源于生活，高于生活

物理源于生活而高于生活，又歸宿于生活。筆者以《超重與失重》教學(xué)為例，實(shí)現(xiàn)在教學(xué)活動(dòng)中，讓學(xué)生把生活中低層次的原始經(jīng)驗(yàn)、素材經(jīng)分析、加工，變?yōu)楦邔哟谓M織活動(dòng)，去獲取新的知識(shí)和技能，獲得情感體驗(yàn)，提升素養(yǎng)和品質(zhì)。通過教學(xué)的生活化，用反思、修正、逐層遞進(jìn)的方式，有效地推動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的層層深入，以實(shí)現(xiàn)《新課標(biāo)》中“知識(shí)來源于生活，服務(wù)于生活”的要求。

1設(shè)計(jì)思想

“高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與，樂于探索、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考”是《新課標(biāo)》的要求。設(shè)計(jì)更多的探究性實(shí)驗(yàn)不僅符合課標(biāo)中提出的“通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象”，也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律；從生活實(shí)際出發(fā)，設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的實(shí)驗(yàn)，以此為基礎(chǔ)，以探究為主線，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作、觀察來認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，認(rèn)知物理過程，讓學(xué)生用生活化的語言表述觀察到的超、失重現(xiàn)象，探究物理規(guī)律，再引導(dǎo)學(xué)生將生活語言轉(zhuǎn)化成科學(xué)規(guī)范的物理語言闡述物理規(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生暴露錯(cuò)誤的前概念，理解并掌握物理概念與規(guī)律。經(jīng)過構(gòu)建從而獲得物理知識(shí)，形成技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力。為避免學(xué)生對(duì)概念的混淆，教學(xué)中不提出“實(shí)重”“ 視重”。

2學(xué)情分析

通過前面對(duì)“牛頓第二定律”的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)解決物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題已有所了解，但對(duì)定律的運(yùn)用還不是很熟練，很難從理論上自主地得到超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。學(xué)生在學(xué)習(xí)超重和失重現(xiàn)象時(shí)會(huì)受到一些前概念的影響，容易把生活中說的有些“超重”與物理學(xué)上的超重混為一談，把物理學(xué)上的失重誤認(rèn)為是物體“失去重力”； 容易把超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征與物體的運(yùn)動(dòng)方向相聯(lián)系。

3教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能

（1）通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)超重和失重現(xiàn)象，理解產(chǎn)生超重、失重現(xiàn)象的條件和實(shí)質(zhì)。

（2）能運(yùn)用牛頓笫二、三定律定量分析超重與失重現(xiàn)象。

過程與方法

（1）經(jīng)過探究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)超重、失重現(xiàn)象，通過引導(dǎo)、小組討論、再實(shí)驗(yàn)尋找超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。

（2）用科學(xué)方法探究發(fā)生超重失重現(xiàn)象的條件及實(shí)質(zhì)。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀

（1）通過列舉一些身邊的超重、失重例子和日常的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀察生活，知道物理就在身邊。

（2）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，激發(fā)成就感；養(yǎng)成學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣；從探究中體驗(yàn)科學(xué)之美，體會(huì)合作的重要性。

4教學(xué)策略與手段

以日常生活中的有關(guān)現(xiàn)象為切入點(diǎn)，讓物理學(xué)習(xí)更貼近生活，以激發(fā)學(xué)生的興趣。開始讓學(xué)生利用彈簧秤和鉤碼自主探究如何測(cè)量物體的重力，并讓學(xué)生明白彈簧秤的讀數(shù)直接反映的是物體對(duì)彈簧秤的拉力；然后讓學(xué)生“玩一玩”來發(fā)現(xiàn)彈簧秤的讀數(shù)有時(shí)不等于物體的重力，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究物體超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。在演示自由下落的可樂瓶沒有水柱噴出時(shí)，充分挖掘?qū)嶒?yàn)的內(nèi)涵，讓學(xué)生理解水的噴出是由水的壓力引起。

