高中物理人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用1 重力 基本相互作用教学设计及反思

必修一3.1  重力  基本相互作用

一、教材分析 

这一节首先从力的概念入手进行研究，“力是物体间的相互作用”这个表达是抽象的，也是教学中的一个难点，教学中要从生活中的具体例子出发，说明力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生形变的原因，在此基础上给出力的定义.对于力的相互性的理解是从施力物体和受力物体的角度来进行定义的，刚开始分析物体受力时，可以把施力物体找出来以便在分析时不会凭空增加力的个数.

力的三要素是对物体进行受力分析时把问题简单化的一种方法，也是以后作力的分析草图时必须用到的一种基本知识和技能，所以要学生多加练习，特别是对力的示意图更要加以重视，这是受力分析的基础.

重力概念的理解难点在于重心的理解，重心是重力的作用点，但重心的位置与物体的形状和物体的密度分布都有关系.理解重力可以从演示实验入手进行，把抽象的问题具体化是解决难点的很好的方法.

二、教学目标

1、知道重力产生的原因及其定义。

2、知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系，能用重锤线检验一条线或一个面是否竖直或水平。

3、知道物体重心的含义

4、了解力是物体对物体的作用，力的作用是相互的，认识力能使物体发生形变或运动状      态发生改变

5、知道力的三要素

6、了解四种基本相互作用

三、教学重难点

重点：1、重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系

2、力能使物体发生形变或运动状态发生改变

难点：1、力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关

2、重心的概念

四、学情分析

 力的概念在初中已经有所接触，但是它的理解仍然是一个难点，关键是在于力是物体间的相互作用这一问题上，并且两个力地位是相同的．重力是在初中已经学习过的一个概念，对它的理解主要应该放在重心的研究上，知道不同情况下物体重心的位置．自然界四种基本相互作用是新教材新增的内容，对它的理解不必太深，了解这方面的知识，为将来发展打下基础．

五、教学方法

创设情景，导入目标——自主探索，实践体验——表达交流，总结归纳

六、课前准备

多媒体，长方形木块，锯条，橡皮条，已知质量的钩码，重锤线，铅笔，刻度尺，质量均匀分布的金属板等。

七、课时安排 

八、教学过程

（一）预习检查、总结疑惑 

匀速直线运动，匀速圆周运动，加速直线运动有何区别？

引入物体运动状态发生变化的含义是什么？

学生阅读课本P54第一段后答：物体速度（大小、方向）发生变化

物体发生形变的含义是什么？学生阅读课本P54第二段后举例。

（二）情景引入、展示目标

同学们都平时都习惯这样说，我们班要数某某同学的力量最大，某某同学脚部的力量最强，一脚可以把足球开出五、六十米。这种对力的说法符合物理角度对力的定义吗？本节课我们将着手研究这个问题，并学习几种简单的力学问题。

（三）合作探究、精讲点播

一、力和力的图示

⑴力的描述：力是物体与物体的作用。（即力产生的条件是两个或两个以上的物体发生作用）

⑵力的作用效果：使物体的运动状态发生改变或是物体发生形变。

⑶力的测量工具：测力计（弹簧秤）

⑷力的单位：牛顿

⑸力的量性：矢量，遵循矢量运算法则

⑹力的图示：按一定比例作出的带箭头的线段，线段的长短表示力的大小，箭头的方向表示力的作用方向，箭头或箭尾表示力的作用点。

二、重力

1、重力

提问：重力是怎样产生的？

学生在预习后回答：地球上的一切物体都要受到地球的吸引，所以人跳起来总会落在地上，扔出去的东西总要落回地面。

提问：有的同学说物体的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？

学生猜疑：有的说是，有的说不是。

教师释疑：严格地说，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一部分，以后才会学到这些知识，现在知道就行了。所以说重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而不能说地球的吸引力就是物体的重力。由于两者相差很小，通常可以用重力代替吸引力。

⑴概念：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，叫做重力。重力就是重量。

一个物体受到10N的重力，可以说这个物体的重量是10N。

提问：重物受到的重力的施力物体和受力物体各是谁？

学生：施力物体是地球，受力物体是重物。

强调：地球上的任何物体在任何状态下都受到重力的作用。因此，在今后的受力分析中重力肯定有。

在月球上，物体也会由于月球的吸引而受到相应的重力，到其他星球表面也一样。

⑵产生条件：是由于地球的吸引。

2、重力的大小和方向

提问：重力的大小可以用弹簧秤来测量，为什么？

学生：物体静止时对弹簧秤的拉力大小等于其重力。

实验：手提弹簧称及其下挂的钩码，测出钩码的重力；在竖直方向上用不同的方式运动，观察弹簧称示数及其变化。

(引导学生根据实验，并结合二力平衡知识得出结论)

