讓生命在課堂上激揚

一、觀察現象，激發興趣

師：同學們，請仔細觀察下面兩個小實驗，并思考現象產生的原因。

師：這里有一根木條，它的一端用細線系一砝碼靜止在空中，現在我使這根木條突然向上加速運動，看會發生什么現象？

生：細線被拉斷，砝碼落地。

師：這里有一個盛滿水的塑料瓶，現在瓶底扎一小孔，可以看到水會從瓶中流出。如果用手堵住小孔，將塑料瓶向上拋出，那么，瓶在空中運動的這段時間里，小孔中是否會有水流出？

生：水沒有流出。

師：為什么會出現這些現象呢？

（學生面露疑惑的表情，竊竊私語，感到非常驚訝。）

師：在第一個實驗中木條通過細線拉動砝碼向上加速運動時，細線斷了，是不是因為砝碼的重力增大了的緣故？

生：不是，顯然重力沒有變。

師：在第二個實驗中塑料瓶自由下落時水沒有流出，是因為水不受重力了嗎？

生：也不是，水和瓶都受到重力的作用。

師：那么這些現象產生的原因是什么呢？讓我們一起通過學習《超重和失重》這一節內容來解釋它。（板書）

【點評】教者設計了兩個有趣的實驗，第一個十分常見，學生往往從慣性角度思考，但不知現象產生的根本原因。第二個實驗完全出乎意料，“向上拋出的瓶中水居然不流出來”！學生看到這個實驗很驚奇。這兩個實驗取材簡單，現象明顯，有效地調動了學生的學習興趣，產生了很好的教學效果。

二、主動探究，生生互動

師：下面請同學們動手做一個小實驗。在一個彈簧測力計下掛一砝碼，在測力計靜止、向上運動、向下運動三種情況下，觀察彈簧測力計示數會發生怎樣的變化。

（學生紛紛動手實驗，相互交流討論）

生1：彈簧測力計靜止時，指針的位置不變，示數就是砝碼的重力。

生2：彈簧測力計向上運動時，指針先向下，后向上，也就是說測力計的示數先增大后減小。

生3：彈簧測力計向下運動時，指針先向上，后向下，即測力計的示數先增大后減小。

師：很好，同學們在實驗中觀察得非常仔細。（板書）

師：在上述實驗過程中彈簧測力計的示數時而變大時而變小，是否意味著砝碼的重力在變化？

生：不是，因為物體沒有改變，根據G=mg可以知道砝碼的重力是不變的。

師：那為什么測力計的示數卻在變化呢？

（學生思考，感到難以回答）

師：彈簧測力計的示數顯示的是什么？是物體的重力大小嗎？

生1：當然，哦，不對……

生2：彈簧測力計的示數反映的是彈簧測力計所受的拉力（或是對物體的拉力）。當砝碼靜止時，其示數才等于砝碼的重力。

師：哦，我們現在明白了，原來在上述實驗過程中，測力計示數的變化意味著拉力發生了改變，而砝碼的重力是不變的。

【點評】為讓學生理解超重、失重現象，教者設計了一個簡單的小實驗，讓學生人人動手操作，直接觀察砝碼在上升和下降過程中彈簧測力計示數的變化情況，分析并感受拉力的變化，為后續的教學奠定了基礎。

三、誘思引探，深入思考

師：我們把物體掛在彈簧測力計上時，測力計的示數稱之為物體的視重，它的大小實際等于測力計對物體的拉力（或物體對測力計的拉力）。只有當物體靜止時，視重才等于物體的重力。若視重大于重力我們稱之為超重現象，視重小于重力則稱之為失重現象，若視重為零稱之為完全失重現象。

