2019-2020年高中物理 4.7《超重和失重》教學設計二 新人教版必修1.doc
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2019-2020年高中物理 4.7《超重和失重》教學設計二 新人教版必修1 物理源于生活高于生活,又歸宿于生活。筆者以《超重與失重》教學為例,實現在教學活動中,讓學生把生活中低層次的原始經驗、素材經分析、加工,變?yōu)楦邔哟谓M織活動,去獲取新的知識和技能,獲得情感體驗,提升素養(yǎng)和品質。通過教學的生活化,用反思、修正、逐層遞進的方式,有效地推動學生學習活動的層層深入,以實現《新課標》中“知識來源于生活,服務于生活”的要求。 【設計思想】 “高中物理課程應促進學生自主學習,讓學生積極參與,樂于探索、勇于實驗、勤于思考。”是《新課標》的要求。設計更多的探究性實驗不僅符合課標中提出的“通過實驗認識超重和失重現象”,也符合學生的認知規(guī)律;從生活實際出發(fā),設計貼近學生生活的實驗,以此為基礎,以探究為主線,讓學生通過實驗操作、觀察來認識物理現象,認知物理過程,讓學生用生活化的語言表述觀察到的超、失重現象,探究物理規(guī)律,再引導學生將生活語言轉化成科學規(guī)范的物理語言闡述物理規(guī)律。通過實驗讓學生暴露錯誤的前概念,理解并掌握物理概念與規(guī)律。經過構建從而獲得物理知識,形成技能,同時培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神與實踐能力。為避免學生對概念的混淆,教學中不提出“實重”“視重”。 【學情分析】 通過前面對“牛頓第二定律”的學習,學生對解決物體做勻變速直線運動的問題已有所了解,但對定律的運用還不是很熟練,很難從理論上自主地得到超重、失重現象的運動學特征。學生在學習超重和失重現象時會受到一些前概念的影響,容易把生活中說的有些“超重”與物理學上的超重混為一談,把物理學上的失重誤認為是物體“失去重力”;容易把超重、失重現象的運動學特征與物體的運動方向相聯系。 【教學目標】 ?。ㄒ唬┲R與技能 1.通過實驗認識超重和失重現象,理解產生超重失重現象的條件和實質。 2.能運用牛頓第二、三定律定量分析超重與失重現象。 ?。ǘ┻^程與方法 1.經過探究實驗發(fā)現超重失重現象,通過引導、小組討淪、再實驗尋找超重失重現象的運動學特征。 2.用科學方法探究發(fā)生超重失重現象的條件及實質。 (三)情感、態(tài)度與價值觀 1.通過列舉一些身邊的超重失重例子和日常的小實驗,讓學生學會觀察生活,知道物理就在身邊。 2.培養(yǎng)學生科學探究能力,激發(fā)成就感;養(yǎng)成學科學、愛科學、用科學的習慣;從探究中體驗科學之美,體會合作的重要性。 【教學策略與手段】 以日常生活中的有關現象為切入點,讓物理學習更貼近生活,以激發(fā)學生的興趣。開始讓學生利用彈簧秤和鉤碼自主探究如何測量物體的重力,并讓學生明白彈簧秤的讀數直接反映的是物體對彈簧秤的拉力;然后讓學生“玩一玩”來發(fā)現彈簧秤的讀數有時不等于物體的重力,鼓勵學生設計實驗探究物體超重、失重現象的運動學特征。在演示自由下落的可樂瓶沒有水柱噴出時,充分挖掘實驗的內涵,讓學生理解水的噴出是由水的壓力引起。 通過放在臺秤上的砝碼在水平加速運動時讀數不變實驗,演示和例舉一些并非超重失重實例,如磁鐵吸引鐵質的砝碼彈簧秤讀數變大實驗,進一步從不同角度讓學生理解,物體超重、失重現象的運動學特征是物體有豎直方向的加速度。 課外通過對“超摩擦”“失摩擦”的研究,幫助學生理解鞏固研究物理問題的科學方法。 【課前準備】 1.學生所需器材(四人一組):彈簧秤、砝碼。 2.教師所需器材:彈簧秤、砝碼、物理支架、小臺秤、小車、磁鐵、可樂瓶、超重失重演示儀、多媒體投影儀。 【教學過程】 一、復習引入 ?。◤土暸nD第二定律的應用,同時為新課教學中對超重與失重的解釋做理論儲備。) 練習:電梯以1.0m/s的速度豎直勻速上升,電梯地板對站在電梯里質量為60kg的人的支持力為________N;如果電梯以0.5m/s2的加速度加速下降,地板對人的支持力又為_______N;(g取 10m/s2) 說明:解題時兩個受力分析圖(圖1)要留在黑板的右上角,為新課教學服務。 二、新課教學 ?。▽嶒灒┨骄恐唬? (以生活情景的導入,引出物理問題) 請用給定器材(彈簧秤、砝碼),設計一個實驗,得到砝碼的重力大小。 