超重与失重的教学设计方案淄博五中王涛一、教学设计思路步骤 内容 教学方法 效果1创设情景 观看世界第一电梯图片 激发了学生的极大兴趣2设计问题，引出疑问，提出假设联系电梯，教师提出问题，学生结合实际描述自身感受，引出疑问，并提出假设学生很自然把兴趣转道这个话题上3设计试验，进行实验，记录数据学生自主设计实验，观看实验录像，记录实验数据学生通过录像真实的看到实验现象4分析数据，解除疑问学生自主分析，自己解决问题 学生对前面的疑问恍然大悟5引出所研究的问题教师引导，引出超重与失重这一问题，并解释概念学生思维过渡自然，并渴望去探究6自主探究，得出规律学生借助老师设计的问题，自主分析实验数据，得出规律学生自主探究，兴趣浓厚，印象深刻7分析规律原因 教师点拨，学生运用以前学过的知识，自主分析原因学生联系了前面知识，解决了今天的问题，体会到成就感8联系实际，例题练习。联系实际，举出杨利伟的例子作为例题学生兴趣浓厚9情感教育，态度、价值观培养通过宇航员的高强度训练，引导学生明白作任何事都要付出努力，引入英文学生从中得到了良好的情感教育10趣味试验 演示秤砣压鸡蛋的实验， 该实验引起了学生极大兴趣，培养了善于观察、分析的习惯。11引入完全失重 总结超重与失重，引入完全失重，并分析规律过渡自然12认识生活中的完全失重现象观看图片，做趣味小实验，并让学生自主分析实验现象学生兴趣浓厚，印象深刻13关于本知识点的前沿知识给学生讲解当前这方面的研究成果，以及将来的应用前景，提出问题，让学生自己结合知识设计方案开阔了学生的见识，发散了学生的思维二、教案(一 )教学目的：1.理解超重和失重的概念，知道产生超重和失重的条件。2.培养学生的观察能力、实验能力和分析能力。3.让学生了解物理知识在生产、生活和科学技术中的应用。(二 )教学重点：超重和失重概念，产生超重和失重的条件以及知识的应用。(三 )教学难点：1.超重和失重以及完全失重概念的理解。2 超重和失重的规律。3.实际问题的应用。 (四 )开始新课：创设情景师：首先给大家看一张照片，这是水绕四门观光电梯，位于世界自然遗产武陵源水绕四门游览区，高 172 米，被称为“世界第一电梯” 。这是近景图。师：看完这张照片我来问大家一个问题，大家都坐过电梯，谁来说一下，在电梯启动和停止过程中，你脚的感觉与在地面上有什么不一样？生：思考回答问题。师：我来说一下我的感受，比如电梯在上升过程中，启动时感觉脚比在地面上要沉，好像身上背了个大包袱；快停下时，有种踏空的感觉，好像要飞起来似的。师：这是什么原因呢，是你的体重一会变重，一会变轻么？当然不会的，你不会因为坐坐电梯就变胖吧，这样的话谁还敢做电梯阿？到底是什么原因呢，我们从人的受力分析来看一看。 生：人受重力和支持力。师：既然重力不变，那会是什么在变呢？提出假设生：可能是支持力在变。师：这只是我们的猜测，是不是这样呢？我们需要通过实验来验证。设计试验师：怎么来设计实验呢？我们的实验目的是观察在电梯中运动的物所受体支持力的变化。 （请同学们来设计实验）生：在电梯中放一台体重计，人站在上面，当电梯运动时，看秤的示数是怎样变化的。因为秤的示数表示的就是人对电梯的压力的大小，它等于秤对人的支持力。师：好！这是一个很好的设计方案。这是我录制的一段录像，我在电梯中放了一个台秤，上面放了一个重物，大家仔细观察电梯的运动过程，和秤的示数变化。然后记录数据。观看试验录像，记录数据播放录像，学生认真观看录像，纪录数据运动状态 加速度方向 示数 超重或失重末 减速 向下 G 超重初 加速 向下 G 超重分析数据，验证假设，解决疑问师：通过实验我们看到，秤的示数大小不一定等于物体重力，也就是说物体所受的支持力大小不一定等于重力。这就证实我们提出的假设是正确的。现在大家可不可以通过实验数据来解释一下咱的疑问呢？生：电梯上升过程，刚启动时，脚受的支持力变大，所以感觉脚很沉，好像背了个大包袱，快停止时，脚受的支持力变小，所以又感觉很轻松，好像要飘起来。提出研究问题，自主探究，合作学习师：好极了！实验表明，电梯运动过程中，支持力不一定等于重力。这种现象就是今天我们所要学习的 超重与失重 。超重：物体受到的支持力（或拉力）大于重力。也就是说，如果我们用秤去称的话，读数大于重力，好像物体的重力变大了，所以叫超重。失重：物体受到的支持力（或拉力）小于重力，也就是我们去称他的重量，读数小于重力，好像物体变轻了，所以叫失重。师：我们来分析一下表格，看看哪个过程是超重现象，哪个过程是失重现象。生：思考回答问题。师：大家回答得很好，你是根据什么条件来判断的？哦，是根据定义，支持力与重力的关系。那么什么情况下出现超重？