2019-2020年高中物理必修1《超重和失重》word獲獎教案.doc

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本課曾在湖南省長沙市參加由中國物理學(xué)會舉辦的《全國第六屆青年物理教師教學(xué)大賽》中榮獲高中組一等獎 2019-2020年高中物理必修1《超重和失重》word獲獎教案 一、設(shè)計(jì)思想 新課程注重過程與方法，期待學(xué)生的自主探究。本節(jié)課將圍繞以下三個問題展開教學(xué)： 1．由生活經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)概括出超重和失重的概念； 2．探究產(chǎn)生超重和失重的條件； 3．從牛頓第二定律出發(fā)推導(dǎo)發(fā)生超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象的原因。 為此，教師先通過生活中的事例幫助學(xué)生從現(xiàn)象中提取本質(zhì)，總結(jié)出超重和失重的概念；在探索超重、失重條件時，教師提供清晰真實(shí)的電梯內(nèi)超重、失重實(shí)驗(yàn)錄像，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表格，記錄數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)規(guī)律。在分析、解釋為什么會產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象時，教師先引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)的牛頓運(yùn)動定律進(jìn)行理論分析，在復(fù)習(xí)運(yùn)用已有知識的基礎(chǔ)上再用傳感器等器材，通過實(shí)驗(yàn)得到拉力（或壓力）F與加速度a的函數(shù)圖像，然后引導(dǎo)學(xué)生分析圖像物理意義及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。體會數(shù)學(xué)工具在研究物理問題上的應(yīng)用。 二、教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能 （1）了解超重和失重的概念，知道發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時，物體的自身重力不變，只是對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┌l(fā)生變化。 （2）掌握發(fā)生超重與失重現(xiàn)象的條件，理解其原因。 （3）能運(yùn)用相關(guān)規(guī)律解釋生活中的超重與失重現(xiàn)象。 2．過程與方法 （1）讓學(xué)生經(jīng)歷收集證據(jù)、提出猜想、發(fā)現(xiàn)超重與失重規(guī)律的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法。 （2）通過超重與失重概念及規(guī)律的學(xué)習(xí)，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)及數(shù)學(xué)工具在研究物理問題中的作用。 3．情感、態(tài)度、價(jià)值觀 根據(jù)理論分析得到拉力（壓力）與加速度的圖象，再通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，使學(xué)生領(lǐng)略理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的和諧統(tǒng)一。培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)，事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度，使學(xué)生獲得成功的喜悅。 三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 1．探索超重與失重的規(guī)律。 2．理解超重與失重現(xiàn)象中，拉力（或壓力）F與加速度a的函數(shù)圖像、物理意義及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 四、教學(xué)過程 1．感知超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象 教師引導(dǎo)：觀看錄像《中央電視臺對楊利偉的專訪》引出超重和失重的問題。 錄象中包含超重和失重的對話 白巖松：楊利偉你好，我是白巖松。 楊利偉：白巖松你好。 …… 白巖松：在整個飛行的二十多的小時過程中，哪一段是你感覺最難受最具有挑戰(zhàn)性的？ 