3.1力重力教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期物理教科版

1．力重力江蘇省蘇州市蘇苑高級(jí)中學(xué)劉曉紅★教材分析本節(jié)內(nèi)容具有承接初中物理力學(xué)知識(shí)，開(kāi)啟高中力學(xué)學(xué)習(xí)的作用。其中施力物體與受力物體的分析、力的作用效果、力的三要素、力的圖示法與力的示意圖等內(nèi)容是力學(xué)的基礎(chǔ)性知識(shí)。重力是物體受到的最基本的力，對(duì)重心知識(shí)的學(xué)習(xí)豐富了對(duì)重力的認(rèn)識(shí)，該過(guò)程中所采用的實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維方法，是物理研究的基本方法。本節(jié)內(nèi)容主要包括“力”和“重力”兩個(gè)主題。與“力”有關(guān)的知識(shí)：什么是力？力的作用效果有哪些？力的三要素、力的圖示法與力的示意圖、常見(jiàn)力的名稱(chēng)。對(duì)該部分內(nèi)容，教材通過(guò)情景呈現(xiàn)與問(wèn)題引導(dǎo)的方法，有助于幫助學(xué)生與初中物理所學(xué)知識(shí)進(jìn)行銜接，并對(duì)力的圖示法進(jìn)行示例講解，有助于學(xué)生掌握作圖的方法。有關(guān)“重力”知識(shí)：重力的定義、重力的大?。℅=mg）、方向（豎直向下）、作用點(diǎn)（重心）、重力的測(cè)量。教材對(duì)“重心”的編排，突出了實(shí)驗(yàn)在學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。對(duì)于“重力的測(cè)量”，教材介紹了實(shí)驗(yàn)室以及日常生活中常用的測(cè)量工具，提出了關(guān)于區(qū)分質(zhì)量測(cè)量與重量（重力）測(cè)量的辨別問(wèn)題?！飳W(xué)情分析1．心理及思維特點(diǎn)：高一學(xué)生好奇心強(qiáng)，形象思維逐步向邏輯思維發(fā)展。2．知識(shí)基礎(chǔ)：初中學(xué)過(guò)了力的概念、重力的大小和方向、二力平衡等知識(shí)。3．認(rèn)知困難：欠缺精確研究的習(xí)慣，抽象思維能力比較薄弱?！锝虒W(xué)目標(biāo)1．物理觀(guān)念。（1）知道力是物體與物體之間的一種相互作用。力對(duì)物體的作用效果是可以使物體發(fā)生形變，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。力是矢量，其大小、方向、作用點(diǎn)稱(chēng)為力的三要素。力的圖示和示意圖是用來(lái)形象描述力的方法。（2）知道重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。知道重力大小與物體質(zhì)量的關(guān)系：G=mg。知道重力方向是豎直向下的。重心是物體重力的作用點(diǎn)，其位置與物體的形狀和質(zhì)量分布均有關(guān)。重力的大小可以通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量。2．科學(xué)思維。（1）通過(guò)具體的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系前認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，在討論交流中培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)關(guān)聯(lián)與知識(shí)建構(gòu)的科學(xué)思維習(xí)慣。（2）通過(guò)力的圖示法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題的意識(shí)和能力。（3）在重心概念的學(xué)習(xí)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)尋找重心，分析不同物體重心分布的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生分析歸納的能力，領(lǐng)會(huì)等效替代法、對(duì)稱(chēng)法等科學(xué)思維方法。3．科學(xué)探究。通過(guò)對(duì)薄板狀物體重心的尋找，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的意識(shí)和能力。4．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。通過(guò)問(wèn)題討論、規(guī)范作圖、實(shí)驗(yàn)操作等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度?！