高中物理《重力基本相互作用》教案

　　教學(xué)目標：

　　知識與技能

　　1．了解力是物體對物體的作用，力的作用是相互的，認識力能使物體發(fā)生形變或使物體運動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變．

　　2．知道力的三要素，會(huì )畫(huà)力的圖示和力的示意圖．

　　3．知道重力的方向以及重力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系．

　　4．知道物體重心的含義．

　　5．知道重力產(chǎn)生的原因及其定義．

　　6．了解四種基本相互作用．

　　過(guò)程與方法

　　1．知道人類(lèi)認識力的作用是從力的作用產(chǎn)生的效果開(kāi)始的．

　　2．能通過(guò)探究活動(dòng)體驗力的作用效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)三個(gè)因素有關(guān)．

　　3．能通過(guò)多個(gè)實(shí)驗現象歸納得出力的作用是相互的．

　　4．自己動(dòng)手，找不規則薄板重心的實(shí)驗鍛煉自己的動(dòng)手能力．

　　5．通過(guò)“重心”概念的引入滲透“等效代換”的物理學(xué)方法．

　　情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)

　　1．通過(guò)實(shí)例激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲、激勵探索與創(chuàng )新的意識．

　　2．通過(guò)實(shí)驗，培養學(xué)生的團結協(xié)作精神．

　　3．通過(guò)本節課的學(xué)習，培養全面觀(guān)察分析問(wèn)題的能力．

　　教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：

　　教學(xué)重點(diǎn)

　　1．力的概念、圖示以及力的作用效果．

　　2．重力的概念及重心的理解．

　　教學(xué)難點(diǎn)

　　1．力的概念．

　　2．重心的概念和位置．

　　教學(xué)方法：

　　探究、講授、討論、練習

　　教學(xué)手段：

　　教具準備

　　多媒體課件，長(cháng)方形木塊，鋸條，橡皮條，已知質(zhì)量的鉤碼，重垂線(xiàn)，鉛筆，刻度尺，質(zhì)量均勻的金屬板等．

　　課時(shí)安排：

　　新授課（2課時(shí)）

　　教學(xué)過(guò)程：

　　[新課導入]

　　[多媒體投影]

　　播放“運動(dòng)員踢球、守門(mén)員接球、運動(dòng)員用頭頂球、人推物體(但沒(méi)有推動(dòng))、火箭發(fā)射、壓縮海綿”等錄像資料．

　　學(xué)生觀(guān)察討論，引發(fā)學(xué)生的興趣

　　師：通過(guò)以上的觀(guān)看，大家可以總結出這幾個(gè)物體的共同點(diǎn)嗎?

　　生1：這幾個(gè)物體都在運動(dòng)．

　　生2：不對，有的在運動(dòng)，有的靜止，比如說(shuō)人推物體時(shí)并沒(méi)有推動(dòng)物體．

　　生3：海綿的情況和那幾個(gè)物體有所不同，那幾個(gè)物體都是從運動(dòng)到靜止或者從靜止到運動(dòng)，形狀都沒(méi)有發(fā)生變化，但是海綿形狀變化比較明顯．

　　師：剛才這位同學(xué)觀(guān)察得很仔細，除了海綿之外的其他物體形狀好像沒(méi)有發(fā)生變化，或者說(shuō)它們的變化從圖中觀(guān)察不出來(lái)．是不是真的沒(méi)有發(fā)生變化呢?其他幾個(gè)物體從運動(dòng)到靜止或從靜止到運動(dòng)，而海綿的形狀發(fā)生了變化，這些都是什么原因造成的呢?

　　生：是因為物體受到了力的作用．

　　[新課教學(xué)]

　　一、力和力的圖示

　　[演示實(shí)驗]

　　演示用手壓鋸條、拉橡皮條等等，提出問(wèn)題．

　　師：類(lèi)似這些你還能舉出哪些生活實(shí)例?

　　生：類(lèi)似這樣的例子很多，比如小樹(shù)在大風(fēng)的作用下的彎曲，直尺在力的作用下的彎曲，繩子在力的作用下的扭轉，彈簧對壓縮它的物體的力的作用．

　　師：所有這些現象說(shuō)明了什么?

　　生：要使物體形狀發(fā)生變化，要對它施加力的作用．

　　師：物體形狀或體積的變化稱(chēng)為形變，從剛才幾個(gè)例子我們可以得到什么樣的結論?