楊利偉：應(yīng)該是剛?cè)胲壞莻€階段，在剛?cè)胲壍臅r候，人在失重情況下，怎樣去克服失重對身體的影響，應(yīng)該是這一段。 白巖松：當(dāng)時的難受程度是什么樣的？ 楊利偉：當(dāng)時我有一個錯覺，自己感覺是頭朝下的位置，經(jīng)過自己一段時間的調(diào)整，和平時訓(xùn)練的方法，進(jìn)行克服的?！? 學(xué)生體驗(yàn): 教師演示彈簧秤和體重計(jì)所顯示的超、失重現(xiàn)象，指導(dǎo)學(xué)生觀察。 建 構(gòu)：在充分感受“超重和失重”現(xiàn)象的基礎(chǔ)上總結(jié)出“什么是超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象？” mg F拉 mg F壓 有時F拉大于mg 有時F壓大于mg 有時F壓小于mg 有時F拉小于mg 2．什么情況下發(fā)生超重或失重現(xiàn)象？（既：產(chǎn)生超重或失重現(xiàn)象的條件） 創(chuàng)建情景：播放電梯中的超重與失重錄象。（從一樓到六樓的超重和失重現(xiàn)象） 教師引導(dǎo)： （1）分析電梯在上升和下降過程中各階段的運(yùn)動狀態(tài)； （2）指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察； （3）對學(xué)生提出探索的具體要求。 探索：發(fā)生超重和失重的條件 ① 觀察并記錄失重或超重現(xiàn)象都發(fā)生在電梯運(yùn)行過程中的哪些階段? ② 猜測電梯內(nèi)的超重或失重現(xiàn)象與哪些運(yùn)動物理量有關(guān),記錄該物理量在六個階段的情況，從表格尋找規(guī)律，并與同桌交流。 學(xué)生活動: （1）設(shè)計(jì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的表格； （2）觀察并記錄電梯中彈簧秤（或托盤秤）所顯示的超、失重現(xiàn)象都出現(xiàn)在哪些階段； （3）猜想發(fā)生超、失重現(xiàn)象與什么物理量有關(guān)？ （4）根據(jù)觀察記錄，分析猜想的合理性； （5）表達(dá)、交流、討論各自的分析結(jié)果。 學(xué)生設(shè)計(jì)的表格： 電梯運(yùn)動 情況 現(xiàn)象記錄 （超重或失重） 電梯加速下降 電梯勻速下降 電梯減速下降 電梯加速上升 電梯勻速上升 電梯減速上升 失重 超重 超重 失重 不超重不失重 不超重不失重 相關(guān)物理量的情況 物理量1 物理量2 、、、、 師生互動：得到結(jié)論： 當(dāng)加速度a方向向上時，發(fā)生超重現(xiàn)象。 當(dāng)加速度a方向向下時，發(fā)生失重現(xiàn)象 3．為什么會發(fā)生超重和失重現(xiàn)象？ 一、 教師引導(dǎo)：以彈簧秤下的砝碼為研究對象， 設(shè)：豎直向上為正方向，根據(jù)牛頓第二定律，得：F＝mg+ma 當(dāng)加速度方向向上時，F(xiàn)＝mg+ma > mg 產(chǎn)生超重現(xiàn)象， 當(dāng)加速度方向向下時，F(xiàn)＝mg－ma < mg 產(chǎn)生失重現(xiàn)象。 教師引導(dǎo)：在物理學(xué)中，不但可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)物理規(guī)律，還可以借助數(shù)學(xué)圖象表達(dá)物理規(guī)律。如果以加速度a為橫坐標(biāo)，以拉力（或壓力）F為縱坐標(biāo)，那么，F(xiàn)＝mg+ma所對應(yīng)的函數(shù)圖象如圖1所示。其中直線與橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的交點(diǎn)分別是B和A。那么，A點(diǎn)、B點(diǎn)、AC段、AB段、BD段分別表示什么含義呢？ D 0 A B a F C 圖2 圖1 學(xué)生活動：討論A點(diǎn)、B點(diǎn)、AC段、AB段、BD段的物理意義，并發(fā)言。 教師引導(dǎo)：那么，事實(shí)上是否如此呢？讓我們用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。介紹實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)原理。 演示實(shí)驗(yàn)：得到如圖2的實(shí)驗(yàn)圖象。 學(xué)生活動：證明實(shí)驗(yàn)得到的直線（圖2）就是理論分析中的直線（圖1）。 教師引導(dǎo)：其中B點(diǎn)的物理意義是：當(dāng)加速度a等于重力加速度時，拉力為零，這種失重稱為完全失重。演示完全失重現(xiàn)象。 圖3 4．解釋身邊的超重和失重現(xiàn)象 問 題1： 老師在下蹲過程中的超失重情況是怎樣的？ 