锝虒W(xué)重點(diǎn)1．力概念的基本知識(shí)。2．力的圖示法。3．重心?！锝虒W(xué)難點(diǎn)重心概念的理解。★教法與學(xué)法討論交流、對(duì)話(huà)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)探究?！锝叹邷?zhǔn)備多媒體教學(xué)設(shè)備、自制教具（不同規(guī)格的薄板）等?！锝虒W(xué)過(guò)程師：在自然現(xiàn)象和日常生活中，普遍存在著與力有關(guān)的現(xiàn)象。在高中階段，力學(xué)問(wèn)題將是我們重點(diǎn)研究的核心問(wèn)題。一、力師：在初中階段，我們對(duì)力已經(jīng)有了初步的了解。請(qǐng)仔細(xì)觀(guān)察三幅圖片，回答所提問(wèn)題。生：圖（a）中，跳板發(fā)生了形變，使跳板對(duì)運(yùn)動(dòng)員有作用力；圖（b）中，運(yùn)動(dòng)員通過(guò)刷冰使接觸面更光滑，減小冰壺受到的滑動(dòng)摩擦力，從而達(dá)到控制其運(yùn)動(dòng)情況的目的；圖（c）中由于磁鐵對(duì)鐵球有吸引力，此力使鐵球偏離了豎直方向。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)情境設(shè)置，喚醒學(xué)生的力學(xué)前認(rèn)知。師：請(qǐng)圍繞教科書(shū)“討論交流”中的四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行小組討論，形成結(jié)論后進(jìn)行匯報(bào)。生：（1）力是物體對(duì)物體的作用；（2）常見(jiàn)的力有：重力、彈力、摩擦力、磁力、壓力、支持力、拉力、動(dòng)力、阻力、分子間的力、電荷間的力等；（3）力的作用效果是可以使物體發(fā)生形變，也可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；（4）形象表示力的方法：力的圖示法。師：除了這幾個(gè)問(wèn)題之外，你還能從前面的三幅圖中讀出與力有關(guān)的哪些信息？生：力的作用是相互的，有相互作用的兩個(gè)物體之間可以不相互接觸。師：接下來(lái)我們就一起繼續(xù)深入討論幾個(gè)問(wèn)題。問(wèn)題1：你認(rèn)為力能離開(kāi)物體獨(dú)立存在嗎？請(qǐng)分析：圖（a）中使跳板彎曲的力的施力物體和受力物體，圖（b）中影響冰壺運(yùn)動(dòng)的摩擦力的施力物體和受力物體，圖（c）中使鐵球偏離豎直方向的力的施力物體和受力物體。教師總結(jié)：力不能離開(kāi)施力物體和受力物體而獨(dú)立存在（力的物質(zhì)性），一個(gè)力總是聯(lián)系著兩個(gè)物體，施力物體和受力物體同時(shí)存在、同時(shí)作用（力的相互性），所以說(shuō)力是物體與物體之間的一種相互作用。問(wèn)題2：請(qǐng)你分析三幅圖中，對(duì)物體產(chǎn)生作用效果的力是該物體施加的力，還是它受到的力？還是兩種情況都有？例如：使跳板發(fā)生形變的力是跳板施加的還是它受到的力？教師總結(jié)：由于使物體形變或改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的力是其受到的力，所以我們?cè)趯?duì)物體進(jìn)行研究時(shí)，關(guān)心的是其受到的力，所以要進(jìn)行受力的分析。板書(shū)：1．定義：力是物體與物體之間的相互作用。2．力對(duì)物體的作用效果：（1）使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變——速度的改變。（2）使物體發(fā)生形變。問(wèn)題3：影響力的作用效果的因素有哪些？你能舉例說(shuō)明嗎？生：力的作用效果與力的大小、方向和作用點(diǎn)都有關(guān)（舉例略）。師：力的大小、方向和作用點(diǎn)稱(chēng)為力的三要素。在初中，我們學(xué)習(xí)過(guò)通過(guò)圖示的方法可以形象地表示力?，F(xiàn)有一只放在水平地面上的木箱，受到水平方向30N的推力。請(qǐng)一位同學(xué)在黑板上畫(huà)出該力的圖示。OOF=30N學(xué)生在黑板上畫(huà)出后，教師組織學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)：（1）方向如何體現(xiàn)？（2）作用點(diǎn)如何體現(xiàn)？（3）大小如何表示？師：采用什么方法可以實(shí)現(xiàn)直接從箭頭長(zhǎng)度準(zhǔn)確判斷出力的大??？學(xué)生討論，借助地圖上比例尺的做法，畫(huà)圖前設(shè)定一個(gè)表示力的大小的標(biāo)度，按照這個(gè)標(biāo)度來(lái)準(zhǔn)確畫(huà)出表示力的線(xiàn)段的長(zhǎng)度，這樣就能實(shí)現(xiàn)用長(zhǎng)度準(zhǔn)確表示力的大小了。