師：“超重、失重”概念中“超”和“失”你是怎樣理解的呢？同學們互相交流一下。

（學生小組討論，氣氛熱烈。大部分學生從比較視重和物體重力大小的角度來解釋這一現象，教師表示欣賞并給予表揚）

師：在什么情況下才會出現超重呢？在什么情況下才會出現失重現象呢？

生：向上運動時會出現超重，向下運動時會出現失重。

師：其他同學有沒有不同的意見呢？回想一下剛才的實驗，上升階段是不是只出現了超重？下降階段是不是只出現了失重？

生：哦，不對。在剛才試驗中，上升和下降階段都先后出現了超重和失重的現象。

師：很好，這說明超重和失重現象應與彈簧測力計的運動是向上還是向下都是無關的！那么超重和失重跟什么有關呢？

師：我們再回顧一下剛才的實驗過程，看看發生超重、失重過程中速度、加速度如何變？

（引導學生討論，并將討論結果板書）

師：同學們現在是否知道超重和失重的根本原因是什么嗎？大家說說看。

生1：有加速度就會產生超重和失重現象。

生2：如果是水平加速度就不行。

生3：只有豎直方向加速度才行。

生4：如果加速度不在豎直方向上也行，此時只要在豎直方向上有分加速度就行了。

生5：……

（同學們互相討論、補充，氣氛異常熱烈。）

師：由此可以看出，物體產生超重和失重的原因是物體所處狀態不平衡造成的，是嗎？

生：是的，當系統加速度向上時會產生超重現象，加速度向下會時產生失重現象。

師：嗯，這個觀點我有點不大贊成！

（學生愕然！面露疑惑的表情）

師：是否產生超失重現象是由加速度的方向決定的嗎？大家想一想這里的因果關系。

生：哦，不是。力是產生加速度的原因，因為物體所受的作用力合力向上，所以加速度向上，才會出現超重現象。

師：很好！很好！牛頓第二定律F=ma不僅表達了三者的數量關系，更反映了“力是產生加速度原因”這一因果關系。

（學生聽到這里感到如釋重負，露出了心領神會的表情。）

【點評】精彩！在這階段的教學中，教師通過與學生的對話，循循善誘，步步深入，引導學生從現象出發，深入探討產生超重、失重現象的本質原因，加深了對超重和失重概念的理解。

四、實例分析，體驗成功

師：你能舉一些生活中所遇到的超重和失重現象的實例嗎？

生1：乘電梯。

生2：物體從高處掉下來，作自由落體運動。

師：好，我們來看看自由落體運動時的失重現象。還用剛才實驗的器材，看看在砝碼自由下落過程中，彈簧測力計的示數是多少？如看不清楚可多做幾次。

（學生紛紛進行實驗）

生：測力計的示數為0。

師：這種情況叫做完全失重現象。它的加速度就是重力加速度。

師：同學們能否想象一下，在完全失重的環境下周圍的世界會是怎樣的呢？你會有怎樣的體驗呢？

生：估計會飄起來、頭暈、呼吸困難……

（教師播放收集來的“蹦極”視頻素材，楊利偉在太空中自拍的吃月餅視頻、失重訓練等。同時展示照片：王贛駿、水稻專家袁隆平的誘變育種，筆記本鋼筆漂浮、泡沫鋼材等。）

師：事實上，科學家的很多科學研究都是在完全失重的特殊情況（即微重力環境）下進行的，有興趣的同學可以在課后到圖書館或上網了解一下。

師：下面我們再來討論兩個問題：

問題1：每位同學拿出兩本書，將其分頁交叉，壓平后，向兩邊用力拉。

（學生饒有興致地做了實驗，兩個同學對拉，發現了一個難以置信的結果：很難分開?。?/p>

師：我們知道由于各頁之間摩擦力的作用很難把它拉開。大家想想看，怎樣才能輕松地把這兩本書分開？

師：怎樣想辦法減小頁與頁之間的作用力呢？大家試試看。

（學生交流、討論并多次動手嘗試，終于找到了答案，興奮之極并主動要求上臺表演、展示。）

問題2：動物園的水平地面上放著一只質量M的籠子，內有一只質量m的猴子，當猴以某一加速度沿豎直柱子加速向上爬時，籠子對地面的壓力為F1，當猴以同樣大小的加速度沿豎直柱子加速向下滑時，籠子對地面的壓力為F2，如圖所示，試比較F1和F2的大小。

（學生獨立分析，兩位同學上黑板板演，教師針對學生答題情況進行糾錯。）

【點評】教者抓住學生提出的自由落體運動，通過動手實驗來加深對完全失重的認識。同時對其作適當的拓展，讓學生了解“太空失重”的現象，不失時機地介紹微重力環境的科普知識，開闊了學生的視野，讓學生認識到了物理知識在科技應用中的重要作用。接下來的兩個實例探究，都具有一定的挑戰性，一個強調操作性和趣味性，一個強調理論的分析（整體法或隔離法等），讓不同興趣愛好的學生都能參與到問題的討論中，體驗到成功的喜悅。

五、總結歸納，生命成長

師：下面，我們一起來回顧總結一下本節課所學的內容。

（師生互動討論，對本節課從知識結構和方法結構進行總結歸納，并回答本節課開始時兩個演示實驗后教師所提出的問題，學生爭先上臺發言。師生共同探討，最終畫出了兩類結構圖。）

【點評】最后的總結有創意，根據教學的內容畫出知識和方法的思維導圖，有利于學生將本節教學內容與已有知識結構的同化，達到良好的教學效果。

（尤建中，常熟外國語學校校長，215500）