什么情况下出现失重？超重和失重与什么有关呢？好，大家看以下几个问题，然后通过分析数据自己找答案。师：问题 1、超重与失重过程中，物体重力变不变？生：不变。师：问题 2、超重或失重与运动方向有没有关系？生：无关。(上升过程既有超重现象，也有失重现象。下降过程也如此。因此，超、失重现象与运动方向无关。)师：问题 3、超重或失重与加、减速有没有关系？生：无关。 （加速过程有超重，也有失重，因此，超、失重与加减速无关。 ）师：问题 4、超重失重与加速度方向有没有关系？生：有，加速度向上时物体处于超重状态，加速度向下时物体处于失重状态。师：（总结）1、超重和失重过程中，重力不变，变的是支持力。2、超重或失重现象，与运动方向无关，与加减速无关，只与加速度方向有关。3、加速度向上，物体处于超重状态；加速度向下，物体处于失重状态。师：好，我们分析了超重失重只与加速度方向有关，你可不可以用咱学过的知识来解释一下超重和失重现象的原因？生：当物体加速度向上时，由受力分析，F-mg=ma，F=ma+mgmg，故出现超重现象。当物体加速度向下时，由受力分析，mg -F =ma，F= mg-ma mg ，故出现超重现象。师：很好，回答得很准确。在做题时，一定要画出受力分析图，弄清各个力和加速度的方向。用牛顿第二定律来求解。下面大家来看一个例题。我找同学上来做。载人航天器上升时的最大加速度是 8g, 若杨利伟的体重为 50Kg，求上升时座椅对他的支持力是多大？ 生：自主解题。趣味试验，情感教育，态度、价值观培养师：好，他解出来了，支持力是 4500 牛。相当于在地面上又压上了 8 个人，这时受到的支持力，可以想象一下，宇航员的体质需要有多好，他们要经过层层的筛选，和高强度的训练，这种训练是一般人承受不了的。所以我们看到杨利伟从太空回来很风光的一面，更要想到他付出的心血。做任何事情都是这样，只有付出努力，才会有收获，学习也是这样。No pain,no gain!师：下面我们来看一个有趣的试验。演示试验，让学生解释试验原因。 （对秤砣受力分析，它受重力和支持力，当加速度向上时，支持力变大，对鸡蛋的压力变大，所以把鸡蛋压破了。 ）师：刚刚我们学习了，支持力或拉力小于重力时，物体处于失重状态，当支持力或拉力小到零的时候呢，这是失重现象中的一个特例，就叫完全失重状态。完全失重状态下，物体只受重力，物体间弹力为零。大家来看这个实验。趣味小实验：当瓶子在空中处于完全失重状态时，水和瓶壁之间没有弹力，所以水流不出来。在太空中，液体都呈球形飘在空中。师：我这有个问题啊，咱知道轴承最重要的是滚珠，用现代技术制成的滚珠，并不成绝对球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一。如何解决这个问题呢？生：因为完全失重状态下融化了的金属的液滴，形状成绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠。Fmg师：在电子技术中所用的晶体，在地面上生产时，由于重力的影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生产是均匀的，生产出来的晶体也要大的多，在不久的将来，如能在太空建立起工厂，生产出的硅晶体，要比现在的优越的多，将会引起电子技术的重大突破。再如，电子工业，化学工业，核工业等部门，对高纯度材料的需要不断增加，其纯度要求为“6 个 9”之“8 个 9”，99.9999%-99.999999%，在地面上，冶炼金属需要在容器内进行，总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中，而在太空中“悬浮冶炼” ，是在失重条件下进行的，不需要用容器，消除了容器对材料的污染，可以获得纯度极高的产品。在完全失重的空间里，科学家们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美国一产妇在完全失重的飞船里曾产下一男孩，现约 8 岁，该男孩所表现出的智力和体力远远超过了同龄儿童，被美国人戏称为“小超人” 同学们，完全失重的空间里还有许多未被开垦的处女地，各国宇航局都力图率先在这些领域取得突破性进展，为此，发达国家的宇航局也曾向世人征求可在飞船里进行实验的方案北京市一名中学生曾设计出一个方案：即研究在完全失重的条件下，人的思维反应速度是不变、变快还是变慢受到了发达国家宇航局的关注如果在座的各位同学在这方面有什么奇思妙想，不妨寄与我国宇航部门，希望将来在我国飞船上进行的实验里，有你们设计的方案