2022年高中物理必修第一册3.1 重力与弹力 教案

集体备课教案项目内容课题§3・1重力基本相互作用修改与创新教学目标1、知识与技能⑴知道力的作用效果可分为两类。⑵理解力产生的条件，知道力的测量工具、单位、量性、力的图示。⑶知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。⑷知道重力的大小和方向。会用公式G=mg(g=9.8N/kg)计算重力。⑸知道用悬绳挂着的静止物体、用水平支持物支持的静止物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力。⑹知道重心的概念以及质量分布均匀的物体重心的位置。⑺了解力的儿种基本相互作用，会对不同的力进行分类。2、过程与方法⑴让学生自己动手，找不规则薄板的中心培养学生动手的能力。⑵通过“重心”的概念，让学生知道等效替代是物理学研究的一种方法。3、情感、态度价值观⑴通过课本内容的完成，让学生自己动手、动脑、观察，教育学生在日常生活当中多观察、多分析，看问题不能片而。教学重、难点重点：重力的大小和方向。重心的概念。难点：重心概念的理解。g值因在地球的不同纬度而不同。教学准备弹簧秤、钩码、质量均匀的不规则薄板、细绳、木圆环、直角三角尺、重锤线课型课吋安排1课时 引入：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。一.力概念的引入和力的性质问题｛叫学生看书51叶第一段话回答｝物体的运动状态说明物体什么量在发生改变：总结：物体的速度改变O物体的运动状态改变例：在足球场上，守门员大脚开球，球由静止变为运动；守门员接住球时，球由运动变为静止；运动员用头顶球，球的方向改变了。这些都是什么现象，是什么原因造成的呢？教学过程（学生老师谈论）这些都是球运动状态改变的现象；球运动状态改变都是运动员对球作用的结果。例：演示1、用手压锯条、拉皮筋等，学生观察现象，是什么原因导致这种变化呢？演示2、扔掉手中的粉笔，拖动桌面上的书等，又有什么现象，又是什么原因引起这样的变化呢？锯条、皮筋的形状发生了改变，球，粉笔、书的运动状态发生了改变，这些都是由于这些物体受到了其他物体的力的作用的结果。在物理学屮，人们把改变物体的运动状态，产生形变的原因，即物体与物体之间的相互作用称作力。1、力的定义：物体与物体Z间的相互作用。问题：你们初屮学国的力有什么性质呢？举例：我们用手拍打桌子时，是手给桌子一个力，可为什么我们的手也会感到疼痛呢？（让学生用力打桌子，体会手的感觉）举例：不小心两人碰头，谁头先痛?⑴、相互性力是物体间的相互作用，甲对乙有作用力，同时乙对甲也有力的作用，力的作用是相互的。（2入力的物质性力是物体对物体的作用，有力就有受力物体和施力物体，两者是同时存在的, 不分先后。在研究某物体时，我们把它叫做受力物体，对它作用的物体叫做施力物体。不是有生命的物体才能作为施力物体，施力物体和受力物体不是绝对的，在研究不同问题时，同一物体有时是受力物体，有时是施力物体。问题：用大小相等的力沿不同的方向拖动桌面上的书，书的运动一样吗？（3）、矢量性力是有大小和方向的物理量（矢量），力的大小可以用测力计或弹簧称测量，力的单位：牛顿符号N。叭到底有多大？1千克的物体受的重力是9.8No一斤是500克受到的重力是4.9No一木书大约是290到300克重约3N问题：力的作用效果有那些？举例说明。2.力的作用效果力可以使物体发生形变和运动状态发生改变（包括速度的大小和方向）。演示：关门时，在不同的地方施加不同方向和大小的力，产生的效果不一样，说明了力的作用效果与那些因素有关？3.力的三要素大小、作用点、方向问题：我们可以怎样把力的三要素完整的表示出来呢？4.力的图示和ZK意图例：一个重1507的物体静止放在水平地面上，叫学生上黑板上画出物体重力的图示和示意图。老师总结：力的图示：按一定的比例作出的带有箭头的线段。线段的长短代表力的大小，箭头的方向代表力的作用方向，箭头或箭尾代表力的作用点。有时只需要画出力的示意图，即只画出力的作用点和方向，表示这个物体在这个方向上受到了力。二、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冋地面。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。市于两者相差很小，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暈是1051。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，到其他星球表而也一样。⑵产生条件：是由于地球的吸引。3.重力的大小和方向提问：重力的大小可以用弹赞秤来测量，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：手捉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。问：以上的这种情况这样说对不对：悬绳的拉力就是重力？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iii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£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。