高中物理人教版 (2019)必修 第一册超重和失重表格教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册超重和失重表格教学设计，共8页。
课程基本信息
学科
高中物理
年级
高一
学期
秋季
课题
超重和失重
教科书
书 名：普通高中教科书物理必修第一册
出版社：人民教育出版社 出版日期：2019年6月
教学目标
物理观念：知道测量重力的方法；知道超重和失重的定义；知道完全失重现象。
科学思维：能够运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析超重和失重现象；会用观察法和总结归纳等分析超重和失重的条件，并迁移解决生活中的实际问题。
科学探究：经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验超重和失重现象；经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用牛顿运动定律解决实际问题的方法，体会用物理知识解释生活中超重和失重现象的乐趣，提升对科学本质的认识。
4.科学态度与责任：了解一些我国航天技术的成就激发学生对科学的兴趣和热情；培养学生科学探究能力，激发成就感；从探究中体验科学之美，体会合作的重要性。
教学内容
教学重点：
知道超重和失重现象及完全失重的条件、理解超重和失重的本质。
教学难点：
运用牛顿运动定律解决超重和失重的具体实例。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
引入新课
观看视频，物体随电梯运动，电子秤的示数发生变化了。提出出问题：1.电梯运行时，电子秤的示数为什么会变化？重力变化了吗？
2.能否通过电子秤示数的变化，判 断出，电梯的运动情况呢？
学生观看视频，思考问题
视频引入，激发学生的好奇心。并提出课题。
任务一重力的测量
由同学们熟悉的用弹簧称测量物体的重力测量开始讨论，并让学生思考测量时
物体应该处于什么状态？
测量时，测力计显示的是哪个力的读数？
理解重力测量的原理中应用到了牛顿第二定律和牛顿第三定律
4.分析台秤测量质量的原理时引出重力测量的第二种方法：根据G=mg得到。
将待测物体悬挂在弹簧秤上，使它处于静止状态。测力计的示数反映了物体所受的重力大小。
在分析重力测量的方法的同时，学生们可以发现重力与质量和当地的重力加速度有关，在电梯里重力应该不会发生变化。
任务二探究超重和失重
物体的质量没有变化根据G=mg分析，重力没有变化，那么台秤示数为什么会变化呢？
具体分析物体做加速向下和减速向下的两种情况的。
根据牛顿第二定律分析得出支持力的变化。
物体加速向下运动时的情境分析。
教师：首先，我们对物体进行受力分析，受重力和支持力。
然后取竖直向下方向为坐标轴的正方向，建立一维坐标系。
根据牛顿第二定律，
有 mg－FN＝ma
解得 FN＝mg－ma，由此可知台秤对物体的支持力小于物体的重力。
教师：我们把物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象，叫作失重现象。
请同学们思考，在失重状态下，人受到的重力真的减小了吗？
没有，人受到的重力并没有变小。
教师：向下运动时体重计示数可以比人的重力小，那么电梯向下运动时，会不会出现体重计的示数比人的重力大的情呢？
学生：思考
2.物体减速向下时，情境分析
教师：当物体随电梯向下做减速运动时，对物体进行受力分析，受到重力和支持力。
我们仍然以竖直向下的方向为正方向建立坐标系。
根据牛顿第二定律：
有 mg－FN＝m(－a)
可得 FN＝mg＋ma
由此可见，此时人所受的支持力大于重力大小。
我们把物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象，叫作超重现象。
分析新课开始引入的第二个问题，能从台秤示数的变化分析出物体的运动情况吗？进一步台秤示数的变化到底与什么有关。
