《超重和失重》一节的教学设计

《超重和失重》一节的教学设计——————写给三年前的反思、今天的感悟深圳市福田中学李春来13048885321教了许多年的书了，但当再次教授同一节课时，感觉还是新的。虽然曾认真地去对待每一次课，但一节节课下来，有遗憾，有欣喜，有满意，也有自认不足，这就需要每一位老师不断的去思、去改，从不断的创新中体会做老师的乐趣。一、三年来的遗憾2002年我完成了《超重和失重》一节课的教学，但直至昨日心中一直有一种挥之不去的遗憾，虽说当时我也同样曾认真挖掘教材、准备实验、设计例题(((((((((，但还是感觉生硬、不畅，实际教学效果（学生的领会）与预先设想相差甚远。可惜那时只兼任一个班的教学，没有机会去改变教学策略、再设计教学方案的机会。本学期再次进行这一节课的教学，我下决心要好好的研究一番，上出一节自己满意的课。三年前，给我印象最深的“失败”有三点：1．演示实验不成功。当初教师用“超重、失重演示仪”演示，让学生观察物体向上加速或向下加速时弹簧秤的示数与实际重量的大小关系，但实验现象持续时间短，学生看不清弹簧秤的读数，另外弹簧秤指针指示的读数也不稳定，实际上结论是老师公布给学生的。2．学生没有真正理解概念。演示实验后，教师与学生共同分析物体向上加速或向下加速时的受力情况，得到对物体的支持力大小为(、(，从而得出超重和失重的概念。但师生没有共同研究“物体在向下减速或向上减速时”的情况，学生对这种情况下也会出现超重和失重现象感到很茫然。最终，是在老师一再强调或重复这一结论的情况下记住的，以后的作业中表明学生没有真正理解超重和失重现象。3．当时是把《超重和失重现象》一节当作一个新知识来设计和教学的。总想把知识讲解、例题板演、课堂练习在45分钟内一并完成，实践表明这是不可能完成的，教学没有抓住重点，结果就是老师感觉课堂内完不成自己预定的教学任务。现在看来，练习应用“牛顿第二定律”分析生活中的现象（超重和失重）才是本节课的真正目的，而不是记住超重和失重现象的概念和产生的条件。超重和失重现象的“概念与产生的条件”的得出应该是应用“牛二”后的必然结果。二、三年后的同一节课1．学生情况分析刚刚学过“牛二”，学生对非平衡状态下物体的受力分析不是很熟练，对于“牛二”的应用能力还显得稚嫩，很难单纯从理论上自主得出超、失重现象的运动学特征（超重的条件是a向上，失重的条件是a向下，而与速度方向无关）。但学生的动手能力和自主探究意识较三年前的学生有较大的提高。学生在学习超重和失重现象的概念时会受到一些前概念的影响，容易把生活中的“超重”与物理学上的超重混为一谈。如典型的例子，“乘坐飞机时允许免费携带20公斤的行李，而旅客带了40公斤，超重了！”2．教学策略①课初尽量使学生暴漏出“前概念”，以概念辨析的方式引入新课。课本（粤教版必修1）中是这样引入课题的：“生活中偶然会碰到这样一个有趣的现象：多人同乘一台电梯，当电梯静止时，超重报警器装置并没有响。可是当电梯刚向上启动时，报警装置却响起来了，运行一段时间后，报警装置又不响了。难道人的体重会随着电梯的运行而发生变化吗？”经常乘坐电梯的人都会有这样的体会，这个问题能够引发学生对日常生活现象中所包含物理原理的思考，应该说是一个好的引入方式。但也存在一定的问题。一是有相当一部分学生没有经常乘坐电梯或没有乘坐过电梯，不一定都有这样的体会；二是学生对于这个引入，从表面现象出发很容易解释为“电梯定员13人，如果乘坐18人很明显超出了电梯的安全承受范围，实重大于允许重量，就是超重了！”这样就达不到引入课题，继续探究的目的了。