通過放在臺(tái)秤上的砝碼在水平加速運(yùn)動(dòng)時(shí)讀數(shù)不變實(shí)驗(yàn)，演示和例舉一些并非超重、失重實(shí)例，如磁鐵吸引鐵質(zhì)的砝碼彈簧秤讀數(shù)變大實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步從不同角度讓學(xué)生理解，物體超重、失重現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是物體有豎直方向的加速度。

課外通過對(duì)“超摩擦”“失摩擦” 的研究，幫助學(xué)生理解鞏固研究物理問題的科學(xué)方法。

5課前準(zhǔn)備

（1）學(xué)生所需器材（四人一組）：彈簧秤、砝碼

（2）教師所需器材：彈簧秤、砝碼、物理支架、小臺(tái)秤、小車、磁鐵、可樂瓶、超重失重演示儀、多媒體投影儀

6教學(xué)過程

6.1復(fù)習(xí)引入

復(fù)習(xí)牛頓笫二定律的應(yīng)用，同時(shí)為新課教學(xué)中對(duì)超重與失重的解釋做理論儲(chǔ)備。

練習(xí)：電梯以1.0m/s的速度豎直勻速上升，電梯地板對(duì)站在電梯里質(zhì)量為60kg的人的支持力為________N；如果電梯以0.5m/s2的加速度加速下降，地板對(duì)人的支持力又為_______N；(g取 10m/s2)

說明：解題時(shí)兩個(gè)受力分析圖（圖1）要留在黑板的右上角，為新課教學(xué)服務(wù)。

6.2新課教學(xué)

（實(shí)驗(yàn)）探究之一：

（以生活情景的導(dǎo)入，引出物理問題）

請(qǐng)用給定器材（彈簧秤、砝碼），設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，得到砝碼的重力大小。

教師將各組學(xué)生得到的結(jié)論寫在黑板上。

問題：１．你看到的彈簧秤讀數(shù)（直接）表示的是下列哪個(gè)力？

Ａ．物體的重力

Ｂ．彈簧秤對(duì)物體的拉力

Ｃ．物體對(duì)彈簧秤的拉力

D．手對(duì)彈簧秤的拉力 

２．請(qǐng)學(xué)生討論后回答：彈簧秤測(cè)量物體重力的原理（二力平衡）。

小結(jié)：當(dāng)物體處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔谖矬w的重力。

（實(shí)驗(yàn)）探究之二：

請(qǐng)同學(xué)們用剛才的實(shí)驗(yàn)器材“玩一玩”（教師在講“玩一玩”時(shí)，要用體態(tài)語言提示學(xué)生，手要上下運(yùn)動(dòng)），看一看有什么新現(xiàn)象。

學(xué)生：讀數(shù)不穩(wěn)定，有時(shí)候比剛才的讀數(shù)大，有時(shí)候小。

問題：１．你看到的彈簧秤讀數(shù)表示的是什么力？２．如果用“老經(jīng)驗(yàn)”看（教師演示，用書擋住上下振動(dòng)的砝碼），你認(rèn)為物體的“重力”有變化嗎？如何變化？3．物體的重力實(shí)際上會(huì)變化嗎？應(yīng)該是多少？

小結(jié)：我們把彈簧秤的讀數(shù)大于物體的重力的現(xiàn)象，叫做物體的超重現(xiàn)象，這時(shí)物體所處的狀態(tài)稱為超重狀態(tài)；而把彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力的現(xiàn)象，叫做物體的失重現(xiàn)象，這時(shí)物體所處的狀態(tài)稱為失重狀態(tài)。注意，物體超重與失重時(shí)其本身的重力不變。

（實(shí)驗(yàn)）探究之三：

請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)剛才的實(shí)驗(yàn)，想辦法使彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力。（明確的要求能使學(xué)生實(shí)驗(yàn)更有目的性，暫時(shí)不提失重，可以降低難度，使實(shí)驗(yàn)更生活化。）

