

【合作探究1】超重與失重產(chǎn)生的條件

問(wèn)題：生活中有哪些超重、失重的例子？

學(xué)生：坐電梯、過(guò)山車等。

播放視頻1，觀看觀光電梯上升和下降過(guò)程中。彈簧秤示數(shù)的變化（說(shuō)明：指針向上說(shuō)明示數(shù)變小，向下示數(shù)變大，注意全過(guò)程的觀察，該視頻由筆者親自拍攝）。

電梯在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)了超重和失重現(xiàn)象，以電梯內(nèi)的這段視頻為例進(jìn)行分析。

電梯的整個(gè)運(yùn)動(dòng)分為上升和下降兩個(gè)過(guò)程。

電梯的上升過(guò)程：加速上升→勻速上升→減速上升

電梯的下降過(guò)程：加速下降→勻速下降→減速下降

問(wèn)題：觀察這六個(gè)階段哪些階段是超重？哪些階段是失重？

播放視頻2，觀看觀光電梯上升和下降過(guò)程中，彈簧秤示數(shù)的變化（說(shuō)明：視頻重點(diǎn)突出彈簧秤指針變化，讓學(xué)生拿出學(xué)案完成相應(yīng)的表格）。

學(xué)生：針對(duì)視頻中彈簧稱示數(shù)的變化進(jìn)行討論分析，教師引導(dǎo)并點(diǎn)評(píng)。

教師：既然已經(jīng)知道了各個(gè)階段超失重的情況，請(qǐng)大家繼續(xù)完成表格，并總結(jié)出規(guī)律（說(shuō)明：各小組成員相互討論完成表格剩下內(nèi)容。將課堂交給學(xué)生）。

引導(dǎo)學(xué)生最終歸納總結(jié)出規(guī)律。

板書3：超重與失重產(chǎn)生的條件

由以上分析得出結(jié)論：

（1）當(dāng)加速度a方向向上時(shí)，發(fā)生超重現(xiàn)象；

（2）當(dāng)加速度a方向向下時(shí)，發(fā)生失重現(xiàn)象；

問(wèn)題：我們?cè)龠M(jìn)一步思考，超重、失重與速度有沒(méi)有關(guān)系？

學(xué)生：沒(méi)有關(guān)系。

教師：超重與失重只與加速度有關(guān)，與速度沒(méi)有關(guān)系。

【合作探究2】超重與失重產(chǎn)生的原因

問(wèn)題：如何解釋超重與失重？（提示學(xué)生在學(xué)案上完成，讓一學(xué)生在黑板上完成）

①加速度a方向向上時(shí)

加速上升：F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma（超重）

減速下降：F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma（超重）

因?yàn)镕=mg+ma

所以F>G，物體處于超重狀態(tài)（注：G為物體所受重力，下同）。

②加速度a方向向下時(shí)

加速下降：mg-F=ma，F(xiàn)=mg-ma（失重）

減速上升：mg-F=ma，F(xiàn)=mg-ma（失重）

因?yàn)镕=mg-ma

所以，F(xiàn)

（四）完全失重

從關(guān)系式F=mg-ma我們很容易聯(lián)想到當(dāng)a=g時(shí)，F(xiàn)=0，說(shuō)明此時(shí)物體對(duì)懸掛物的拉力或者對(duì)支持物的壓力為零。

【演示實(shí)驗(yàn)l】讓掛有鉤碼的彈簧秤豎直自由下落，觀察指針位置。

問(wèn)題：在下落過(guò)程中，指針的示數(shù)為多少？

學(xué)生：示數(shù)指向零刻度處。

問(wèn)題：說(shuō)明什么？

學(xué)生：說(shuō)明在下落過(guò)程中彈簧秤沒(méi)有受到鉤碼拉力的作用。

總結(jié)：在下落過(guò)程中，彈簧秤指針示數(shù)指向零刻度處，說(shuō)明在下落過(guò)程中鉤碼沒(méi)有對(duì)彈簧秤產(chǎn)生拉力的作用，即F=0。鉤碼在下落過(guò)程中顯現(xiàn)出來(lái)的這種現(xiàn)象稱為完全失重。當(dāng)物體對(duì)懸掛物或支持物完全沒(méi)有作用力時(shí)，物體好像完全沒(méi)有了重力，這種狀態(tài)稱為完全失重狀態(tài)。

板書4：當(dāng)a=g時(shí)，發(fā)生完全失重

在完全失重情形下會(huì)有許多奇妙的事情發(fā)生。比如剛開始看到的那一段視頻，航天員和小水滴飄了起來(lái)，好像完全沒(méi)有受到重力，其實(shí)他們處在了完全失重的環(huán)境里。接下來(lái)一起看一個(gè)有趣的現(xiàn)象。

【演示實(shí)驗(yàn)2】水瓶自由落下，噴水失射。

問(wèn)題：上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如何解釋？

學(xué)生：當(dāng)瓶子和水都處于靜止時(shí)，瓶子下面的水受到上面水的壓力，水自然流出來(lái)，自由下落時(shí)。水沒(méi)有流出來(lái)，說(shuō)明瓶子下面的水沒(méi)有受到上面水的壓力，即瓶中的水處于完全失重狀態(tài)，就不會(huì)流出。

課外延伸：如果讓瓶子豎直上拋，瓶中的水會(huì)不會(huì)流出來(lái)呢？大家可以自己下去嘗試下，并解釋原因。

（五）案例分析

1.分析下蹲過(guò)程和站起過(guò)程中的超重和失重情況。

2.分析跳高運(yùn)動(dòng)員在起跳過(guò)程和落到海綿墊子上的過(guò)程中哪個(gè)過(guò)程是超重，哪個(gè)過(guò)程是失重？

（六）課堂小結(jié)

本節(jié)課通過(guò)學(xué)生親身體驗(yàn)，總結(jié)出超失重的概念，然后學(xué)生之間進(jìn)行了有效的合作探究，歸納出發(fā)生超重和失重的條件，解釋了超重和失重的產(chǎn)生原因。然后用超重和失重解釋生活中的現(xiàn)象，得到了較好的教學(xué)效果。