　　生：力是使物體產(chǎn)生形變的原因．

　　師：這是力的作用效果之一，除了這樣一種作用效果之外，力還有什么樣的作用效果呢?試舉例說(shuō)明．

　　生1：用力推箱子，可以發(fā)現箱子開(kāi)始運動(dòng)了，說(shuō)明是力使物體從靜止變?yōu)檫\動(dòng)了．可見(jiàn)力可以使物體從靜止變?yōu)檫\動(dòng)．

　　生2：汽車(chē)停下來(lái)，首先要剎車(chē)，可見(jiàn)要使物體從運動(dòng)變?yōu)殪o止，需要力的作用。

　　生3：飛行在空中的足球，當一個(gè)運動(dòng)員用頭頂一下，發(fā)現足球的運動(dòng)方向發(fā)生了變化，可見(jiàn)運動(dòng)方向的變化需要力的作用．

　　師：剛才幾個(gè)同學(xué)舉例非常好，物體速度的變化稱(chēng)為物體運動(dòng)狀態(tài)的變化，那么我們能不能把上述幾位同學(xué)的話(huà)總結成一句話(huà)呢?

　　生：力是物體運動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因．

　　師：結合上面的分析，再加上我們初中所學(xué)的知識，大家給力下一個(gè)定義．

　　生：力是物體間的相互作用，力是物體運動(dòng)狀態(tài)變化的原因，力是物體發(fā)生形變的原因．

　　師：當我們向東拉一個(gè)物體和向南拉一個(gè)物體時(shí)，同樣大小的力產(chǎn)生的作用效果一樣嗎?

　　生：不一樣．

　　師：所以力是既有大小又有方向的物理量，這樣的物理量叫什么?以前我們所學(xué)的哪幾個(gè)物理量和力具有相同的情況?

　　生：這樣既有大小又有方向的物理量稱(chēng)為矢量，我們在以前的學(xué)習中位移、速度、加速度都是矢量．

　　師：物理量都有自己的單位，力的單位是什么呢?

　　生：力的單位是牛頓，簡(jiǎn)稱(chēng)牛，符號是N．

　　師：要想測量力的大小，我們可以用什么工具呢?

　　生：可以用測力計(彈簧秤)．

　　師：要具體描述作用在物體上的一個(gè)力，我們可以采用什么樣的方法?

　　生：可以用力的圖示的方法．

　　師：要想畫(huà)力的圖示，需要了解哪幾個(gè)問(wèn)題?

　　生：力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)．

　　師：下面我們就進(jìn)行一下力的圖示的練習．

　　(多媒體投影例題)

　　[參考例題]

　　如圖3—1—1所示，繩對物體豎直向上的拉力大小為150N，用力的圖示法表示拉力．

　　解析：畫(huà)力的圖示要嚴格按照以下步驟進(jìn)行：

　　(1)選定標度．

　　(2)從作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一線(xiàn)段，線(xiàn)段長(cháng)短按選定的標度和力的大小畫(huà)．線(xiàn)段上加刻度，如圖甲所示從O點(diǎn)豎直向上畫(huà)一段3倍于標度的線(xiàn)段；

　　(3)在線(xiàn)段終點(diǎn)上加箭頭表示力的方向．為了簡(jiǎn)便也可以照圖乙那樣不畫(huà)物體，而用質(zhì)點(diǎn)來(lái)表示物體，畫(huà)出力F的圖示．

　　學(xué)生活動(dòng)：做例題中物體受力的圖示，教師巡回指導，幫助水平較差的學(xué)生，把做得好的同學(xué)的圖示用實(shí)物投影投到大屏幕上，和學(xué)生自己做的進(jìn)行比較，也可以讓同位之間互換進(jìn)行檢查，找出對方的缺點(diǎn)，鍛煉學(xué)生發(fā)現錯誤的能力．

　　師：(微笑)剛才同學(xué)們做得很好，看來(lái)大家初中的基礎還是比較好的，由于高中對物體進(jìn)行受力分析的時(shí)候很多，力的圖示畫(huà)起來(lái)比較麻煩，我們以后會(huì )經(jīng)常畫(huà)一種簡(jiǎn)化的力的圖示——力的示意圖．力的示意圖是在力的圖示的基礎上，不對力的大小有具體的要求，只畫(huà)力的作用點(diǎn)和方向，表示物體在這個(gè)方向上受到了力．我們在以后經(jīng)常要用到這種方法，希望大家能夠熟練掌握．

　　[課堂訓練]

　　下列關(guān)于力的說(shuō)法中正確的是…………………………………………(    )

