高中物理超重与失重教学设计学情分析教材分析课后反思.docx
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高中物理超重与失重教学设计学情分析教材分析课后反思
《超重与失重》教学设计
【教学目标】
1、知识与技能:
(1)理解超重和失重的概念;
(2)知道超重和失重的相关因素及其实质;
(3)培养学生在生活中发现问题的能力,通过观察、记录和分析得出结论的能力,实验能力和理论推导能力。
2、过程与方法
让学生体验科学探究的过程,体会由现象到本质来研究和认识规律的过程,树立科学思维,领略实验探究和理论推导的魅力。
掌握利用牛顿第二定律解决问题的一般方法。
3、情感、态度与价值观
让学生感受科学之美和科学精神,经历科学探究过程,增强科学态度与责任意识,领略我国科技发展的重要成果,从而增强爱国情感和民族自豪感,体会知识对于国家富强、民族发展甚至是人类进步的重要作用。
【教学重点】
通过分析生活现象、实验验证和理论推导探究超失、重现象及其相关因素和本质。
【教学难点】
探究超重和失重现象的相关因素。
【教学方法】
“情景——问题——探究——结论——验证——应用”的学生探究式教学方法
【教学用具】
多媒体、弹簧测力计、钩码、传感器、体重计等。
【设计思想】
物理源于生活高于生活,又归宿于生活。
在教学活动中,让学生有生活现象入手把生活中低层次的原始经验、素材经分析、加工,变为高层次组织活动,去获取新的知识和技能,获得情感体验,提升素养和品质。
通过教学的生活化,用反思、修正、逐层递进的方式,有效地推动学生学习活动的层层深入,以实现《新课标》中“知识来源于生活,服务于生活”的要求。
“高中物理课程应促进学生自主学习,让学生积极参与,乐于探索、勇于实验、勤于思考。
”是《新课标》的要求。
本设计坚持以“学生发展为本”,把“体验”和“探究”作为本节课的重点,重视学生知识形成的过程,使学生通过探究,体验知识形成和获取的过程、完成对知识的构建,形成技能,同时培养学生适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
【教学过程】
一、引入新课
(课前小任务:
寻找生活中的超重或失重现象,并记录下来。
)
师:
同学们的课前小任务完成的都不错,首先我们来看一下郭秋燕同学上周末给大家记录的一段视频。
教师用多媒体播放视频。
师:
乘坐电梯上楼的过程中阿姨手里提的菜真的变重或变轻了吗?
生:
没有。
师:
那是什么原因让阿姨产生了这样的错觉呢?
这节课我们一起来一探究竟。
(设计意图:
由生活中常见的现象引入新课,体现物理知识来源于生活的特点,并提醒同学要善于观察生活现象并积极思考。
)
【过渡】
师:
要想解开这个谜团,我们还得从初中学过的物理知识入手。
我们可以用什么来测量物体的重力?
生:
弹簧测力计。
二、新课教学
(一)超重和失重的定义
1、教师引导学生分析弹簧测力计测量物体重力的原理,特别注意弹簧测力计的示数即为物体对弹簧测力计的拉力的大小。
师:
当我用这个弹簧测力计测钩码的重力时,要特别注意什么?
生:
钩码静止时读数。
师:
原理是什么?
生:
二力平衡。
师:
哪二力呢?
能不能具体一下?
王洋你来说。
王洋:
钩码受到的重力和弹簧秤对钩码向上的拉力。
师:
那弹簧测力计的示数显示的是哪个力呢?
王洋:
钩码对弹簧测力计的拉力。
师:
它和弹簧测力计对钩码的拉力是什么关系呢?
王洋:
相等。
师:
任何情况下都相等吗?
王洋:
是的,因为它们是作用力和反作用力。
2、学生动手实验并得出超重和失重的定义。
师:
任何情况下弹簧测力计的示数都与钩码的重力相等吗?
(停顿)用你桌上的实验仪器试一试。
学生动手实验。
师:
杨欣宇,你来说一下你观察到的现象。
杨欣宇:
当物体上升的时候,拉力有时候大于钩码的重力,有时候小于重力,下降的时候也是这样。
师:
大家有没有不一样的观察结果?