學(xué)生1：讓物體下降。

學(xué)生2：物體勻速下降時(shí)，讀數(shù)卻不變化。

學(xué)生3：物體下降時(shí)，讀數(shù)并不都是變小，有時(shí)讀數(shù)也有變大。

學(xué)生4：物體上升時(shí)，也能看到讀數(shù)變小。

大家的觀察很仔細(xì)，請(qǐng)一、二組同學(xué)讓物體下降，三、四組同學(xué)讓物體上升，仔細(xì)實(shí)驗(yàn)，觀察彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的哪個(gè)階段。

小結(jié)：（板書）彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力---物體下降的開始階段或物體上升結(jié)束階段。

（理論）探究之四：

上述板書是生活化語言，如何轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)潔的物理語言。

（學(xué)生比較容易將“彈簧秤的讀數(shù)小于物體的重力”，轉(zhuǎn)化為“物體失重”。但后半句語言的轉(zhuǎn)化就有些困難，教師可用下列問題引導(dǎo)學(xué)生探究。）

啟發(fā)性問題：1．物體下降、上升是描述哪方面物理問題（運(yùn)動(dòng)）2．描述運(yùn)動(dòng)可用哪些物理量（時(shí)間、位移、速度、加速度）3．用哪個(gè)物理量比較容易描述，如何描述。

小結(jié)：（板書改為）失重---加速下降或減速上升。（圖2）

（理論）探究之五：

請(qǐng)你們嘗試用牛頓笫二定律解釋物體的失重現(xiàn)象。

一、二組同學(xué)嘗試解釋物體減速上升，三、四組同學(xué)嘗試解釋物體加速下降。對(duì)有困難的小組，教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察回顧圖1，及如何判斷加速度的方向。（投影點(diǎn)評(píng)學(xué)生的練習(xí)：如圖3，mg-F=ma，F(xiàn)=mg-ma，拉力小于重力。）

探究之六：

請(qǐng)你們猜想，物體做怎樣的運(yùn)動(dòng)會(huì)處于超重狀態(tài)，并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論證實(shí)。

（實(shí)驗(yàn)時(shí)，有部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)，擺動(dòng)物體（圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)，物體也會(huì)處于超重狀態(tài)，教師要給予學(xué)生充分肯定，并告訴學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)中會(huì)得到解釋；正是由于會(huì)出現(xiàn)這種情況，所以在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)先研究物體的失重。）

小結(jié)：（板書）超重---加速上升或減速下降，（ F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma，拉力大于重力）（圖4）

演示實(shí)驗(yàn)1：（選自《中學(xué)物理》2006.12.33-34）

將滾擺沿豎直方向向上旋繞，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高度時(shí)，然后讓它做自由轉(zhuǎn)動(dòng)下落運(yùn)動(dòng)。滾擺在加速下降過程中，我們可以看到杠桿左端向下傾斜，說明物體發(fā)生了失重現(xiàn)象。當(dāng)滾擺到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，向下猛減速和向上猛地加速過程中，我們可以看到杠桿左端向上傾斜，說明物體發(fā)生了超重現(xiàn)象。當(dāng)滾擺向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，杠桿左端又向下傾斜說明物體發(fā)生了失重現(xiàn)象。

（1．觀察杠桿的平衡狀況，貼近學(xué)生對(duì)超、失重的真實(shí)感受，令學(xué)生信服。2．利用不等臂杠桿進(jìn)行放大，使超、失重現(xiàn)象的展示十分明顯和直觀。3．借助滾擺，使現(xiàn)象的觀察時(shí)間較長(zhǎng)且超失重過程的轉(zhuǎn)換具有連續(xù)性，學(xué)生可以連續(xù)進(jìn)行觀察。4．利用滾擺，充分展示向下加速、向下減速、向上加速、向上減速四種不同過程所對(duì)應(yīng)的超、失重現(xiàn)象，學(xué)生看到了直接的事實(shí)，印象深刻，突破教學(xué)難點(diǎn)。）

