超重和失重 网络环境下物理与探究性学习教学案例

教学理念：

新教材在高一《牛顿运动定律》中编排了“超重和失重”内容，传统授课过程中学生只能由教师的讲授，根据牛顿运动定律得出超重与失重的含义，这样的结果，导致学生缺乏对超重与失重的进一步理解，更无法对超重与失重的现象现身体验。基于以上原因，笔者设计了一个网络环境下的教学环境，充分利用现代信息技术平台在教学上的优势，让学生通过网络所提供的学习环境，进行探究性实验学习，体验物理的探究过程，尝试应用科学探究的方法研究“超重和失重”。同时，在课堂进行过程中，设计了一定量的学生活动与合作学习，使学生在交流与合作的基础上得出结论。为了方便学生了解自己对知识的掌握情况，笔者利用信息技术平台互动得特点，设计了在线交流和知识自评网页，实现了“人机对话”和学生之间的相互交流。

本节课设计了适用于探究性学习的教学网页，如下图1所示：

网页中主要栏目如下表：

分析与准备：

1．教学目标

知识目标：让学生在实验的基础上了解和掌握超重、失重的概念，能应用牛顿第二定律解释超重和失重现象并对其有初步的理解。

能力目标：通过实验，锻炼学生的动手实验能力，提高其实验观察能力和正确表述实验现象的能力；培养学生的科学素质和研究能力。

2．教学重点

指导学生做好实验，并由实验结论得出超重和失重现象的实质。

3．教学难点

对实验方法的理解，探索超重、失重和加速度之间的关系。

4．教学环境

体重计，砝码，弹簧秤，多媒体网络教室。

教学过程

1．新课导入（用时约5分钟）

创设情景，激发学生情趣

[师] ：自从人造地球卫星和宇宙飞船发生成功以来，人们经常谈到超重和失重，那么：什么是超重和失重呢，请同学们先来看一下有关的现象。

[学生活动]：学生自主观看网页上有关超重和失重有关的图片和视频，然后共同观看“神州五号”在太空上杨利伟的活动录象，引发思考。

[师] ：同学们每年都要体检一次，每次休检测体重时，医生都要对你说：站好了，别动，这时体重计上的读数就表示你的体重，但如果你站在体重计上，上下动了，则体重计的读数将怎么样呢？下面，我们请两位同学来做一下这个实验，看看会发生什么情况？

[学生活动]：两位同学到前面，一位同学站到体重计上并完成一个下蹲和起立的过程，另一位同学在旁边观察示数的变化。

[师] ：我们请这位观察的同学告诉大家，示数有什么变化吗？

[观察者] ：人不动时，体重计上有一示数，当向下蹲时，示数先变小后变大，向上起立时，示数先变大后变小。

[师] ：为什么会出现这样的现象呢？是不是秤上的这位同学突然变胖了或变瘦了呢（学生发出了善意的笑声）？其实，这是由于失重和超重而引起的。为了更方便的研究超重和失重，我们先来定义几个概念：

视重：测量工具上的读数。

实重：物体的实际重力。

视重＜实重──物体处于失重状态。

视重＞实重──物体处于超重状态

2．新课教学（用时约20分钟）

实验探究，现象分析

[师] ：那么，什么才是超重和失重呢？请大家利用身边的弹簧秤和砝码完成下面的实验，填上表格并思考下面的问题：

思考：

（1）物体的超重和失重是取决于速度还是取决于加速度？

（2）根据表格的结果能得到什么实验结论？

（3）请根据牛顿第二定律分析物体超重和失重的物理原理。

[学生活动] ：学生两人一组动手做实验进行研究，互相探讨，然后将自己得出的结论输入到留言板里（如图2）。

（在此过程中教师可到学生中巡视，指导学生进行正确的进行实验，并回答学生在实验过程中的问题。当学生们完成实验后教师组织学生共同讨论分析，最后得出正确结论）

[师] ：好的，大家已经按要求完成了我们的实验，并都得出了自己的结论。那么，上面的三个思考题的答案应该怎么回答呢？

[生] ：物体的超重和失重取决于加速度；根据表格的结果可知，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，当物体具有向下的加速度时处于失重状态；以本实验为例，当砝码有向上的加速度时，合力向上，则拉力大于砝码重力，弹簧秤示数即视重大于砝码重力，所以砝码处于超重状态；同理可知，向下加速时砝码处于失重状态。

[师] ：回答的非常好，请坐。下面请大家再思考一个问题：如果物体向下的加速度等于重力加速度g，则会出现什么情况？

[生] ：由牛顿第二定律可知，会出现视重为零的情况。

[师] ：很好，这时物体所处的状态就被称为“完全失重”。在我们的网页第二部分有一个“典型例题分析”，请同学们自己来分析学习。

[学生活动] ：学生自主学习例题，相互探讨，教师深入学生中答疑。

3．练习反馈（用时约5分钟）

学生点击网页上面的“在线练习”进行自我测试，练习结束时会自动给出正确答案和评判分数，学生可以立即知道自己的掌握情况，教师咨询答疑。

4．规律应用（用时约10分钟）

学生交流学习心得，讨论对超重和失重的理解，并能应用此知识来解释简单的生活现象，然后学生分组进行网页上所列的小实验，最后请每组推选一名代表来解释实验原理。通过此活动来检查和反馈学生对知识的掌握情况，并以此来巩固对知识的理解和掌握。

5．本课总结

（1）掌握如何判断超重、失重、完全失重现象。

（2）掌握超重、失重、完全失重现象的实质。

（此处以学生自己总结为主，这样做可以加深学生对知识的理解，提高学生的应用能力）

实践效果和体会

高中新课程标准中更突出的是教师的主导作用和学生的主体地位。本节课的整个教学过程也正是这样实践的，学生成为了学习的“主角”，他们主动地学习，积极参与问题的分析、讨论、交流、体验，在自主学习的氛围中主动学习知识，增强了自主学习的意识，不仅掌握了应学的知识，而且在实践中体会到了学习的乐趣；在自主学习的过程中，更提高了学生发现问题、思考问题、解决问题的能力，提高了学生的自身素质。