(停顿)物理中就把物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力大于物体重力的现象叫做超重,把物体对悬挂物的拉力或对支持物的压力小于物体重力的现象叫做失重。
(同时,教师板书:
超重F>G失重F (设计意图: 由亲身体验习得的知识才更具有信服力,让学生通过小实验自己发现问题,对概念的由来印象和理解都会更深刻。 ) 【过渡】那么物体发生超重还是失重现象和什么因素有关呢? (二)超重和失重的发生条件 1、大胆猜想。 师: 接下来大家先猜想一下究竟是超重还是失重与什么因素有关。 (停顿) 学生思考。 师: 徐依琳,你是怎么想的? 徐依琳: 由速度决定。 师: 速度的大小? 方向? 还是大小和方向? 徐依琳: 速度的方向。 师: 也就是你认为物体向上运动就(徐依琳: 超重),向下运动就(徐依琳: 失重),好,请坐。 其他同学是怎么认为的呢? 王灿。 王灿: 由加速度的方向决定。 师: 大家还有什么不同观点吗? (停顿) 2、通过生活实例分析,得出结论。 师: 到底是由速度还是加速度决定呢? 我们先不急于下结论。 昨天俞韬同学在学校的电梯里也遭遇了一件怪事。 一起来看一下,大家重点观察体重计示数的变化和右上角电梯的运动情况。 多媒体播放视频。 师: 在这里体重计显示的是千克力,乘十就可以转化为力了。 徐依琳,你还坚持超失重与速度方向有关吗? 徐依琳摇头。 师: 为什么? 徐依琳(站起来): 电梯上升和下降时,体重计的示数都有大于和小于重力的时候。 师: 那超重和失重与加速度的方向有关吗? 记录和分析是我们研究物理问题的重要步骤,接下来我们再看一遍,看的过程中根据体重计的示数,得出学案上1、3行空格处的答案并随时记录下来。 运动阶段 运动情况 超、失重情况 物体加速度的方向 师: 超重和失重到底与加速度的方向有没有关系? (停顿)大家先思考一下(停顿1分钟)。 接下来小组内讨论交流一下,并把表格的2、4两行填好,若自己能得出结论的也可以把结论填好。 时间为3分钟。 小组讨论。 师: 那个小组的代表愿意和大家分享一下你们组的讨论成果呢? 孙雪。 孙雪: 我们组认为超重和失重与加速度的方向有关。 师: 为什么呢? 孙雪: 电梯上升过程是先加速,后匀速,最后再减速的,所以它的加速度先向上,之后变为零,最后又向下,下降过程正好相反,对比表格里3、4行的数据可以看出,加速度向上时物体超重,加速度向下时失重。 师: 有没有不同观点? (停顿)我们刚才对生活中的现象分析得出了物体加速度向上时超重,加速度向下时失重。 (教师同时板书: a向上a向下),那加速度向上时物体可能有哪些运动形式呢? 生: 加速上升或减速下降。 (同时教师板书) 师: 加速度向下呢? 生: 加速下降或加速上升。 (同时教师板书) (设计意图: 猜想后再通过日常现象验证是早期科学家研究物理学问题的重要方法,鼓励学生大胆猜想,然后再观察、记录和分析生活现象,得出结论,帮助学生建立科学思维。 ) 【过渡】真是这样的吗? 实验是研究物理问题的重要方法之一。 接下来我们再通过实验检验一下我们的结论是否正确。 3、探究实验验证结论。 师: 这是力传感器,打开开关,它就能将作用在它秤钩上的力通过数据采集器传输到电脑而显示、记录下来,数据既能以数字的形式显示和记录,也能以图象的形式显示和记录,为了方便研究,在这里我们选择图象方式(演示)。 这是加速度传感器,它的原理是一样的,我们同样也选择图象形式输出a随时间t变化的关系。 下面我把一个重物挂在力传感器的秤钩上,然后将两个传感器同时上提或下放,这样我就可以同时记录重物对传感器的拉力和重物的加速度随时间的变化情况,左边的纵轴表示加速度,右边的纵轴表示力。 接下来我们试一试。 教师演示重物上升和下降过程,学生观察。 师: 图象中红色的曲线代表力还是加速度呢? 生: 加速度。 师: 为什么? 生: 因为开始时是零。 师: 那黄色的线就表示力了,因为开始时为? 