教師將各組學生得到的結論寫在黑板上。 問題:1.你看到的彈簧秤讀數(直接)表示的是下列哪個力? A.物體的重力 B.彈簧秤對物體的拉力 C.物體對彈簧秤的拉力 D.手對彈簧秤的拉力 2.請學生討論后回答:彈簧秤測量物體重力的原理(二力平衡)。 小結:當物體處于靜止或勻速運動時,物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力等于物體的重力。 (實驗)探究之二: 請同學們用剛才的實驗器材“玩一玩”(教師在講玩一玩時,要用體態(tài)語言提示學生,手要上下運動),看一看有什么新現象。 學生:讀數不穩(wěn)定,有時候比剛才的讀數大,有時候小。 問題:1.你看到的彈簧秤讀數表示的是什么力?2.如果用“老經驗”看(教師演示,用書擋住上下振動的砝碼),你認為物體的“重力”有變化嗎?如何變化?3.物體的重力實際上會變化嗎?應該是多少? 小結:我們把彈簧秤的讀數大于物體的重力的現象,叫做物體的超重現象,這時物體所處的狀態(tài)稱為超重狀態(tài);而把彈簧秤的讀數小于物體的重力的現象,叫做物體的失重現象,這時物體所處的狀態(tài)稱為失重狀態(tài)。注意,物體超重與失重時其本身的重力不變。 (實驗)探究之三: 請同學們繼續(xù)剛才的實驗,想辦法使彈簧秤的讀數小于物體的重力。(明確的要求能使學生實驗更有目的性,暫時不提失重,可以降低難度,使實驗更生活化。) 學生1:讓物體下降。 學生2:物體勻速下降時,讀數卻不變化。 學生3:物體下降時,讀數并不都是變小,有時讀數也有變大。 學生4:物體上升時,也能看到讀數變小。 大家的觀察很仔細,請一、二組同學讓物體下降,三、四組同學讓物體上升,仔細實驗,觀察彈簧秤的讀數小于物體的重力發(fā)生在運動的哪個階段。 小結:(板書)彈簧秤的讀數小于物體的重力──物體下降的開始階段或物體上升結束階段 ?。ɡ碚摚┨骄恐模? 上述板書是生活化語言,如何轉化為簡潔的物理語言。 ?。▽W生比較容易將“彈簧秤的讀數小于物體的重力”,轉化為“物體失重”。但后半句語言的轉化就有些困難,教師可用下列問題引導學生探究。) 啟發(fā)性問題:1.物體下降、上升是描述哪方面物理問題(運動)2.描述運動可用哪些物理量(時間、位移、速度、加速度)3.用哪個物理量比較容易描述,如何描述 小結:(板書改為)失重──加速下降或減速上升。(圖2) (理論)探究之五: 請你們嘗試用牛頓第二定律解釋物體的失重現象 一、二組同學嘗試解釋物體減速上升,三、四組同學嘗試解釋物體加速下降。對有困難的小組,教師要引導學生觀察回顧圖1,及如何判斷加速度的方向。(投影點評學生的練習:如圖3,mg-F=ma,F=mg-ma 拉力小于重力) 探究之六: 請你們猜想,物體做怎樣的運動會處于超重狀態(tài),并用實驗驗證、理論證實。 (實驗時,有部分學生發(fā)現,擺動物體(圓周運動)時,物體也會處于超重狀態(tài),教師要給予學生充分肯定,并告訴學生在以后的學習中會得到解釋;正是由于會出現這種情況,所以在教學設計時先研究物體的失重。 小結:(板書)超重──加速上升或減速下降,(F-mg=ma,F=mg+ma拉力大于重力)(圖4)。 演示實驗1:(選自《中學物理》xx.12.33-34) 將滾擺沿豎直方向向上旋繞,當到達一定高度時,然后讓它做自由轉動下落運動。滾擺在加速下降過程中,我們可以看到杠桿左端向下傾斜,說明物體發(fā)生了失重現象。當滾擺到達最低點時,向下猛減速和向上猛地加速過程中,我們可以看到杠桿左端向上傾斜,說明物體發(fā)生了超重現象。當滾擺向上減速運動時,杠桿左端又向下傾斜說明物體發(fā)生了失重現象。 ?。?.觀察杠桿的平衡狀況,貼近學生對超、失重的真實感受,令學生信服。2.利用不等臂杠桿進行放大,使超、失重現象的展示十分明顯和直觀。3.借助滾擺,使觀察現象時的時間較長且超失重過程的轉換具有連續(xù)性,學生可以連續(xù)進行觀察。4.利用滾擺,充分展示向下加速、向下減速、向上加速、向上減速四種不同過程所對應的超、失重現象,學生看到了直接的事實,印象深刻,突破教學難點。) 問題:讓學生觀察板書后問,物體的超、失重是否只決定于物體的速度方向,與速度的變化(加、減速)有無關系。(要讓學生充分討論,小組討論的結果要向全體同學闡述。) 小結:物體的超、失重,由物體的速度方向及速度的變化共同決定。 