《超重与失重》教学案例设计及反思

《超重与失重》教学案例设计及反思
摘要:《超重与失重》这节课在高中物理中是典型的一节联系生活实际的内容，但却并不是容易被学生所接受，特别是关于完全失重的知识。

本课将在学生原有知识结构的基础上。

通过体验和经历，构建关于超重和失重的新知识，达成预定的三维教学目标。

关键词: 失重与超重实验学生生活
随着中国的航空航天技术的飞速发展，超重与失重现象越来越被人们所关注，现在已经演化为生活语言。

为此，《超重与失重》作为物理与生活实际的联系的课程在高中物理课程必修一中作为关于牛顿第二定律应用出现就分外能引起学生的兴趣，而本节内容又有着重要的作用：本节内容不仅可以帮助学生正确理解超重和失重现象，运用超重和失重现象来解决一些实际问题，而且有助于加深对牛顿第二定律的理解。

同时本节课也为以后学习圆周运动一章中，对有关卫星运动时卫星中的物体处于完全失重状态的正确理解打下基础。

物理是一门实验学科，加强物理实验教学，可以为学生的亲身体验创造更多的机会。

物理规律就是在观察、实验的基础上通过分析、归纳、计算等得出的，其正确性也有赖于实践的检验。

教材上写的、教师讲的，对学生来说都是间接经验，而只有间接经验转化为直接经验才会具有持久的生命力。

《超重与失重》这节课，可以通过多种实验来反映其现象，并通过这些现象来分析、探究其规律。

设计实验和操作实验在学生领会和掌握“超重和失重”这一物理现象中扮演了重要的角色。

本节课的重点就落在了对实验的设计、操作，以及对实验所反映出来的现象进行分析、归纳和总结，并得出正确的规律。

为此创设情景和实验探究是物理教学的主线：一、在课堂教学上首先通过航天飞机发射等视频，给学生以直观的感受，创设良好的学习情景；通过日常生活经验，引导学生观察、思考，目的是激发学生探究的兴趣、活跃课堂的气氛。

再通过实验观察，让学生思考、讨论，先让学生得出自己的结论后，讨论初步得出失重与超重的概念。

二、要让学生经历实验探究过程体验科学探究方法，使学生学会如何透过生活中的表面现象去探究规律，教师再分析并总结产生失重与超重的原因，给学生提供科学而丰富的信息资源，得出正确而科学的结论。

由此培养学生的观察能力、空间想象能力、协同学习的能力、交往能力、合作精神、科学的思维能力，使学生的学习过程变得轻松而高效，并且同步培养学生自主学习的能力，乐学、会学的学习氛围，为学生的可持续发展提供必要的训练。

一、“超重与失重”教学案例设计流程图
课题引入
实验观察
超重失重的
生活应用
理论探究结论外推
教学案例反
二、教学过程设计
1.情景引入：（1）课前播放有关航天飞机发射、太空站的录像片。

（2）找同学谈谈日常生活中自己坐电梯时的感受和体验（或找坐过山车、玩过蹦极的同学，谈谈当时的感受和体验）。

开场白：同学们也看过神舟五号升空的实况，都听说过超重和失重这两个名词。

这节课我们一起来学习、探究“什么是超重和失重现象？引起超重和失重的原因是什么？”引出这节课的主题：超重和失重。

（讲述学生参与、旁观过的生活片段，给学生创设了一个较好的物理学习情境，激发学生的好奇心与求知欲。

）
2.实验观察：让学生用自制的弹簧秤挂钩码，手提弹簧秤上下运动，观察弹簧秤的读数。

概念提出：引导同学观看弹簧秤示数的变化。

物体放在静止的弹簧秤上，观察弹簧秤的读数，该读数称为视重，此时的视重等于物体的重量；突然向上运动时，观察到视重值大于静止时的测量值，停止的过程中，观察到视重值小于静止时的测量值。

就此提出概念：“这种物体对悬挂物的拉力（或支持物的压力）大于物体重力的情况，称为超重现象。

物体对悬挂物的拉力（或支持物的压力）小于物体重力的情况，称为失重现象。

”注意：物体处于超重或失重状态时，其本身重力并没发生变化！
（由于本实验操作简单，现象明显，适合各种基础的学生，并能培养学生通过实验现象分析物体情况，从而培养他们通过现象看本质的能力。

）
3.理论探究：让学生手托自己的词典，上下运动体验词典对手的压力，先缓慢上下运动体验压力再突然上下运动体验压力。

交流：“有没有观察到超重和失重现象？什么时候观察到了超重现象、失重现象？”我们学习了牛顿第二定律，知道如果已知物体的运动情况，就可以来求解物体的受力情况，请大家结合牛顿第二定律来分析超重和失重的原理。

