車博　王媛琴

摘要：新課程提倡課堂教學(xué)過程中應(yīng)當發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性，相信學(xué)生，在適當?shù)臅r候讓學(xué)生進行合適、有效的探究，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，本文即是在此理念啟發(fā)下設(shè)計的《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

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）1（S）-0033-3

1.設(shè)計思想

超重與失重是生活中常見的現(xiàn)象，也是學(xué)生們耳熟能詳?shù)母拍睿且嬲淖寣W(xué)生深層次的理解這兩個概念還是有一定的困難，如何幫助學(xué)生將概念從感性認識上升到理性認識是本節(jié)課的教學(xué)重難點。為此，本節(jié)課采用“感受一體驗一探究一解釋”的科學(xué)探究過程。培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納、合作等素養(yǎng)，同時培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題、獨立思考等能力。進而，通過有效探究過程體現(xiàn)《新課標》中“知識來源于生活，服務(wù)于生活”的要求。

2.教材分析

本節(jié)課是學(xué)生學(xué)完牛頓運動定律后，特別是學(xué)完牛頓第二定律之后所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，屬于對知識的理解和應(yīng)用。安排這一節(jié)的目的是進一步鞏固受力分析和牛頓定律的知識，同時讓學(xué)生明白物理和生活的聯(lián)系，通過對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)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的意識。

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)，對超重與失重現(xiàn)象有了一定的認識。但這種認識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?。這就需要教師通過引導(dǎo)，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象、體驗生活、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。從而達到進一步深刻認識超重與失重的本質(zhì)。整個過程讓知識發(fā)生遷移和升華。

4.教學(xué)目標

1.知識與技能

（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.過程與方法

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

（2）經(jīng)歷探究產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件的過程。體會科學(xué)探究的方法，領(lǐng)略運用牛頓運動定律解決實際問題的方法。

3.情感態(tài)度與價值觀

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

（2）用科學(xué)的觀點解釋身邊的物理現(xiàn)象；

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

5.教學(xué)重難點

重點：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：（1）探究產(chǎn)生超重和失重的條件；（2）運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，運用知識，解決實際問題。

7.教學(xué)資源

教師自拍相關(guān)視頻、《超重與失重》PPT

8.實驗器材

彈簧秤（若干）、鉤碼（若干）、體重計、攝像頭、細線、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→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→知識應(yīng)用

10.教學(xué)過程

（一）新課引入

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

教師引導(dǎo)指出問題：天宮一號中好像沒有重力，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1】觀察彈簧秤示數(shù)的變化

活動：四個人一小組。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。

問題：觀察到什么現(xiàn)象？

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

問題：彈簧秤在上下運動過程中。它的示數(shù)有時候大于鉤碼的重量。有時候小于鉤碼的重量。是不是鉤碼的重量發(fā)生了變化？

學(xué)生：沒有。

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

【自主體驗2】觀察體重計示數(shù)變化

活動：讓一學(xué)生站在體重計上，以一定速度下蹲和站起（說明：將體重計表盤投影到屏幕上）。

問題：觀察到什么現(xiàn)象？

學(xué)生：體重計的示數(shù)出現(xiàn)了變大和變小的情況。

問題：這和剛才彈簧秤示數(shù)的變化相同。難道這位同學(xué)在運動過程中重量發(fā)生了變化？

學(xué)生：沒有。

通過剛才的演示可以看到物體對彈簧秤的拉力或?qū)w重計的壓力有時候大于自身的重力，有時候比自身的重力小。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

問題：生活中有哪些超重、失重的例子？

學(xué)生：坐電梯、過山車等。

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

電梯在運動過程中出現(xiàn)了超重和失重現(xiàn)象，以電梯內(nèi)的這段視頻為例進行分析。

電梯的整個運動分為上升和下降兩個過程。

電梯的上升過程：加速上升→勻速上升→減速上升

電梯的下降過程：加速下降→勻速下降→減速下降

問題：觀察這六個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程中，彈簧秤示數(shù)的變化（說明：視頻重點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：針對視頻中彈簧稱示數(shù)的變化進行討論分析，教師引導(dǎo)并點評。

教師：既然已經(jīng)知道了各個階段超失重的情況，請大家繼續(xù)完成表格，并總結(jié)出規(guī)律（說明：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）當加速度a方向向上時，發(fā)生超重現(xiàn)象；

（2）當加速度a方向向下時，發(fā)生失重現(xiàn)象；

問題：我們再進一步思考，超重、失重與速度有沒有關(guān)系？

學(xué)生：沒有關(guān)系。

教師：超重與失重只與加速度有關(guān)，與速度沒有關(guān)系。

【合作探究2】超重與失重產(chǎn)生的原因

問題：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

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）

因為F=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

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）

因為F=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a=g時，F(xiàn)=0，說明此時物體對懸掛物的拉力或者對支持物的壓力為零。

【演示實驗l】讓掛有鉤碼的彈簧秤豎直自由下落，觀察指針位置。

問題：在下落過程中，指針的示數(shù)為多少？

學(xué)生：示數(shù)指向零刻度處。

問題：說明什么？

學(xué)生：說明在下落過程中彈簧秤沒有受到鉤碼拉力的作用。

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

板書4：當a=g時，發(fā)生完全失重

在完全失重情形下會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，好像完全沒有受到重力，其實他們處在了完全失重的環(huán)境里。接下來一起看一個有趣的現(xiàn)象。

【演示實驗2】水瓶自由落下，噴水失射。

問題：上述實驗現(xiàn)象如何解釋？

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

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

（五）案例分析

1.分析下蹲過程和站起過程中的超重和失重情況。

2.分析跳高運動員在起跳過程和落到海綿墊子上的過程中哪個過程是超重，哪個過程是失重？

（六）課堂小結(jié)

本節(jié)課通過學(xué)生親身體驗，總結(jié)出超失重的概念，然后學(xué)生之間進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。