超重与失重现象实验教学设计

目录

摘要 (2)

关键词 (2)

Abstract (3)

Keyword (3)

1.引言 (4)

2.高中物理《超重与失重现象》的教材分析 (4)

2.1超重与失重现象在教学中的地位 (4)

2.2超重与失重现象的教学设计 (5)

2.3演示实验教学分析 (5)

3.实验室超重失重演示仪 (7)

3.1 实验教学仪器 (8)

3.2 实验原理 (8)

3.3 实验演示过程 (8)

3.4 实验现象分析 (8)

3.5实验教学设计的优缺点 (8)

4.超重与失重现象的创新性教学设计 (8)

4.1实验教学仪器

4.2实验原理 (8)

4.3实验演示过程 (9)

4.4实验现象分析 (9)

4.5实验教学设计的优缺点 (9)

5.结束语 (10)

参考文献 (10)

致谢 (10)

超重与失重现象的实验教学设计

摘要：主要讨论的是超重与失重教学设计与实验改进，以几种超重与失重演示仪为例子，

结合对超重与失重演示仪进行对比和改进，并且结合教学内容，从实践角度出发，用简单的材料制作了“超重与失重演示仪”，使学生在课堂上能明显，直观的观察实验现象，正确理解超重与失重现象，促进学生的学习兴趣，加深学生对超重与失重的理解。

关键词：超重；失重；创新设计；现象；

Abstract:the main discussion is the overweight and weightlessness improvement with

the experiment, the teaching design in several overweight and weightlessness demonstration instrument as an example, combined with the comparing to the overweight and weightlessness demonstration instrument and improvement, and combining with the teaching content, from the perspective of practice, using simple materials produced \"overweight and weightlessness demonstration instrument\", make the students in the classroom can obviously, intuitive to observe the experiment phenomenon, correct understanding of overweight and weightlessness, and promote the students' interest in learning, deepen students' understanding of the overweight and weightlessness.

Keywords: overweight Weightlessness .Innovation design; Phenomenon;

1.引言

物理是一门以实验为基础的自然科学，物理实验对物理学的形成和发展起着决定性的作用，是物理学发展的的源泉，也是检验物理理论的唯一标准。物理实验在新课程实施中占有重要地位，对提高学生的科学素养起着关键的作用。在物理教学中，中学物理实验课分为：1.演示实验2.学生分组实验3随堂实验。在物理教学中，认真做好演示实验，对实验教学进行改进和创新，是挖掘出演示实验中的巧妙和构思，体现出学生在课堂上的主体地位，培养学生的观察能力和思维能力。中学物理课程标准中要求演示实验尽量使用通用器材来做。在中学物理实验教学过程中，以实验来激发学生学习物理的兴趣和求知欲望，以实验来为学生创设生动的物理学习情境，从而发展学生的能力，使学生掌握科学方法，进而培养学生的科学态度和科学精神。

演示实验是以教师为主要操作者的示范表演实验。而有的演示实验现象不明显，不直观，仪器复杂，不宜携带而且实验过程不明了等演示功能不足。本课题探讨的是中学物理牛顿第二定律的应用“超重与失重现象”即要使学生亲自体验超重和失重现象，加深对超重与失重的理解，结合教学内容，用简单的材料制作了不同方式的“超重和失重演示仪”使学生在课堂上能清楚直观的观察并且体

2.高中物理《超重与失重现象》的教材分析

2.1超重与失重现象在教学中的地位

在高中物理必修一第四章牛顿定律的应用中包含了认识超重和失重现象，在新课程标准的要求是通过实验认识超重与失重现象。本节内容是牛顿运动定律应用的一个典型的例子。它的典型性表现为：第一，此现象的产生原因分析要用到牛顿第二定律，这不仅可以巩固学生内容的理解，还可以培养学生分析问题的能力；第二，本节内容很贴近日常生活的实际问题，学生很熟悉，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。最能使学生体验到科学知识的作用之处。

2.2.超重与失重现象的教学设计

在一般的中学物理教学中教师讲到超重与失重现象是通过分析人对电梯地板的压力，帮助学生理解超重和失重现象，但是农村中小学的学生有的根本没有乘过电梯，体重计很少，很重，很难搬到教室进行展示，且变化很快，学生很难看清楚，或者利用弹簧演示超重,失重现象，其现象的可见度和稳定性也都较差，这些会给学生的感性认识有空缺,部分学生对超重和失重现象认识很模糊,会给学生运用牛顿运动定律的应用有很大的障碍。