其实，学生在日常生活中经常遇到词语“超重、失重”，只不过心中的理解与物理学上的概念不同罢了。我采取这样的引入方式，“什么是超重？什么是失重？说说你对它的理解。”给学生机会说出自己的观点，然后播放录象“在上升的电梯中与在地面上静止时分别称量物体重力”，“为什么读数不同？”逐渐深入。②以日常生活中的有关现象为切入点，让物理学习更贴近生活，激发学生的兴趣。如观察上升的电梯中与静止在地面上称物体重力得到读数的区别；让学生利用弹簧秤和钩码自主探究物体向下运动时有没有超重、失重现象，解释为什么自由下落的矿泉水瓶（开口、装水、侧壁开口）没有水柱喷出等。③多媒体手段的应用与实验器材的有机结合。利用电脑和投影仪播放在上升的电梯中称物体重力的录象，放映完全失重状态下的宇宙飞船内的情况是有必要的。而利用弹簧秤和钩码自主探究，观察体重计示数变化和矿泉水瓶喷水现象一定要学生亲自进行操作。④课堂流程避开分析现象(得出结论(应用解题(小结的应试模式，采取提出问题(观察现象(分析力学及运动学特征(得出结论(提出问题(实验探究(总结现象(讨论并得出结论(生活现象(解释原因(科技中的应用(课堂小结的思路，以练习应用“牛顿第二定律”为目的，以解释日常生活中的具体事例为落脚点，学以致用。本节课的教学围绕四个层面展开探究：第一，生活经验以及实验发现：在电梯中测物体重力与在地面上测同一物体重力的异同。第二，为什么会出现超重和失重现象？第三，探究：什么时候出现超重现象，什么时候出现失重现象。第四，利用超重和失重规律解释相关的生活现象，了解其在科技方面的应用。3、教学目标、教学重难点及教学用具教学目标：⑴知识和技能：①了解超重和失重现象；②理解超重和失重现象产生的原因；③知道完全失重现象。⑵过程和方法：①观察并感受超重和失重现象；②经历探究超重和失重现象产生条件的过程，尝试解释与超重和失重有关的生活现象。⑶情感态度与价值观：通过探究性活动，锻炼动手能力，增强用物理原理解释身边的物理现象的意识。教学重点：①观察并感受超重和失重现象；②经历探究超重和失重现象产生条件的过程。教学难点：能用“牛顿第二定律”解释超重和失重现象；总结产生超重和失重现象的力学和运动学特征。教学用具：实物投影等多媒体设备、弹簧秤及钩码（每两位学生一套）、医用体重计一台、矿泉水瓶二个（装满水）三、教学实录（引入课题）用投影仪投影出一张powerpoint幻灯片，内容是宇航员太空漫步、本节课题。教师：在生活中我们曾经听到过或使用过词汇“超重、失重”，那么什么是超重？什么是失重？举例来说一说你对它们的理解。学生：a.电梯定员13人，如果乘坐18人很明显超出了电梯的安全承受范围，总重量大于允许重量，就是超重了！b.飞机上允许免费携带20公斤的行李，如果某人带了40公斤，就是超重了！c.在月球上的人重力小于地球上的重力，人失重了。d.物体运动得越快重力就会越小，失重了。e.向下运动的物体就处于失重状态。f.宇宙飞船里的人和物体。（这里学生没有说明“宇宙飞船绕地球做稳定的圆周运动”这一前提。）（评析：学生受生活中的前概念或伪概念影响，对物理学中的超重和失重现象的解释是不正确的或不完全正确的。）（新课教学）教师播放在地面上静止时与在电梯中（加速上升、匀速、减速上升）称量物体重力的录象片，学生观察现象。教师：问题一，四种情况下台秤的示数分别是多少？有何异同？问题二，台秤称量的是物体的重力还是质量？为什么读数的单位是kg？问题三，台秤能够称量物体重力的原理是什么？正确称量物体重力的条件是什么？