　　A. 射出槍口的子彈，能打到很遠的距離，是因為子彈離開(kāi)槍口后受到一個(gè)推力作用

　　B．甲用力把乙推倒，說(shuō)明只是甲對乙有力的作用，乙對甲沒(méi)有力的作用

　　C. 只有有生命或有動(dòng)力的物體才會(huì )施力，無(wú)生命或無(wú)動(dòng)力的物體只會(huì )受到力

　　D．任何一個(gè)物體，一定既是受力物體，也是施力物體

　　解析：子彈在槍管內受到火藥爆炸所產(chǎn)生的強大推力，使子彈離開(kāi)槍口時(shí)有很大的速度，但子彈離開(kāi)槍口以后，只受重力和空氣阻力作用，并沒(méi)有一個(gè)所謂的推力，因為不可能找到這個(gè)“推力”的施力物體；故不存在，所以A錯．物體間力的作用總是相互的，甲推乙的同時(shí)乙也推甲，故說(shuō)法B錯．不論物體是否有生命或是否有動(dòng)力，它們受到別的物體作用時(shí)，都會(huì )施力，馬拉車(chē)時(shí)，車(chē)也拉馬；書(shū)向下壓桌子，桌子也向上推書(shū)，故C錯．由于自然界中的物體都是相互聯(lián)系的，找不到一個(gè)孤立的、不受其他物體作用的物體，所以每一個(gè)物體既是受力物體，又是施力物體，故說(shuō)法D正確．

　　(投影展示物體下落的幾幅圖象)

　　下落的物體可以有從樹(shù)上下落的蘋(píng)果、跳高運動(dòng)員、飛機投下救援物資等等．

　　師：這樣幾個(gè)物體有一個(gè)共同的特點(diǎn)是什么?

　　生：它們都落向地球．

　　師：通過(guò)剛才的學(xué)習，我們知道力是改變物體運動(dòng)狀態(tài)的原因，那么物體的下落是由于什么力作用呢?

　　生：是受到重力的作用．

　　二、重力

　　師：重力產(chǎn)生的原因是什么?

　　生：是由于地球的吸引而使物體受到的力．

　　師：要研究一個(gè)力，首先要研究這個(gè)力的三要素，重力的三要素應該怎樣進(jìn)行研究呢?

　　生：重力的大小可以用彈簧秤進(jìn)行測量．

　　師：同樣一個(gè)物體受重力的大小在地球的不同地方是不同的，根據公式G＝mg中的g是我們以前所學(xué)的自由落體加速度，它的大小與物體所處的高度和緯度有關(guān)．當高度增加時(shí)，g的`值減��；當緯度增加時(shí)，g的值增大．那么重力的方向是如何的呢?

　　生：重力的方向是豎直向下的．

　　師：重力的作用點(diǎn)稱(chēng)為重心，從效果上看，我們可以認為各部分受到的重力集中在一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)叫做物體的重心．物體的重心是如何進(jìn)行確定的呢?

　　生l：如果是規則形狀的物體，物體的重心一定在物體的幾何中心．

　　生2：不一定，當物體密度分布不均勻時(shí)，即使是規則形狀的物體，重心也不一定在物體的幾何中心．比如一個(gè)空杯子，逐漸地向里面注入水，它的重心應該不斷地變化．所以應該說(shuō)成規則形狀并且質(zhì)量分布均勻的物體重心是在幾何中心．

　　師：(鼓勵的微笑)剛才這位同學(xué)分析得非常好．物體的重心可以隨物體質(zhì)量分布變化而變化．現在這里有一個(gè)不規則形狀的薄木板，大家設計一個(gè)實(shí)驗方案來(lái)標出這塊木板的重心所在．

　　(學(xué)生設計實(shí)驗，對實(shí)驗方案進(jìn)行討論)

　　[參考案例]

　　用懸掛法確定薄板的重心

　　這是一種老師們比較熟悉的方法．演示時(shí)可以增加重心在物體之外的情況．例如，如圖3—1—2所示的薄板，在用懸掛法確定了物體的重心之后，在板上固定一條細線(xiàn)ab，再在其重心c處拴上細線(xiàn)提拉，可使薄板水平平衡．

　　生：可以用懸掛的方法來(lái)確定這塊薄木板的重心位置．

　　師：實(shí)驗的原理是什么呢?