生: 2N。 师: 大家看这里(教师对照图说)图象的这里表示重物上升还是下降? 生: 上升。 师: 这里呢? 生: 下降。 师: 大家不难发现,上升过程中曲线也可以大致分为两段。 大家看这一段代表加速度向哪? 生: 向上。 师: 拉力和重力的关系呢? 生: 拉力大于重力。 师: 这一段呢? 生: 加速度向下,拉力小于重力。 师: 下降过程也就可以看出来了。 师: 由此可见我们刚才得出的结论确实是正确的。 【过渡】那这个结论有理论支撑吗? 4、理论分析,进一步验证结论。 师: 牛顿运动定律是研究动力学问题的法宝之一,那你能不能从牛顿运动定律的角度来分析一下为什么物体的加速度向上时就会发生超重现象,而加速度向下时就会发生失重现象呢? 大家先自己尝试一下,并写在学案的相应位置。 学生自己尝试理论推导。 教师利用展台展示常文昊的推导过程并作出点评。 (设计意图: 实验和理论推导是解决物理问题的重要方法,猜想和生活体验得出的结论有时候未必是准确的,所以为了知识的严谨和严肃,再次从实验和理论推导进行双重验证,同时也培养学生实验探究的意识和能力。 ) 【过渡】刚才咱们一起通过分析生活现象、实验验证和理论验证多方面得出了物体发生超重或失重的条件。 那是不是说明在超重时物体的重力变大了,而发生失重时物体的重力就变小了呢? (三)超重和失重的实质 师: 郭秋燕,你是怎么认为的呢? 郭秋燕: 物体的重力不变。 师: 为什么呢? 郭秋燕: 因为运动过程中物体的质量不变,而同一位置重力加速度也不变。 师: 有没有人不认同她的观点呢? (停顿)我也是这么认为的! 那你能不能再说一下那到底什么变了呢? 郭秋燕: 拉力或压力。 师: 那你现在知道为什么阿姨会感觉手里的菜会变重或变轻了吧! (设计意图: 前后呼应,让学生自己由揭秘进一步深刻体会超、失重的实质,去除根深蒂固的错误认识。 ) 【过渡】接下来我们再来欣赏一段视频。 (四)完全失重 教师播放王亚平太空授课片段。 师: 实际上从宇宙飞船发射直到回到地面的过程中,宇航员们都不断的承受着超重和失重的双重考验,首先让我们用热烈的掌声向为国家富强、人类发展作出贡献的三位航天英雄表示感谢! (学生鼓掌)王亚平老师的出场惊艳四座,其实大家在刚才的视频中不难发现,在正常运行轨道上的宇宙飞船内,宇航员个个都身轻如燕,假如刚才聂海胜指令长是坐在体重计上打坐的,你认为他对体重计有没有压力呢? 生: 没有。 师: 也就是体重计的示数为零,我们通过体重计的示数观察,聂海胜指令长的体重好像完全消失了一样,因此,我们称之为完全失重。 那完全失重是否是指物体的重力就完全消失了呢? 谁来谈一下自己的看法? 郭朝兴: 我认为没有消失,而且不变。 师: 为什么呢? 你能不能根据咱得出的表达式给大家分析一下? 郭朝兴: 当物体的加速度a=g时,F就等于零。 师: 也就是说当物体的加速度为g时,物体对支撑物的压力或对悬挂物的拉力就为零。 (设计意图: 学生通过王亚平老师的太空授课视频直观感受完全失重从而深刻理解,不仅可以让学生感受到科学之美和科学精神,还可以帮助学生树立科学态度与责任意识,领略我国科技发展的重要成果,从而增强爱国情感和民族自豪感,体会知识对于国家富强、民族发展甚至是人类进步的重要作用) 师: 课上到这里大家肯定都感觉累了,接下来我们做个小游戏放松一下。 游戏的名字叫: 谁是真正的武林高手。 游戏规则是,在不离开体重计的情况下,谁能让体重计的示数的最小值达到最小,谁就获胜。 首先给大家2分钟时间小组内交流一下你们组派谁比赛合适,并把你的诀窍传授给他。 小组讨论2分钟。 师: 哪位小组代表想上来试一下呢? 好,张舒鸣。 我再请两位同学监督并记录下每位小组代表的最小值。 张舒鸣: 10 郭长泽: 25 王聚梅: 30 师: 今天的冠军是张舒鸣同学。 接下来我想采访一下冠军。 张舒鸣,你们组为什么派你参加比赛呢? 张舒鸣: 因为我比较轻,质量比较小。 师: 那你取胜的秘诀是什么? 能利用咱今天所学的知识分析一下吗? 