探究之七: 看來物體的超、失重現象,與物體速度的關系還相當復雜,能否有更合適的物理量(時間、位移、速度、加速度)表征呢。(小組討論后學生能解決,教師對有困難小組要引導他們觀察黑板上的受力分析圖。) 小結:(板書改為) 超重──加速度向上(F-mg=ma,F=mg+ma 拉力大于重力) 失重──加速度向下(mg- F =ma,F=mg-ma 拉力小于重力) 演示實驗2: 物體有加速度,但卻不發(fā)生超、失重現象。(為了強調加速度的方向) 在水平的講臺上放一輛小車,小車上放一小臺秤,臺秤上放有砝碼,讓一位學生加速推動小車,同時觀察臺秤讀數的變化,將結果告訴同學。(讀數不變) 問題:為什么物體有加速度了,物體怎么還不會超、失重,請認真思考。 小結:物體超、失重時,要豎直方向上有加速度。 演示實驗3:完全失重現象 將底部及瓶蓋戳有小孔的可樂瓶裝滿水,讓它從高處自由下落,演示水的完全失重現象。 演示這個實驗時,教師往往只演示了裝滿水的可樂瓶靜止在手中時,水從小孔中噴出,讓它從高處自由下落時水不會流出,從而說明物體處于完全失重狀態(tài),這時a=g。 這樣做的后遺癥是,學生不能真正理解失重的本質,往往還認為水不能流出是因為水失去了重力,這樣不僅起不到鞏固知識反而是反作用。 演示時要注意以下幾個問題: 1.將底部四周戳上小孔,可以讓各個方向的學生看清楚現象。 2.裝滿水的可樂瓶靜止在手中時,反復幾次用手指封住、放開瓶蓋上的小孔,讓學生看清楚水的流動情形,理解水不能流出不是由于沒有重力,而是壓力不夠(大氣壓)。 3.裝滿水的可樂瓶靜止在手中時,將手指封住瓶蓋上的小孔,用另外一只手擠壓瓶身,看到水流出,說明了水的流出是由于水的壓力作用,并不是水的重力作用。 4.通過該實驗讓學生領會:物體的超重(失重)是由于物體對支持面的壓力大于(小于)物體的重力。 小結:(板書改為) 超重──加速度向上(F-mg=ma,F=mg+ma 拉力或支持力大于重力) 失重──加速度向下(mg-F=ma,F=mg-ma 拉力或支持力小于重力) 完全失重──加速度為重力加速度(mg-F=mg,F=0拉力或支持力等于零) 練習: 1.某人站在臺秤的底板上,當他下蹲的過程中(課后試一試) A.由于臺秤的讀數等于人的重力,此人下蹲的過程中他的重力不變,所以臺秤的讀數也不變 B.此人下蹲的過程中,臺秤的底板既受到人的重力,又受到人的下蹲力,所以臺秤的讀數將增大 C.臺秤的讀數先增大后減小 D.臺秤的讀數先減小后增大 2.(回到引入新課時練習)問:電梯以0.5m/s2 的加速度加速下降,電梯中的人處于 狀態(tài);人在電梯中有時感到電梯地板對人的腳底壓力加大這是 現象,這時電梯是在向上做 運動或者是向下做 運動;乘電梯時,有時因為進入的人太多使電梯發(fā)出超載的警報聲,這是超重現象嗎?但有時正常關上門后,(老式)電梯起步時也會發(fā)出超載的警報聲,這是什么現象,為什么?這種現象還可能發(fā)生在什么時候? 【問題研討】學生課外要思考的問題 引審探究一:將砝碼(鐵質)掛在彈簧秤上,保持系統靜止,這時彈簧秤的讀數等于砝碼的重力,將磁鐵靠近砝碼的底端,會發(fā)現彈簧秤的讀數大于砝碼的重力,那么物體是處于超重狀態(tài)嗎?(不是) 引申探究二:用彈簧秤水平勻速拉動物體時,彈簧秤的讀數等于物體受到的摩擦力,如果水平拉動物體時,彈簧秤的讀數大于物體受到的摩擦力,我們假設稱它為超摩擦現象,那么什么情況下會發(fā)生超摩擦現象,什么情況下會發(fā)生失摩擦現象。請同學們先進行猜測,然后設計一個實驗驗證。 【板書設計】 超重與失重 物體: 超重──加速度向上 ?。‵-mg=ma,F=mg+ma拉力或支持力大于重力) 失重──加速度向下 ?。╩g- F =ma,F=mg-ma拉力或支持力小于重力) 完全失重──加速度為重力加速度 (mg- F =mg,F= 0 拉力或支持力等于零) 【作業(yè)設計】 以小組為單位,完成超摩擦、失摩擦實驗,報告實驗結果,并與超重、失重相比較尋找化們的異同點,寫出心得體會,組與組之間相互交流。- 配套講稿:
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- 超重和失重 2019-2020年高中物理 4.7超重和失重教學設計二 新人教版必修1 2019 2020 年高 物理 4.7 超重 失重 教學 設計 新人 必修
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