制作的简易教技结合了各种超重和失重演示仪的优缺点进行改进，制作出的教技能够简易，容易携带，能够让学生直观的看到实验现象，并且能够直观的掌握超重现象是物体对支持物的压力大于物体所受重力，而失重现象是物体对支持物的压力小于物理所受的重力，加深学生对知识的了解。

2.3演示实验教学分析

2.3.1 弹簧秤

设重物的质量为m ，弹簧秤和重物有向上的加速度α时，重物受力如图：

F 和=F-

G =ma

故：F=G+ma>G

由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力F ′=F>G

总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。 a

图一弹簧受力图

设重物的质量为m ，弹簧秤和重物有向下的加速度α时，重物受力如图：

F 合=G-F=ma 故：F=G-ma

由牛顿第三定律可知：物体对弹簧秤的拉力F ′=F

总结：物体对悬挂物的拉力（或对支持物的压力）小于物体所受重力的现象称为失重现象。

2.3.2 学生动手实验

首先请同学们分好组，

接下来进行实验操作：1.塑料管内注满水，小孔中有水射出。2.手拉住线

的一端，让塑料管竖直下落，在下落过程中，水停止从小孔中射出，显示了水的失重现象。3.当塑料管落到细线恰好拉直时，橡皮塞突然被冲出，这说明水对橡皮塞的压力突然增大，显示了水的超重现象。

注意事项：橡皮塞不要塞的太紧，以免当线张紧时，水不能把塞子冲出去。

实验教学设计图：

最后这个实验教学设计存在的优劣：

优点：实验制作简易，容易携带，实验现象直观。

缺点：由于实验现象持续时间较短，学生不一易捕捉到结果。

3.实验室的超重与失重演示仪

3.1实验教学仪器：铁架台测力计重物滑轮细线缓冲簧

3.2实验原理图：

3.3实验演示：

首先，检查测力计的主指针性能，在测力计环钩码上依次挂钩码，看看指针读数是否正确，没有物体时，指针是否为零。其次在检查游标和游针性能，拨动灵便，而且不松动。

3.3.1演示超重现象

首先在在测力计下面挂100g左右为物体的质量，然后在连接着滑轮右边的钩子上挂上砝码，使砝码的质量大于物体与测力计的质量之和。用手托住砝码使之静止，拨动红色主指针后，托着右边砝码的右手突然放开，测力计被提升，可发现红色指针往右边偏转，重复上边的方法，多做几次，得到的结果是一样的，我们就说物理在加速上升的过程中产生超重现象。

3.3.2演示失重现象

使红指针调节在中央时，再次进行演示，这次使测力计上的物体质量约100g，

右边的砝码质量远小于测力计上物体的质量，用右手按住砝码这边，使之静止。将游标对准红色指针，然后突然右手，测力计加速下降此时，红指针往左偏转，右手以缓冲法按住测力计上的重物，使运动停止。则结果表明，当物体在加速下升过程中会使物体产生失重现象。

3.4实验现象分析：

3.5实验教学设计中存在的优劣：

优点：容易携带，现象直观

缺点：由于测力计指针小，在远处的学生不容易观察到指针的偏转。

4.超重与失重现象的创新性教学设计

4.1实验教学仪器：滑轮，实验箱钩码，弹簧，金属板，金属触片，重物

小灯泡，电池，导线

4.2实验原理：

4.2.1如图所示，图一是实体图，图二是电路图。在图片中的的平台是用一块很大的金属铜板制作的，在平台旁左右两边焊接各一小片金属铜片。两金属触片分别与两边可调节的金属片接触，在平台上边焊接四只实验伸缩弹簧，使物体放上去之后，弹簧产生对物体的拉力，首先弹簧啦力等于自身重力和木块的重力之和，加了物体之后，弹簧的拉力就是多了物体的重力。