老师：回到开头视频里提到的问题，如果仅仅知道物体对台秤的示数变化能否得出物体是向上还是向下运动，是加速还是减速呢？
老师：请同学们观看视频，填写表格，总结规律。
教师：通过填写表格，分析得出超重时物体做加速向上和减速向下运动。失重时物体做加速向下和减速向上运动。
教师：超重时既可以做向上运动也可以做向下运动，同样既可能是加速也可能是减速，失重时也是如此。
教师：那么加速度有什么特征呢？
教师：物体加速度向下时，物体处于失重状态，物体加速度向上时，则处于超重状态。
不管是超重还是失重，物体的重力并没有变化。只是竖直方向有了加速度。
学生对物体进行受力分析，运用牛顿第二定律求解物体受到的支持力大小。
。
学生观察视频并填写表格总结规律：发现超重时物体既可以向上运动也可以向下运动，既可以是减速运动也可以是加速运动。
分析物理在竖直方向的匀变速运动：加速
向下运动和减速向下运动。得出失重和超重的概念。
教师在分析超重和失重的过程中，先受力分析，再选正方向建立一维坐标系，根据牛顿第二定律列方程。教师正确示范，有引导学生养成良好的习惯。
通过学生自主研究和分析超重失重的本质的过程中，自发的意识到超重不一定是向上运动也不一定失加速运动而是竖直方向有加速度的运动。
任务三用传感器研究超重失重
教师：用台秤或弹簧秤观察超重和失重现象的过程示数往往变化不定，而且瞬间即逝，难以观察，有把瞬时情况记录下来的计时仪器吗？力传感器就是这样的仪器，它能够帮助我们解决瞬间受力的难题。下面我们用利用传感器研究物体的超重和失重。
教师：我们用到的实验器材有：电脑、数据采集器、力传感器和重锤。力传感器将力信号转换为电信号，通过数据采集器输入电脑，可以得到力和时间的图像。
播放视频内容：学生手提重锤，向上运动。力传感器显示出重锤的受力情况。
O
A
B
C
D
教师：同学们根据力传感器显示的图像你们能否判断出重锤是超重还是失重呢？
教师:通过图像我们发现，OAB过程，重锤向上加速,拉力大于重力，处于超重状态。BCD过程，重锤向上减速，拉力小于重力，处于失重状态。最后重锤静止，处于平衡状态。
教师：同学们如果让重锤向下运动，那么重锤是超重还是失重呢？
生：先失重后失重
教师：同学们，如果人站在压力传感器上完成整个下蹲和站立动作，力传感器中的图像会时怎么样的呢？想必大家已经知道答案了。
观看视频并利用传感器做实验，体验超重和失重。通过力传感器观察重锤向上运动过程中力的变化。并分析出运动过程中，重锤先做超重后失重。
利用传感器更直观的观察重锤向上运动过程中拉力的变化。
任务四探究完全失重现象
教师：通过前面的分析，我们知道当支持力小于重力，物体处于失重状态。若物体向下的加速度a=g时，FN=0，这时物体对支持物（或悬挂物）完全没有作用力，我们把这种现象叫作完全失重状态。
教师：同学们，哪些情况下，物体会处于完全失重状态呢？
学生：自由落体。
教师：那么当物体完全失重后会有哪些神奇的现象呢？我们看一段自由落体的视频。
播放装有水的水瓶自由落体的视频。
教师：我们观察到水瓶静止时，水从小孔射出。当瓶子自由下落时，小孔以上部分的水，对其下面没有压力。小孔中没有水流出。
教师：同学们还有哪些地方能看到完全失重现象呢？
学生：太空中。
播放视频：王亚平做太空中浮力消失的实验。
教师：太空，是研究完全失重现象的，理想实验室。现在我国空间站已经开展了四次太空授课。同学们在课余时间，可以进行观看。超重和失重现象在实际生活中还有许多，你们可以通过阅读课本、 上网或者请教专业人员等多种途径，进一步学习和了解。
观看以0.1倍速率慢放的自由落体的视频
通过实验让感受完全失重时的神奇现象
观看太空授课视频感受神奇的完全失重现象。
课堂小结
本节课学习了重力的测量的两种方法，探究了超重和失重的本质，研究了完全失重现象。通过学习我们知道了，超重超重与失重现象是由于物体具有竖直方向的加速度，从而导致支持力或拉力的大小与重力不相等的现象。超重和失重的本质依然是牛顿运动定律的应用。本节课的这节课就上到这里，同学们再见！