問題：讓學(xué)生觀察板書后問，物體的超、失重是否只決定于物體的速度方向，與速度的變化（加、減速）有無關(guān)系。（要讓學(xué)生充分討論，小組討論的結(jié)果要向全體同學(xué)闡述。）

小結(jié)：物體的超、失重，由物體的速度方向及速度的變化共同決定。

探究之七：

看來物體的超、失重現(xiàn)象，與物體速度的關(guān)系還相當(dāng)復(fù)雜，能否有更合適的物理量（時(shí)間、位移、速度、加速度）表征呢。（小組討論后學(xué)生能解決，教師對(duì)有困難小組要引導(dǎo)他們觀察黑板上的受力分析圖。）

小結(jié)：（板書改為）

超重---加速度向上（F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma，拉力大于重力）

失重---加速度向下（mg- F =ma，F(xiàn)=mg-ma，拉力小于重力）

演示實(shí)驗(yàn)2：

物體有加速度，但卻不發(fā)生超、失重現(xiàn)象。（為了強(qiáng)調(diào)加速度的方向）

在水平的講臺(tái)上放一輛小車，小車上放一小臺(tái)秤，臺(tái)秤上放有砝碼，讓一位學(xué)生加速推動(dòng)小車，同時(shí)觀察臺(tái)秤讀數(shù)的變化，將結(jié)果告訴同學(xué)。（讀數(shù)不變）

問題：為什么物體有加速度了，物體怎么還不會(huì)超、失重，請(qǐng)認(rèn)真思考。

小結(jié)：物體超、失重時(shí)，豎直方向上要有加速度。

演示實(shí)驗(yàn)3：完全失重現(xiàn)象

將底部及瓶蓋戳有小孔的可樂瓶裝滿水，讓它從高處自由下落，演示水的完全失重現(xiàn)象。

演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師往往只演示了裝滿水的可樂瓶靜止在手中時(shí)，水從小孔中噴出，讓它從高處自由下落時(shí)水不會(huì)流出，從而說明物體處于完全失重狀態(tài)，這時(shí)a=g。

這樣做的后遺癥是，學(xué)生不能真正理解失重的本質(zhì)，往往還認(rèn)為水不能流出是因?yàn)樗チ酥亓?，這樣不僅起不到鞏固知識(shí)反而起反作用。

演示時(shí)要注意以下幾個(gè)問題：

1.將底部四周戳上小孔，可以讓各個(gè)方向的學(xué)生看清楚現(xiàn)象。

2.裝滿水的可樂瓶靜止在手中時(shí)，反復(fù)幾次用手指封住、放開瓶蓋上的小孔，讓學(xué)生看清楚水的流動(dòng)情形，理解水不能流出不是由于沒有重力，而是壓力不夠（大氣壓）。

3.裝滿水的可樂瓶靜止在手中時(shí)，將手指封住瓶蓋上的小孔，用另外一只手?jǐn)D壓瓶身，看到水流出，說明了水的流出是由于水的壓力作用，并不是水的重力作用。

4. 通過該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生領(lǐng)會(huì)：物體的超重（失重）是由于物體對(duì)支持面的壓力大于（小于）物體的重力。