教師總結(jié)：力是矢量。我們用一條帶有箭頭的有向線(xiàn)段表示力，線(xiàn)段按照一定的比例（標(biāo)度）畫(huà)出，線(xiàn)段長(zhǎng)短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾表示力的作用點(diǎn)。這種精準(zhǔn)表示力的方法叫作力的圖示法。板書(shū)：3．力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。單位：牛頓（N）。4．力的圖示和示意圖?；顒?dòng)：（1）教師板演用力的圖示法畫(huà)力。（2）學(xué)生訓(xùn)練：如圖所示，物體A對(duì)B的壓力是20N，試畫(huà)出這個(gè)力的圖示。AABF師：許多情況下，我們并不需要準(zhǔn)確表示力的大小，只需要關(guān)注力的方向，例如在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的時(shí)候，這種情況下用力的示意圖就可以了。例如，一物塊靜止在斜面上，受到的支持力為10N，如圖所示用力的示意圖就可以表示這個(gè)力的情況了。F設(shè)計(jì)意圖：怎樣表示一個(gè)力？這是教學(xué)的重點(diǎn)。學(xué)生初中學(xué)過(guò)表示力的方法，課堂上通過(guò)教師的提問(wèn)和學(xué)生的黑板演示，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在認(rèn)知上存在的缺陷。最后，師生共同辨析，進(jìn)一步規(guī)范力的表示方法。問(wèn)題4：試畫(huà)出冰壺向前滑動(dòng)時(shí)受到摩擦力的示意圖，并分析這個(gè)力對(duì)冰壺運(yùn)動(dòng)起什么作用。教師總結(jié)：在力學(xué)范圍內(nèi)常見(jiàn)的力有重力、彈力、摩擦力。其中重力為非接觸力，彈力、摩擦力是接觸力。后面的學(xué)習(xí)中我們還會(huì)見(jiàn)到拉力、壓力、支持力、阻力等不同名稱(chēng)的力，實(shí)質(zhì)上，它們是上述三種力在不同作用效果時(shí)的另一種稱(chēng)謂。板書(shū)：5．力的命名（1）按照力的性質(zhì)來(lái)命名的力：重力、彈力、摩擦力、萬(wàn)有引力、分子力、電磁力等。（2）按照力的作用效果命名的力：拉力、壓力、支持力、阻力等。介紹幾種生活中的測(cè)力工具。板書(shū)：6．力的測(cè)量：彈簧測(cè)力計(jì)。二、重力的大小和方向師：為什么熟了的蘋(píng)果會(huì)落向地面？舉例說(shuō)明生活中物體下落是一種普遍現(xiàn)象（瀑布、下落的樹(shù)葉、投出去的籃球、積滿(mǎn)灰塵的汽車(chē)、對(duì)高空拋物的警示等）。這些落體現(xiàn)象都與物體受到的重力有關(guān)。初中階段，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)一些關(guān)于重力的知識(shí)，圖中是人在測(cè)量物體重力時(shí)的一幅畫(huà)面，下面就先圍繞這幾個(gè)問(wèn)題來(lái)討論交流。問(wèn)題1：什么是重力？問(wèn)題2：重力的方向如何？問(wèn)題3：如何測(cè)量重力？生：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。師：圖中物體重力的施力物體是誰(shuí)？如何計(jì)算物體的重力？生：地球表面上物體所受到的重力的施力物體都是地球，重力的大小與質(zhì)量成正比：G=mg教師介紹重力加速度g，指導(dǎo)學(xué)生回顧自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的有關(guān)介紹，讓學(xué)生體會(huì)在不同區(qū)域重力加速度略有不同，一般情況下，我們?nèi)=9.8N/kg。問(wèn)題分析：在北京稱(chēng)105N重的棉花，到赤道上稱(chēng)仍然是105N，試問(wèn)棉花是受潮了還是變干了？相差多少千克的水分？（已知赤道的g=9.78N/kg，北京的g=9.80N/kg）師：那么，重力的方向呢？生：重力的方向豎直向下?；顒?dòng)：（1）請(qǐng)同學(xué)們畫(huà)出教科書(shū)圖314中物體受重力的示意圖。（2）畫(huà)出物體置于水平面上、斜面上時(shí)受到重力的示意圖。板書(shū)：1．產(chǎn)生：物體的重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力。2．大?。篏=mg，通常情況g=9.8m/s2。3．方向：豎直向下?；顒?dòng)：請(qǐng)你利用一根細(xì)線(xiàn)和手邊物體，檢測(cè)一下你所使用的課桌腿是否處于豎直方向？