　　生：根據物體的拉力和物體的重力平衡，拉力的方向一定是豎直向上，繩子的反向延長(cháng)線(xiàn)一定通過(guò)重心的位置，我們可以改變薄木板的懸掛點(diǎn)，用兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)來(lái)確定薄木板的重心．

　　師：很好，根據自己的實(shí)驗方案，大家分組進(jìn)行實(shí)驗，同時(shí)，也可以選擇其他的物體想辦法測出他們的重心，例如我們的直尺、三角板、物理課本、橡皮等等．

　　(學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗，尋找薄物體的重心)

　　[課堂訓練]

　　關(guān)于重力的說(shuō)法，正確的是……………………………………(    )

　　A. 重力就是地球對物體的吸引力

　　B．只有靜止的物體才受到重力

　　C．同一物體在地球上無(wú)論怎樣運動(dòng)都受到重力

　　D．重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的

　　答案：CD

　　解析：重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的，地球對物體的吸引力產(chǎn)生兩個(gè)效果：一個(gè)效果是吸引力的一部分使物體繞地球轉動(dòng)；另一個(gè)效果即另一部分力才是重力，也就是說(shuō)重力通常只是吸引力的一部分．重力只決定于地球對物體的作用，而與物體的運動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，也與物體是否受到其他力的作用無(wú)關(guān)．

　　師：除了重力之外，自然界還有很多力的作用，它們的類(lèi)別很多，根據不同的分類(lèi)方法有很多方法，這些相互作用都是由四種基本相互作用演變而來(lái)，下面我們來(lái)看一下這四種基本相互

　　作用．

　　三、四種基本相互作用

　　(學(xué)生自己閱讀教材第56頁(yè)四種基本相互作用)

　　注：由于這一部分是屬于了解性質(zhì)的問(wèn)題，讓學(xué)生自己閱讀，有利于提高學(xué)生閱讀科技論文的能力，是學(xué)生提高自己水平的很好機會(huì )，老師一定要相信學(xué)生有這個(gè)能力，不能把一切都進(jìn)行講解，而是應該把這一部分時(shí)間讓學(xué)生自由支配，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，為終身學(xué)習作好準備．

　　師：請同學(xué)們把自己閱讀的內容總結一下．

　　生：這一部分敘述的是自然界的四種基本相互作用，它們分別是萬(wàn)有引力、電磁相互作用、強相互作用和弱相互作用．

　　師：它們的基本特點(diǎn)是什么?

　　生：萬(wàn)有引力相互作用存在于一切物體之間，相互作用的強度隨距離的增大而減��；電磁相互作用是存在于電荷之間和磁體之間，它們的本質(zhì)是相同的，稱(chēng)之為電磁相互作用；強相互作用和弱相互作用存在范圍很小，它們的作用范圍只有10-15m，但是弱相互作用的強度只有強相互作用的10—12．

　　師：剛才這幾位同學(xué)總結得非常好，自然界的這四種相互作用是近幾十年才發(fā)現的，許多科學(xué)家都認為這四種相互作用是一種相互作用不同的體現形式，也就是說(shuō)有更為一般的一種相互作用就可以解釋自然界所有的力學(xué)現象了，這里面包括著(zhù)名科學(xué)家愛(ài)因斯坦也支持這種說(shuō)法，并且在晚年致力于統一場(chǎng)方面的研究但沒(méi)有成功．這也給我們同學(xué)們留下了需要研究的問(wèn)題，希望有一天我們的同學(xué)當中有一位能夠解決這個(gè)問(wèn)題．同學(xué)們有沒(méi)有信心解決這個(gè)問(wèn)題呢?

　　生：有．

　　點(diǎn)評：通過(guò)講解這一部分，可以激發(fā)學(xué)生對科學(xué)前沿的了解，積極投身到為科學(xué)而獻身的隊伍中去．

　　[小結]

　　力的概念在初中已經(jīng)有所接觸，但是它的理解仍然是一個(gè)難點(diǎn)，關(guān)鍵是在于力是物體間的相互作用這一問(wèn)題上，并且兩個(gè)力地位是相同的．重力是在初中已經(jīng)學(xué)習過(guò)的一個(gè)概念，對它的理解主要應該放在重心的研究上，知道不同情況下物體重心的位置．自然界四種基本相互作用是新教材新增的內容，對它的理解不必太深，了解這方面的知識，為將來(lái)發(fā)展打下基礎．

　　板書(shū)設計:

　　§ 3.1  重  力

　　一、力和力的圖示

　　1．定義

　　2．單位

　　3．力的作用效果

　　4．力的圖示和示意圖

　　二、重力

　　1.重力產(chǎn)生的原因：是由于地球的吸引而使物體受到的力．

　　2.重力的三要素

　　三、四種基本相互作用

　　1.萬(wàn)有引力

　　2.電磁相互作用

　　3.強相互作用和弱相互作用．

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