小結(jié)：（板書改為）

超重---加速度向上（F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma，拉力或支持力大于重力）

失重---加速度向下（mg- F =ma，F(xiàn)=mg-ma，拉力或支持力小于重力）

完全失重---加速度為重力加速度（mg- F =mg，F(xiàn)=0，拉力或支持力等于零）

練習(xí)：

1．某人站在臺(tái)秤的底板上，當(dāng)他下蹲的過程中（課后試一試）：

A．由于臺(tái)秤的讀數(shù)等于人的重力，此人下蹲的過程中他的重力不變，所以臺(tái)秤的讀數(shù)也不變

B．此人下蹲的過程中，臺(tái)秤的底板既受到人的重力，又受到人的下蹲力，所以臺(tái)秤的讀數(shù)將增大

C．臺(tái)秤的讀數(shù)先增大后減小

D．臺(tái)秤的讀數(shù)先減小后增大

2．（回到引入新課時(shí)練習(xí)）問：電梯以0.5m/s2的加速度加速下降，電梯中的人處于________狀態(tài)；人在電梯中有時(shí)感到電梯地板對(duì)人的腳底壓力加大這是________現(xiàn)象，這時(shí)電梯是在向上做________運(yùn)動(dòng)或者是向下做________運(yùn)動(dòng)；乘電梯時(shí)，有時(shí)因?yàn)檫M(jìn)入的人太多使電梯發(fā)出超載的警報(bào)聲，這是超重現(xiàn)象嗎？但有時(shí)正常關(guān)上門后，（老式）電梯起步時(shí)也會(huì)發(fā)出超載的警報(bào)聲，這是什么現(xiàn)象，為什么？這種現(xiàn)象還可能發(fā)生在什么時(shí)候？

［問題研討］學(xué)生課外要思考的問題

引申探究一：將砝碼（鐵質(zhì)）掛在彈簧秤上，保持系統(tǒng)靜止，這時(shí)彈簧秤的讀數(shù)等于砝碼的重力，將磁鐵靠近砝碼的底端，會(huì)發(fā)現(xiàn)彈簧秤的讀數(shù)大于砝碼的重力，那么物體是處于超重狀態(tài)嗎？（不是）

引申探究二：用彈簧秤水平勻速拉動(dòng)物體時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)等于物體受到的摩擦力，如果水平拉動(dòng)物體時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)大于物體受到的摩擦力，我們假設(shè)稱它為超摩擦現(xiàn)象，那么什么情況下會(huì)發(fā)生超摩擦現(xiàn)象，什么情況下會(huì)發(fā)生失摩擦現(xiàn)象。請(qǐng)同學(xué)們先進(jìn)行猜測(cè)，然后設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

板書設(shè)計(jì)

超重與失重

物體：超重---加速度向上

（F-mg=ma，F(xiàn)=mg+ma拉力或支持力大于重力）

失重---加速度向下

（mg- F =ma，F(xiàn)=mg-ma拉力或支持力小于重力）

完全失重---加速度為重力加速度

（mg- F =mg，F(xiàn)=0拉力或支持力等于零）

7作業(yè)設(shè)計(jì)

以小組為單位，完成超摩擦、失摩擦實(shí)驗(yàn)，報(bào)告實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與超重、失重相比較尋找它們的異同點(diǎn)，寫出心得體會(huì)，組與組之間相互交流。

參考文獻(xiàn)：

［1］發(fā)揮實(shí)驗(yàn)功效，提高教學(xué)效率.中國(guó)人民大學(xué)書報(bào)資料中心《中學(xué)物理教與學(xué)》轉(zhuǎn)載，2006.4

［2］物理小實(shí)驗(yàn)的作用與開發(fā).中國(guó)人民大學(xué)書報(bào)資料中心《中學(xué)物理教與學(xué)》轉(zhuǎn)載，2007.3

［3］動(dòng)能定理的三個(gè)特殊應(yīng)用.物理教師，2007.8

［4］巧用動(dòng)能定理求加速度.教學(xué)月刊，2007.7

［5］探析感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)——對(duì)一道習(xí)題及解法的商榷.物理教師，2007.2

［6］物理小實(shí)驗(yàn)的作用與開發(fā).福建教育，2006年第11期

［7］淺談平均值.數(shù)理天地，2006.10

［8］體會(huì)科學(xué)方法，加強(qiáng)科學(xué)探究.物理通報(bào)，2006.9

［9］例說參考系的妙用.物理教學(xué)，2006.6

［10］浙江省2006年高中物理會(huì)考模擬試卷（十）.教學(xué)月刊，2006.3

［11］發(fā)揮實(shí)驗(yàn)功效，提高教學(xué)效率.教學(xué)月刊，2005.12

［12］讓“探究”走進(jìn)物理課堂.物理教學(xué)探討，2005.8

(欄目編輯趙保鋼)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。