師：建筑工人在施工時(shí)常用什么簡(jiǎn)便的方法判斷墻體是否豎直？師：由于重力的方向總是豎直向下，與水平面成垂直關(guān)系，故掛有重物的細(xì)線(xiàn)，靜止時(shí)總是沿豎直方向。利用這個(gè)特點(diǎn)可以制成重垂線(xiàn)，建筑工人可以用它來(lái)檢查墻體是否豎直。設(shè)計(jì)意圖：增加實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用的能力。三、重心師：回顧前面所畫(huà)的重力示意圖中，畫(huà)重力時(shí)的這個(gè)作用點(diǎn)是什么？生：這是物體的重心，是物體重力的作用點(diǎn)?；顒?dòng)：找重心。師：給你一塊均勻的薄的三角形狀的硬紙板，請(qǐng)你猜猜該三角板的重心大概在哪里，再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證。生1：猜想重心大概在三角板內(nèi)部中心的位置?？梢杂靡粋€(gè)手指支撐在該位置，如果此三角板能保持平衡，說(shuō)明重心就在該位置。師：你的原理是什么？生1：三角板如果能靜止不動(dòng)，說(shuō)明三角板受到重力和手指的支持力是一對(duì)平衡力，這兩個(gè)力必然處于同一條直線(xiàn)上。師：大家再討論一下，這個(gè)方案有沒(méi)有漏洞。生2：這個(gè)方法只能說(shuō)明指尖處于過(guò)重心的豎直線(xiàn)上，還需要驗(yàn)證出重心就在三角板面上才可以說(shuō)指尖的位置就是重心處。師：若再給你一根細(xì)線(xiàn)，能不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)判斷重心是否處于板面上？學(xué)生活動(dòng)，用如圖所示懸掛法判斷，若細(xì)線(xiàn)靜止時(shí)其延長(zhǎng)線(xiàn)恰好處于三角板平面內(nèi)，即說(shuō)明了重心就在板面上。師：能不能采用細(xì)線(xiàn)懸掛的方法，準(zhǔn)確地把三角板的重心找出來(lái)？生：用一根細(xì)線(xiàn)在三角板的某個(gè)位置懸掛三角板，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，在板面上畫(huà)出此時(shí)細(xì)線(xiàn)在板面上的延長(zhǎng)線(xiàn)，根據(jù)二力平衡知識(shí)，重心一定處于這條直線(xiàn)上。接著在三角板另一個(gè)位置再用細(xì)線(xiàn)懸掛該板，再在板面上畫(huà)出此時(shí)細(xì)線(xiàn)在板面上的延長(zhǎng)線(xiàn)，重心也一定處于這條直線(xiàn)上。兩條直線(xiàn)的交點(diǎn)就是三角板重心的位置。學(xué)生活動(dòng)：用二次懸掛的方法找三角板的重心。將該三角紙板剪成兩個(gè)不同形狀的紙板，再找一找它們各自的重心。師：大家想一想，三角板的全部重力是不是都集中作用在重心上，其他地方?jīng)]有受到重力？生：不是的，三角板各部分都會(huì)受到重力。師：你如何理解物體的重心？生：將物體各部分的重力等效為作用在一點(diǎn)，這個(gè)等效作用點(diǎn)就是物體的重心。師：是的。板書(shū)：1．定義：重力的等效作用點(diǎn)叫重心。設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生很難理解重心是將物體各部分的重力等效作用到一起時(shí)的位置。教學(xué)中，安排學(xué)生對(duì)三角板重心位置進(jìn)行猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，接著再將三角板剪開(kāi)，繼續(xù)尋找新的重心位置。學(xué)生獲得了對(duì)物體及物體不同部分重心的具體認(rèn)識(shí)，有助于理解重心的概念。教師出示并介紹不同形狀薄板狀物體的重心位置：質(zhì)量分布均勻的矩形、圓形、不規(guī)則形狀的重心，質(zhì)量分布不均勻的矩形薄板的重心。師：你們有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)物體的重心位置與哪些因素有關(guān)？生：與形狀和質(zhì)量分布情況都有關(guān)系。質(zhì)量分布均勻的物體，如果具有對(duì)稱(chēng)的幾何形狀，重心處于幾何中心處；質(zhì)量分布不均勻的物體，重心往往偏于較重的部分。思考：圖中裝有貨物的汽車(chē)重心處于圖示位置，若將所裝載貨物的擺放方式進(jìn)行如圖所示的更改，汽車(chē)的重心會(huì)如何變化？教師介紹利用重心的實(shí)例。板書(shū)：2．影響重心的因素：質(zhì)量分布和形狀。教師總結(jié)：通過(guò)上面的討論分析得出：①質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在物體的幾何中心。②質(zhì)量分布不均勻的