⑴重力的大小：

重力的大小可以用弹簧秤测出。

在静止的情况下，物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，在数值上等于物体重力的大小。

动手实验：用弹簧秤测量一个钩码、两个钩码、三个钩码的重力的大小，观察计算重力G与钩码的质量m的关系。

学生马上得到：G与m成正比。

重力大小与物体质量关系： G＝mg（g＝9.8N/kg）

强调：g值在地球的不同位置取值不同，一般情况下忽略这个差异，可认为g值是恒定的。

实验：从静止释放的小石块总是竖直下落，重锤线的方向总是竖直向下。

归纳：从静止释放的小石块总是竖直下落，分析重锤线下重物的受力情况，可知重力的方向竖直向下。

⑵重力的方向：总是竖直向下。

强调：竖直向下不能说成垂直向下，竖直向下指的是与水平地面相垂直，不能笼统指垂直方向。

3、重心

⑴概念

物体的各部分都受到重力的作用。从效果上看，可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，或各部分重力的等效作用点，或各部分所受到的重力的合力的作用点，叫物体的重心。

通俗点讲，重心就是重力的作用点。把物体的全部质量集中到一点将不影响研究结果，这就是物理学的一种等效替代的思想。

⑵与重心位置有关的因素：

①与物体的形状有关；

②与物体的质量分布有关。

质量分布均匀的物体的重心，跟物体的形状有关。

质量分布均匀的有规则形状的物体，其重心在此几何中心上。

同学们在初中知识的基础上，找出这些质量分布均匀的物体的重心（投影分析）

质量分布均匀的形状不规则的薄板形物体的重心可用二次悬挂法或寻找支点法找到。[

学生动手找自己的不规则薄板的中心，并且说出其原理。

教师演示：木圆环，不规则形状薄木板的重心。（参照课本中P5的实验）

验证：用悬挂法确定重心之后，在板上固定一条细线，让其穿过重心C点，再在其重心C处拴上细绳提拉，验证薄板可以水平平衡。也可以重心C为支点，让薄板水平平衡。

演示讲解：不倒翁的制作就是改变椭圆空腔的重心，增强对重心概念的印象。

演示：将一段均匀的直铁丝，做成直角、四边形、圆形等不同的形状，用悬挂法寻找其重心的位置。

归纳：物体的重心可在物体之上，也可在物体之外。

物体的稳定程度与重心的高低及支承面的大小等有关。

简单介绍一下不倒翁的原理，让学生有一种印象，为以后学习平衡的种类奠定基础。

巩固练习：用卡车运输一些有的轻、有的重物体，将这些物体怎样堆放到卡车上较为合理。

(尽量将重的物体放在车的底部，整体的重心较低，行驶较安全)

三、基本相互作用

引力相互作用是是所有物体之间都存在的一种相互作用。对于通常大小的物体，它们之间的引力非常微弱，常被忽略不计。

电磁相互作用包括静止电荷之间以及运动电荷之间的相互作用。电和磁是密切相关的，在一个参考系中观察到的磁力可以和另一个参考系中的电力联系起来，电力和磁力可统一为电磁相互作用。

引力和电磁力能在宏观世界里显示其作用。这两种力是长程力，从理论上说，它们的作用范围是无限的。但是，电磁力要比引力强得多。宏观物体之间的相互作用，除引力外，所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。

强相互作用和弱相互作用都是短程力。短程力的作用范围在原子核尺度内。强作用力只在10-15m范围内有显著作用，弱作用力的作用范围不超过10-16m。这两种力只有在原子核内部和基本粒子的相互作用中才显示出来，在宏观世界里不能觉察它们的存在。核子（质子、中子）、电子和中微子等参与弱相互作用。强相互作用是介子和重子（包括质子、中子）之间的相互作用，因为这种力将核子束缚在一起，核物理学家们把它称为核相互作用。

（四）、反思总结、当堂检测 

教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测

（五）发导学案、布置作业  

1、课后完成课本54页“问题与练习”中的习题。

2、用悬挂法确定形状不规则物体的重心（硬纸板、衣服挂）

九、板书设计 

一、力和力的图示

二、重力

1、重力

2、重力的大小和方向

3、重心

三、基本相互作用

十、教学反思

本节课的应用主要涉及力的概念、力的图示、重力大小的计算和方向的判定，以及物体重心位置的确定。对四种基本相互作用只要作一般性的了解。这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。