张舒鸣: 根据失重的压力表达式,向下加速时尽量加速度大一些。 师: 看来真正的武林高手是知识和智慧的双重体现,由此可见,知识强国、科技强国的重要性。 (设计意图: 通过理论联系实际让学生体会知识的重要性,深刻打击知识无用论,从而让学生深刻体会知识强国和科技强国的重要性。 ) 三、课堂总结 师: 生活离不开物理,物理也离不开生活,这节课我们从身边的生活现象得出了超重和失重的概念及其相关因素,然后又通过实验和理论进行了双重验证,学完之后大家来总结一下,我们判断物体失重还是超重的方法有哪些? 俞韬: 加速度的方向、物体的运动情况。 师: 哪位同学还有补充? 王灿: 拉力或压力与重力的关系。 (设计意图: 总结这节课的脉络及知识。 ) 四、评测练习 学案习题限时完成,落实学习内容。 (设计意图: 检查课堂效果) 五、课下作业 太空中完全失重状态下由于宇航员对支持物的压力为零,所以无法像在地面上一样用体重计测量宇航员的体重。 请你根据所学知识,帮助宇航员设计一种测量体重的方案。 (设计意图: 拓展学生思维,为学生向高阶思维发展做铺垫。 ) 六、板书设计 §6.4超重与失重 超重失重 F>GF a向上a向下 F-mg=ma F=mg+mamg-F=ma F=mg-ma 通过前面对“牛顿第二定律”的学习,学生对解决物体做匀变速直线运动的问题已有所了解,但对定律的运用还不是很熟练,可能将超重、失重现象与牛顿运动定律知识割裂,教学中要注意引导学生,将新知识纳入旧知识结构,让学生体会到超重、失重只是牛顿运动定律知识的迁移与应用而已。 学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响,容易把生活中说的有些“超重”与物理学上的超重混为一谈,把物理学上的失重误认为是物体“失去重力”;容易把超重、失重现象的运动学特征与物体的运动方向相联系。 因此在本节课教学中引导学生从身边的生活现象得出超重和失重的概念及其相关因素,然后又通过实验和理论推导进行了双重验证,本节课利用了自主学习与小组合作学习的方式,让学生经历“情景——问题——探究——结论——验证——应用”的探究过程,增强科学态度与责任意识。 激发了学生的学习兴趣,提高动手与合作能力,养成透过现象看本质的科学思维。 本节课坚持以“学生发展为本”,把“体验”和“探究”作为本节课的重点,重视学生知识形成的过程,使学生通过探究,体验了知识形成和获取的过程、完成了对知识的构建,形成了技能,同时培养了学生适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力,总之,效果不错。 1、课标要求是: “通过实验认识超重和失重现象”,要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验超重和失重。 理解超重和失重产生的条件与实质。 2、本节是学生学完牛顿运动定律后,知识的迁移和应用部分,因此本节是本章的一节比较重要的、典型的应用型课。 表现其一: 超重和失重产生原因的分析,要用到牛顿第二、第三定律,这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解,也有助于培养学生分析问题的能力。 其二,这是一个贴近日常生活的实际问题,能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化。 其三,超重和失重现象与航天技术紧密联系,让学生了解我国前沿科学,意在激发学生情感价值。 评测练习 1.下列关于超重和失重的说法中,正确的是() A.物体处于超重状态时,其重力增加了 B.物体处于完全失重状态时,其重力为零 C.物体处于超重或失重状态时,其惯性比物体处于静止状态时增加或减小了 D.物体处于超重或失重状态时,其质量及受到的重力都没有变化 2.一个人站在体重计上,在他下蹲的过程中,体重计的示数将() A.