學(xué)生活動：分析老師在下蹲過程中的超重、失重情況。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：再用傳感裝置驗(yàn)證同學(xué)們的分析是否正確，得到實(shí)驗(yàn)圖象3分析圖象含義。 問 題2：（演示）礦泉水瓶的側(cè)面和底部都開有小孔，當(dāng)裝滿水的礦泉水瓶在自由下落過程中，為什么小水柱會消失？ 板 書：四、解釋身邊的超重或失重現(xiàn)象 五、拓展 楊利偉隨火箭升空的過程中，他的身體姿勢應(yīng)該是怎樣的？為什么？ 六、教學(xué)反思 1．經(jīng)過探究活動之后，通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生大致可以得到如下結(jié)論： （1）不論物體運(yùn)動方向向上還是向下，也不論物體的速度是變大還是變小，都有超重現(xiàn)象或者失重現(xiàn)象發(fā)生。 （2）當(dāng)物體具有向上加速度時，產(chǎn)生超重現(xiàn)象，當(dāng)物體具有向下加速度時，產(chǎn)生失重現(xiàn)象。這就是產(chǎn)生超重和失重現(xiàn)象的條件。第二點(diǎn)不太明顯，這就要求學(xué)生對記錄表格進(jìn)行嚴(yán)格細(xì)致的理性分析，對學(xué)生來說是個難點(diǎn)，教學(xué)中教師要注意點(diǎn)拔。 2．基礎(chǔ)較好的學(xué)生可能會想到加速度方向是否影響超重現(xiàn)象還是失重現(xiàn)象的原因這個問題，教師正好可以抓住學(xué)生這種猜測，引出第三個要研究的問題。而在用牛頓運(yùn)動定律理論分析得到產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的原因即超重：F＝mg+ma > mg ，失重：F＝mg－ma < mg 后，學(xué)生自然會發(fā)現(xiàn)加速度的大小其實(shí)是影響超重、失重現(xiàn)象的嚴(yán)重程度的因素。 3．對基礎(chǔ)較好的學(xué)生而言，用牛頓運(yùn)動定律分析得到產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的原因這一環(huán)節(jié)，可以由學(xué)生自行分析推導(dǎo)。 4．完全失重的概念教材是直接給出，本節(jié)課時間不夠充分討論這個問題。但對于基礎(chǔ)好的學(xué)生而言，教師可以通過分析加速度和力的圖像中的B點(diǎn)（如圖4）引入這個概念以留給學(xué)生作為課后思考。 D 0 A B a F C 圖4 圖5 紙帶 5．關(guān)于用數(shù)據(jù)采集其中“力的傳感器”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的力隨時間變化的圖像，要求學(xué)生討論圖像中各段的物理意義，這個對學(xué)生來說有一定難度，要求學(xué)生具有一定的想象能力，能將圖像與砝碼的實(shí)際運(yùn)行過程聯(lián)系起來。對普通學(xué)生老師可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。 6．對于礦泉水瓶的完全失重實(shí)驗(yàn)，我在參加第三屆全國青年物理教師教學(xué)大賽上看到一種更精彩的實(shí)驗(yàn)方法，即將一張紙卷成一個比礦泉水瓶稍大的圓圈，讓裝滿了帶顏色水的側(cè)面開了孔的礦泉水瓶從紙圈中間豎直落下，如果紙圈沒有染上顏色，說明水沒有從側(cè)面的小孔射出來。 七、教學(xué)流程圖 開始 1、什么是超重現(xiàn)象和失重現(xiàn)象 2、什么情況下發(fā)生超重和失重現(xiàn)象 3、為什么會發(fā)生超重和失重現(xiàn)象 4、解釋身邊的超重和失重現(xiàn)象 觀看錄像《中央電視臺對楊利偉的專訪》引出問題 總結(jié)出超重、失重現(xiàn)象概念 播放電梯中的超重與失重錄象,教師提出具體探索要求 歸納出產(chǎn)生超重、失重條件 教師提出問題 結(jié)束 討論交流得出結(jié)論 充分感受“超重和失重”現(xiàn)象 教師演示彈簧秤和體重計(jì)所顯示的超、失重現(xiàn)象，指導(dǎo)學(xué)生觀察。 學(xué)生設(shè)計(jì)表格，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 理論分析產(chǎn)生超重、失重原因 學(xué)生分析圖像反映的物理意義 學(xué)生利用傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 教師介紹并演示失重狀態(tài) 學(xué)生從表格中尋找規(guī)律，交流并討論 學(xué)生分析問題中的超重和失重情況 學(xué)生利用傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證