超重与失重教学设计
2014-01-01 22:15阅读：
《超重与失重》教学设计
教者：镇坪县中学物理教师向美均
一、教学内容分析
1．内容与地位
本节内容
是本章知识应用的一个典型的例子，其典型性表现为：其一，此现象产生原因的分析要用到牛顿第二定律，这不仅有利于学生巩固对定律的内容理解，而且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，学生熟悉，可亲身感受，而且充满惊奇和妙趣，能激发学生的学习兴趣和探究热情，这对于培养学生主动学习有着极其重要的引导作用，是一个很好的学习资源；其三，超重和失重现象与航空航天技术紧密相联系，对于开发空间技术有着极其重要的战略意义，让学生了解前沿科学，对于培养学生的想像力和创新思想具有重要作用．
2．教学目标
（ 1）理解超重和失重现象，并能应用牛顿第二定律解释此现象．
（ 2）培养学生观察能力、分析推理能力和想像能力．
（3）体验超重和失重，激发学生的求知欲望；了解超重和失重环境的奇妙性和重要性，培养学生的探究技能．
3．教学重点、难点
认识超重、失重概念，理解超重、失重的原因．
二、案例设计
（一）引入新课
问题1：站在地面上的同学，他对地面的压力多大?当他突然下蹲瞬间，人对地面的压力如何变化?
体验实验：请一个学生站在台式体重计上，突然下蹲，观察示数的变化情况?
突然站起观察台秤示数变化情况。
观察结果：突然下蹲时示数先变小，后又变大，突然站起来时示数先变大后变小——这就是失重和超重现
象．
这是为什么呢?如何解释这个现象?这是我们这一节课要研究的中心内容．
下面，我们通过具体实例从理论上探究上述现象产生的原因．
（二）、新课教学：
1、分析人突然下蹲和突然站起的的运动过程：
突然下蹲：先向下加速，有向下的加速度，根据牛顿第二定律N=mg-ma（失重）
后向下减速, 有向上的加速度，根据牛顿第二定律N=mg+ma(超重)
突然站起：先向上加速，有向上的加速度，根据牛顿第二定律N=mg+ma(超重)
后向上减速，有向下的加速度，根据牛顿第二定律N=mg-ma（失重）
2、关于超重与失重的定义：
超重：物体对支持面的压力或对悬挂物的拉力大于物体自身重力的现象
失重： 物体对支持面的压力或对悬挂物的拉力小于于物体自身重力的现象
3、超重产生的条件：物体具有向上的加速度。
运动状态 :物体向上加速运动或向下减速运动
4、失重产生的条件：物体具有向下的加速度。
运动状态：物体向下加速运动或向上减速运动。
5、学生体验：手上托起一摞较厚的书加速向上运动和加速向下运动感受手上压力大小。
6、案例分析
问题2
如图13-2所示，一个人在升降机内做一实验，实验时将一弹簧秤挂在升降机内，弹簧秤下挂一质量m＝5kg的物体．
问题（1）：若升降机以a＝0.8m/s2加速度向上加速运动时，此人看到的弹簧秤示数多少?此读数比重力大还是小?
问题（2）：若升降机以大小a＝0.8m／s2加速度向下减速运动时，此人看到的弹簧秤示数多少?此读数比重力大还是小?
问题（3）：若升降机以大小a＝0.8m／s2加速度向下加速运动时，此人看到的弹簧秤示数多少?此读数比重力大还是小?
问题（4）：若升降机以大小a＝0.8m／s2加速度向上减速运动时，此人看到的弹簧秤示数多少?此读数比重力大还是小?
设计这三个问题的目的，是让学生进一步思考电梯在不同的运动情况下，弹簧秤示数还有什么变化，从而让学生发现如下规律：
规律1：挂在弹簧下的物体，弹簧秤显示的示数不一定都等于物体所受的重力大小．
规律2：当电梯加速上升和减速下降的情况下，人观察到的弹簧秤示数（即视重）均大于重力．
规律3：当电梯加速下降和减速上升的情况下，人观察到的弹簧秤示数（即视重）均小于重力．
由此引出超重和失重概念，并注 意强调超重、失重与物体重力变化的区别!
问题（5）：若升降机以大小a＝g加速度加速下降时，此人观察到的弹簧秤示数为多少?
此问题由学生分析，学生可能会进行如下分析：
定性分析：当物体以加
速度a＝g加速下降时，物体所受的合力大小等于重力，故弹簧秤对物体无拉力，所以弹簧秤的读数为零．
定量分析：根据 牛顿第二定律得
Ft－mg＝ma
所以
Ft＝mg－ma＝mg－mg＝0[来源:www.shulihua.net]
由此引出失重中的一个特殊现象——完全失重概念，即物体具有向下加速度且大小等于重力加速度时，弹簧秤拉力等于零的现象．
值得一提的是定性分析和定量分析要灵活应用，定性分析往往比较直观、形象，在教学中要引起重视．
演示实验：失重现象．
（1）实验装置如图13-3（a）所示，杆处于水平平衡，若将铁链一端的细绳烧断，杆还会平衡吗?为什么?
（2）动手分组实验：如图13-3（b），取一可乐瓶，在瓶底部打一小孔，在瓶中盛一定量的水，水将从小孔中流出．若将可乐瓶从空中自由落下，水会从小孔中流出吗?请解释为什么?如果可乐瓶是向上抛出呢?
7、超重和失重现象的利与弊
超重现象与人的生理反应[来源:.]
（1）问题：飞船发射时加速上升，宇航员处于超重状态，而且发射时由于加速度很大，超重很“严重”，体内血液往下肢“坠”，一方面造成血管承受压力加大，另一方面造成血液循环困难，脑部会出现缺血和缺氧现象．为了减少超重对人的生理影响，飞船发射时，宇航员成什么姿势较好?（设计本问题的目的是希望学生能够关注超重环境对生命系统带来的影响，把学科间的知识联系起来，培养学生综合分析问题的能力．）
（2）超重环境模拟仪：为了训练宇航员适应超重环境，宇航员要在超重环境中进行训练．如图13-4所示就是超重环境模拟仪，当训练舱旋转时，舱处于超重状态．
（可用照片和视频图像展示，对于其中的原理可不做解释，但是可以给学生一
个悬念——这是圆周运动的知识，其目的是为了进一步激发学生探究新知识的欲望，是后续教学的一个“伏笔”．）
失重现象
视频展示：王亚平太空授课
课外实践：（1）到宾馆乘坐电梯，体验宾馆电梯起动或停止时人的感受；到游乐场感受过山车或极速升降机．（2）上网查看超重和失重相关资料．
（三）课堂小结