为什么物体静止或匀速运动时读数一样，而加速上升时读数大（是不是物体重力增大了），减速上升时读数小（是不是物体重力减小了）？学生：静止或匀速运动时读数3.8kg,加速上升时读数4.4kg,减速上升时读数3.2kg。物体的重力没有变化，但说不清楚为什么。教师提示：秤显示出的读数是物体对秤盘的压力。（学生自己动手分析四种情况下物体的受力情况，推导出秤盘对物体的支持力表达式。）学生：得出的结论如下静止或匀速时：，视重等于物体的实重，如图1所示。加速上升时：，，视重大于物体的实重，如图2所示。减速上升时：，，视重小于物体的实重，如图3所示。师生小结：超重：物体对支持物的压力大于物体重力的现象。失重：物体对支持物的压力小于物体重力的现象。教师：问题四，在电梯里如果用绳子拉住重物竖直向上加速或竖直向上减速运动时有超重或失重现象发生吗？学生：有，与在台秤上称量物体的重力效果一样，绳的拉力相当于秤的支持力。教师：问题五，物体竖直向下运动时有没有超重、失重现象呢？（学生利用桌面上课前分发好的弹簧秤和钩码进行探究，二人一组。）（学生交流结果，尝试受力分析，解释其力学原理，在练习本或黑板上演算。）学生：得出的结论如下静止或匀速时：，弹簧秤的示数等于物体的实重，如图4所示。减速下降时：，，弹簧秤的示数大于物体的实重，如图5所示。加速下降时：，，弹簧秤的示数小于物体的实重，如图6所示。师生小结：1．力学特征：超重：物体对支持物的压力或对悬绳的拉力大于物体重力。失重：物体对支持物的压力或对悬绳的拉力小于物体重力。2．运动学特征：超重：物体具有方向向上的加速度。失重：物体具有方向向下的加速度。教师：（教师用投影仪给出五个易混淆的问题）1．超重和失重现象只能出现在电梯中；2．超重和失重现象一定出现在匀加速或匀减速直线运动中；3．如图7所示情况下地面对物体的的支持力大于物体的重力，所以物体处于超重状态；4．超重就是物体的重力增大了，失重就是物体的重力减小了；5．已知物体竖直方向运动的加速度大小a，你知道物体的视重增加或减小了多少吗？（学生辨析、讨论，得出结论）引导学生分析课初同学们提出的关于超重或失重的说法（即a、b、c、d、e、f五点）是否正确．学生提出问题：如果物体的加速度不是竖直方向，而是斜向上或斜向下，有超重或失重现象吗？（这个问题提的很有水平）师生讨论后的结论：只要有方向向上的分加速度就出现超重现象；只要有方向向下的分加速度就出现失重现象。）教师：问题六，失重现象中如果且方向向下，那么绳对物体的拉力等于多少？学生分析：、，所以。师生小结：如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这种情况是失重现象中的极限，称为完全失重现象。教师：介绍神舟六号飞船内完全失重状态下宇航员的生活；介绍重力对工业生产的影响。（投影出相应的图片：人漂浮在宇宙飞船内、人“站”着睡觉、球形液体金属、含均匀气泡的钢板等。）（学生参与做两个小实验，尝试解释与超重和失重有关的生活现象。）实验1：矿泉水瓶（开口、装满水、侧壁底端开口）静止时有水喷出，矿泉水瓶自由下落时没有水柱喷出，为什么？实验2：观察学生站在医用体重计上快速下蹲或快速站起的过程中体重计的示数怎样变化？为什么？（学生观察、思考、讨论，教师指导，得出结论。）（课堂小结、布置作业）作业：1．看课本，弄清楚什么是“微重力状态”，设想如果地球上的人和物体处于失重（或完全失重）状态下，会出现什么情况？写一篇小小说；2．思考课本（粤教版）96页的“讨论和交流”、97页的“实践与拓展”；四、后记