4.2.2实验实物图如图所示：

4.3实验演示过程：

4.3.1首先使物体m1和m2放置于实验箱内的木块平台上，调节挂于滑轮右边钩码的重物大小，使重物质量大小与滑轮左边整个实验箱的质量相等，使整个实验箱装置处于平衡的状态。调节两侧金属触片的位置，使它们和两边金属触片都不接触，这时左右两边的小灯泡都不会发光，然后用手托住右边连接滑轮的线，向物体m2上放置适量的砝码，然后把突然放开，平台骤然下降，右边的金属触片与金属片接触，小灯泡发光；第二次，调整好实验箱，使它再次保持平衡，然后如果拿走m2上的物体质量，平台急剧上升，左边的金属触片与金属片接触，则喇叭发出声音。

4.3.2重复上面实验次数，以免实验结论不准确，具有偶然性。

4.4实验现象分析

4.4.1上面第一次结果说明：弹簧被拉升，表明弹簧所受的拉力大于物体的重力，由于牛顿定律知，弹簧的拉力也就是平台所受的重力增加，右边小灯泡发光。

4.4.2再重新使整个实验装置处于平衡状态，在滑轮右边增加适量的钩码，使实验框向上做加速运动。右边边小灯泡发光，说明物体平台处于“超重”状态。

4.4.3上述第二次结果说明：弹簧被压缩，表明弹簧所受的拉力小于物体的重力，由牛顿定律知，弹簧的拉力也就是平台所受的重力减少，左边的小灯泡发光，

4.4.4使整个实验装置处于平衡状态，在滑轮右边减少适量的钩码，使实验框向下做加速运动。左边小灯泡发光，说明平台处于“失重”状态。

4.5实验教学设计的优劣：

4.5.1第一，在制作教技，采集实验器材时，实验用的弹簧很难找到，大多是

机械弹簧，硬度都很大，不易压缩和拉伸。

在制作教技时，调节滑动触片和铜片平衡是不接触，加速上升和加速下降要与触片接触时，位置调节很费劲，调节了很多次，最后才得以成功。

在演示实验效果时，触片与金属板接触不灵，有时候接触时会打偏了，使其接触不良，最后经过调整，实验效果明显直观。

4.5.2实验教技的优点：实验持续时间长，让学生以足够的时间的观察，而且由于这个实验装置观察实验结果的用小灯泡发光来辨别的，所以全班学生都能很

直观，明了的观察到实验结果，并且实验教技精巧易携带，在课堂上使用很合适。对于教学的传授过程中，这个教技也可以激发学生的学习兴趣，让学生在课堂上思考，为什么小灯泡会发光，为什么喇叭会发出声音，这些都使学生充分的理解了超重与失重现象，教师达到最有效果的传授知识。

5结束语：

实验教学手段在物理教材的讲授中占有非比寻常的地位，它既可以激发学生在学校中的兴趣，最主要的是还可以帮助学生理解知识内容和内涵。在大部分的实验演示教学中，不仅可以引发学生的动手能力，还可以培养学生的科学创新精神。

一般在课堂上描述超重与失重现象是通过中通过分析人对电梯地板的压力，或者是利用体重计，但是在一般的地方没有电梯，而体重计很少，很重，很难搬到教室进行展示，且变化很快，学生很难看清楚。本文笔者正是根据这些演示实验的弊端，自己利用简单的材料做成装置来演示超重与失重现象，这样,以上问题都的到解决，满足：器材易备，制作简单，演示简单，方便研究。以上实验，仪器演示效果极好，自制仪器价格低廉，用此种方法将使学生更好的理解超重与失重现象。

参考文献

[1]杨述武，赵立竹，沈国土，普通物理实验第四版北京；高等教育出版社，2007

[2]郭奕玲，沈蒙君，物理学史（第2版），北京；清华大学出版社，2005

[3] 赵力红，藏文戚，高中物理探究性趣味实验，杭州；浙江大学出版社，2002

[4]刘凤印，对演示超重和失重小实验的质疑，中学物理教材参考书，2007

[5]物理小实验的作用与开发，福建教育，2006年第11期

[6]体会科学方法，加强科学探究，物理通报，2006.9

[7]王超良，天平能平衡吗，物理教师，2004(2)；35

[8]潘学军，物理实验方法与演示教技制作，北京；科学出版社，2012.8

致谢：