•巩固训练（叫学生上黑板上画此图的重力示意图）①物体静止在水平桌面上，物体对水平桌面的压力（BD）A、就是物体的重力B、大小等于物体的重力GC、这压力是由于地球的吸引产生的D、这压力是竖直向下的②物体静止在斜面上，物体所受重力的方向如图所示，这样表示对吗？（请学生分析）4•重心（1）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。把物体的全部质暈集中到一点将不影响研允结果，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，跟物体的形状冇关。质量分布均匀的有规则形状的物体，其重心在此几何屮心上。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）质暈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。学牛动手找自己的不规则薄板的中心，并月•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彖。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血的大小等有关。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）一、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Z间以及运动电荷Z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对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英作用。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，所有接触力都是大暈原子、分子Z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。强作用力只在范围内有显著作用，弱作用力的作用范围不超过10一％!。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（包活质子、屮子）Z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。三、小结本节课在初屮知识的基础上学习了重力的概念、产生的条件以及重力与引力的区别。知道了重力大小的测量和用G=mg来确定，知道了重力的方向；学习了重心的概念，知道了与重心有关的因素及重心的确定方法。 板书设计§3.1重力基本相互作用一、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 教学反思本节课的应用主耍涉及力的概念、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而的能力，同时又为后而学习这种匀变速运动打下了基础 集体备课教案项目内容课题§3・2弹力修改与创新教学目标知识与技能：1、理解弹力的概念，知道弹力产生的原因和条件.2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，会分析弹力的方向，能正确画出弹力的示意图.3、理解形变概念，了解放大法显示微小形变.过程与方法：通过观察微小变化的实例，初步接触“放大的方法”情感态度与价值观：通过探究弹力与形变的关系以及数据的准确记录，培养学生锲而不舍的探究的精神和求真务实的科学精神。教学重、难点判断弹力的有无以及弹力的方向既是本节的重点，也是难点.正确画出物体所受弹力的示意图是突破难点的标志.教学准备弹簧、海绵、薄竹片、微小形变演示仪课型课时安排2课时 教学过程一、导入新课在运动场上跳远时要用踏跳板，撑杆跳高运动员的杆，都是利用他们弹性形变时的弹力，同学们还可以举出许多利用弹力得力子，谁来说？学生回答拉弓射箭、跳跳床、跳水踏跳板……那弹力是怎样产生的呢？二、新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标1、知道形变的概念2、理解弹力是因为形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用3、会判断弹力的方向4、知道形变的种类（二）学习目标完成过程1、弹力是怎样产生的？（1）实验演示：压缩弹簧、海绵、用手弯曲竹片观察到什么现象？学生：看到形状或体积改变老师：对，这就是形变。板书：物体的形状或体积的改变叫形变（2）被压缩的弹簧上放一黑板擦，放手，黑板擦被弹起；被弯曲的竹片上放一粉笔头，放手，粉笔头被弹起。提问：为什么黑板擦、粉笔头被弹起？引导学生回答：形变的物体要恢复原状，对和它接触的物体有力的作用，就被弹起。提问：如果粉笔头、黑板擦与形变物不接触，会受到这个力吗？引导回答：不接触一定不会受到这个力学生总结什么是弹力？