（从生活情景中构建物理情景，以培养学生在生活中联系物理的习惯）
当物体向上加速或向下减速时，加速度向上，由F
＝ma知，合力向上，
合
F合＝T–mg>0，T>mg，所以物体处于超重状态；
＝ma知，合力向下，当物体向上减速或向下加速时，加速度向下，由F
合
F合＝T–mg<0，T<mg，所以物体处于失重状态；
总结：超重和失重的力学特征：
＝T–mg>0，T>mg；
（1）超重：物体具有向上的加速度，合力向上，F
合
（2）失重：物体具有向下的加速度，合力向下，F
＝T–mg<0，T<mg。

合
（培养学生思考问题、分析问题的能力，认识到科学实验是科学探究的有效方法）
4.生活应用：学生回忆体检称体重时，体重计示数的变化与今天所学知识
的联系。

在尊重事实和对超重与失重的初步认识的前提下，与日常生活经验相对应，进行分析比较，得出了正确的理解：下蹬过程并不只是向下的加速过程，它分为先向下加速，后向下减速，最后停止运动。

运动的加速度是先向下、后向上，最后为零，对应于物理现象为失重、超重和平衡。

由此，学生归纳出超重和失重是由运动加速度方向决定而非速度的方向，观看从体重计上站起来的视频。

这次实验的结果就与预想的完全相同了。

（让学生知道物理知识来源于生活、源于有意识的实践体验，充分挖掘直接经验和课堂生成的资源，体现物理教学以人为本，源于生活、走向社会。

）
5.结论外推：用一塑料矿泉水瓶装满水，在瓶子中部的侧面扎两个小孔。

让同学们观察将瓶子竖直上抛、静止、下抛时的现象。

瓶子静止时，水从瓶子侧面小孔流出呈抛物线状，将瓶子竖直上抛和竖直下抛时，水不流出。

强调：固体、液体、气体等一切物体只要满足条件，都会产生超重和失重现象。

引出概念：如果一个物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，称为完全失重现象。

提出：在完全失重情况下，弹簧秤还能测量物体的重力吗？天平还能测出质量吗？浸在水中的物体还受到浮力的作用吗？水银气压计还能测出气压吗？
（让学生知道日常生活中处处体现物理知识，使学生更加的热爱物理、热爱生活）
6．作业：完成教材练习
7．板书设计
一、视重：测力计的示数
二、超重：视重大于物重
产生条件：加速度方向向上F
=mg+ma
视
三、失重：视重小于物重
=mg-ma
产生条件：加速度方向向下F
视
四、完全失重：视重为0
产生条件：a=g且方向向下
三、教学案例反思与总结
这是我上的一节常规课，上课前播放神州五号的影像资料和日常生活经验，创设物理情景，并希望使物理课堂更贴近生活，使物理知识真正走近学生。

同时准备了一定量的小实验，据此创设问题情景，激发学生的问题意识，拓宽学生的思维空间，从而积极、主动地发现问题、提出问题、解决问题。

从课堂上来看学生喜欢观察物理情景，也喜欢表达自己的看法，多数学生积极参与讨论和交流。

整个课堂教学中，利用物理情景与实验相结合，让学生人人参与，真正在课堂上动起来。

自我感觉本节课应该是一堂成功的物理课。

课后一位平时上课不认真、成绩不太好的同学主动对我讲这节课自己不仅认真听讲，而且基本听懂。

这让我感觉很欣慰。

当然在这节课中我也发现了一些问题：
1．本节课用弹簧秤来做实验，学生能观察到超重和失重现象，但若能进一步利用力传感器和数据采集器观测超重和失重现象的教学，现场收集观测数据输入计算机，接着进行图象讲解，这样的教学应该更能激发学生的学习兴趣。

2．完全失重的演示实验，在这里采用塑料矿泉水瓶自由下落或上抛，让学生观察漏水的情况，由于下落太快难于观察，如果能借以计算机的帮助，用摄像机把演示实验的现象录制下来，重放、慢放或者放大，甚至是模拟实验现象的关键部分，并依据需要，把长时间的过程缩短，或者把变化的瞬间拉长、展开，再现物理过程，能够帮助学生观察，从而弥补演示实验的不足，给学生产生不可磨灭的印象。

3．学习过程中，学生始终是主体，教师是组织者、引导者。

这节课的实验都是事先自己准备好的，学生没有参与实验设计、探索的过程，也没有动手机会，没能很好达到提高学生实践能力的目的。

这节内容是牛顿运动定律及运用的特例，牛顿定律及运用方法都是学生已经学过的，有些实验可以尝试课前让学生自己设计，安排课上让学生自己做。

比如课后就有同学马上提出日常生活中提重物时，突然提动重物，袋子容易破是不是与超重失重有关。

课前如果由学生亲自参与设计讨论操作实验，这样可能更有效地让他们对物理现象及过程有亲身的体验，同时，在实验的设计和操作过程中，更能锻炼他们的动手能力、培养创新精神和提高科学素养，激发了他们的学习兴趣。