先小于体重,后大于体重,最后等于体重 B.先大于体重,后小于体重,最后等于体重 C.先小于体重,后等于体重 D.先大于体重,后等于体重 3.用一根细绳将一重物悬挂在电梯内的天花板上,在下列四种情况中,绳的拉力最大的是() A.电梯以v=10m/s匀速上升B.电梯以a=5m/s2匀减速下降 C.电梯以a=3m/s2匀加速上升D.电梯以a=8m/s2匀加速下降 4.竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一弹簧秤,如图所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的物体。 当弹簧秤的示数F=44N,且保持不变时,求出此时电梯的加速度,并说明电梯可能的运动情况及电梯内物体的超、失重情况(g取10m/s2)。 成功之处: 1、本节课采取“情景——问题——探究——结论——验证——应用”的学生探究式教学方法,学生在错误的生活体验的激发中,问题的引领下,“我要学、我想学”的情绪洋溢在整个课堂。 通过自主体验、小组互动改变学生以往的学习方式,体现新课程提倡自主学习的新理念。 2、物理源于生活、高于生活,又归宿于生活。 本节课,让学生从生活现象入手,这样不仅可以拉近物理与生活的距离,让学生深切地感受到科学的真实性及增加对科学的亲切感,增加学生对科学的感悟和体验机会,激发探究兴趣,促进学生主动、积极地探索知识,而且还能把生活中低层次的原始经验、素材经分析、加工,变为高层次组织活动,去获取新的知识和技能,获得情感体验,提升素养和品质。 通过教学的生活化,用反思、修正、逐层递进的方式,有效地推动学生学习活动的层层深入,以实现《新课标》中“知识来源于生活,服务于生活”的要求。 3、本节课教育过程的设计指向性非常明确,能让学生迅速理解问题并能及时找准解决问题的规律和思路。 例如,设计体验实验,让学生迅速理解超重和失重现象;设计突破难点——超、失重的条件是加速度的方向时,通过在表格中记录和分析电梯中人的超、失重情况及加速度方向,能迅速找到答案,通过传感器在同一图像中同时呈现出加速度方向和拉力和重力的关系,能让学生快速验证结论;设计太空授课视频材料,让学生直观感受完全失重,并通过假设,能让学生迅速得出体重计示数为零。 4、指导学生合作完成“电梯里的超重和失重现象”微视频素材的拍摄,创设真实的问题情境。 很多老师用网上下载的电梯中弹簧秤示数变化的视频来导入新课,而笔者是提前布置学生去录制视频。 看似一个小活动,但包含了拍摄的前期准备工作,如: 构思怎样凸显实验效果? 后期制作也让学生合成一个连贯的视频。 通过该活动,培养了学生精益求精、存诚务实的科学态度和严谨、合作的科学精神。 本节课的不足如下: 1、不论是我个人还是学生都有些紧张,导致学生在回答问题时表达不清晰,我自身也偶有卡壳。 2、传感器实验由于无线加速度传感器锂电池馈电而失败,有些遗憾。 我再处理这一问题时反应不够灵活,应引导学生得出拉力图像,再找出课前成功的图像分析。 3、讲解内容要更有逻辑,过度自然,节奏性要强,语言要精练,表达要清晰,上课特别要富有情感,吸引学生的注意力。 1、知识与技能: (1)理解超重和失重的概念; (2)知道超重和失重的相关因素及其实质; (3)培养学生在生活中发现问题的能力,通过观察、记录和分析得出结论的能力,实验能力和理论推导能力。 2、过程与方法 让学生体验科学探究的过程,体会由现象到本质来研究和认识规律的过程,树立科学思维,领略实验探究和理论推导的魅力。 掌握利用牛顿第二定律解决问题的一般方法。 3、情感、态度与价值观 让学生感受科学之美和科学精神,经历科学探究过程,增强科学态度与责任意识,领略我国科技发展的重要成果,从而增强爱国情感和民族自豪感,体会知识对于国家富强、民族发展甚至是人类进步的重要作用。
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