板书：发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力°可见，弹力的产生需两个条件：直接接触并发生形变。2、任何物体都会发生形变实验操作：显示微小形变的装置向学生作一简单介绍。（1）入射光的位置不变，将光线经M、N两平面镜两次反射，射到一个刻度尺上，形成一光亮点。用力压桌面，同学会看到什么现象？ 学生：光点在刻度尺上移动?学生分析：桌面有了形变，使M、7平面镜的位置发生了微小的变化。总结：我们通常用眼看到一些物体发生形变，还有一些物体眼睛根本观察不到它的形变，比如一些比较坚硬的物体，但是这些物体都有形变，只不过形变很微小。所以，一切物体都在力的作用下会发生形成。3、弹力的方向一般情况下，凡是支持物对物体的支持力，都是支持物因发生形变而对物体产生弹力。所以支持力的方向总是垂直于支持而而指向被支持的物体。例1：放在水平桌面上的书书由于重力的作用而压迫桌面，使书和桌面同时发生微小形变，要恢复原状，对桌面产生垂直于桌面向下的弹力F”这就是书对桌面的压力；桌血由于发生微小的形变，对书产生垂直于书面向上的弹力F2,这就是桌面对书的支持力。学生分析：静止地放在倾斜木板上的书，书对木板的压力和木板对书的支持力。并画出力的示意图。结论：压力、支持力都是弹力。压力的方向总是垂直于支持面而指向被压的物体，支持力的方向总是垂直于支持面而指向被支持的物体。 引导学生分析静止时，悬绳对重物的拉力及方向。 引导得岀：悬挂物由于重力的作用而拉紧悬绳，使重物、悬绳同时发生微小的形变。重物由于发生微小的形变，对悬绳有竖直向下的弹力Fi,这是物对绳的拉力；悬绳由于发生微小形变，对物产生竖直向上的弹力F2,这就是绳对物体的拉力。结论：拉力是弹力，方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向。4、巩固训练（出示投影片）（1）画出下列各静止物体的弹力（接触面光滑） （2）师生共评：弹力的方向总跟接触的面垂直，面与面接触，点与面接触，都是垂直于血；点与点的接触要找两接触点的公切血，弹力垂直于这个共切血指向被支持物。强调：象B图中，斜面与球间有无弹力？对小球状态进行分析：如果小球受到斜而弹力，小球在水平方向上不会静止,会向右运动。由此可判定小球不受斜面的弹力。这是判定相接触的物体间是否有弹力得基本方法，说明两接触物体接触但没有发生形变。5、形变的种类请同学阅读代，看形变的种类有哪些，举例说明。学生：形变分为拉伸形变、弯曲形变、扭转形变。比如弹簧的伸长或缩短为拉伸形变，弓、跳板的形变为弯曲形变，金属丝被扭转为扭转形变。总结：产生弹力的大小与形变程度有关，形变程度越大，产生的弹力就越大。三、小结1、弹力产生的条件2、弹力方向的确定 （2）师生共评：弹力的方向总跟接触的面垂直，面与面接触，点与面接触，都是垂直于血；点与点的接触要找两接触点的公切血，弹力垂直于这个共切血指向被支持物。强调：象B图中，斜面与球间有无弹力？对小球状态进行分析：如果小球受到斜而弹力，小球在水平方向上不会静止,会向右运动。由此可判定小球不受斜面的弹力。这是判定相接触的物体间是否有弹力得基本方法，说明两接触物体接触但没有发生形变。5、形变的种类请同学阅读代，看形变的种类有哪些，举例说明。学生：形变分为拉伸形变、弯曲形变、扭转形变。比如弹簧的伸长或缩短为拉伸形变，弓、跳板的形变为弯曲形变，金属丝被扭转为扭转形变。总结：产生弹力的大小与形变程度有关，形变程度越大，产生的弹力就越大。三、小结1、弹力产生的条件2、弹力方向的确定 :人形变的种类四、作业练习二、3、4、53.2弹力（2）3、对“胡克定律”的学习教师活动：指导学生进行实验研究，从感性认识出发，上升到理性认识。学生活动：学生实验探究，讨论交流，得岀结论。点评：感受弹簧弹力的大小与弹簧形变的关系。教师活动：利用传感器，通过计算机实时测量，处理试验数据，分析买验结果。学生活动：学生观察思考，通过计算机演示物理量之间的关系。点评：实验研究一一胡克定律，使学生了解科学的研究问题的方法。教师活动：指导学生如何对数据进行处理（利用图彖处理），如何分析图象找出规律。学生活动：学生讨论交流，总结现津，得出结论。点评：培养学生进行数据分析、探索和寻找数据之间的关系，发现物理规律的能力。教师活动：指导学生做Fx图象，利用数学知识确定尸和/的关系，找出物理规律。学生活动：学生利用用实验数据做图象，进一步体验用图彖处理数据的方法。点评：掌握用图象处理实验数据的方法。注意事项：1.本实验要求定量测量，因此要尽可能减小实验误差。标尺要竖直且紧靠指针以减小读数带来的误差，每次改变悬挂钩码个数后，要待系统稳定后再读数。2.实验屮所提供的米尺精确度为1mm,应估读一位。3.弹簧组的说明书己经说明每个弹簧的弹性限度，注意不要超过它的弹性限度使用。通过以上实验能得出什么结论？胡克定律：在弹性限度内，弹性物体的弹力和弹性物体的伸长（或压缩）的 氏度成正比，即F=kx,其中R是劲度系数，单位是N/m。例题：有一根弹簧原长为厶=0・15血，在下面挂上0.5Kg的重物后长度变成了18cm,求弹簧的劲度系数。解答：已知弹簧的原长为厶=0.15加，后来的长度为L=O.18m,弹簧的弹力为5N,伸长量为x=O.O3m,由胡克定律F=kx可知，=—=166.7N/s.X说明：不同材料的弹簧劲度系数是不一样的，同一种材料的弹簧形状和长度不相同时，其劲度系统也是不一样的。训练：竖直悬挂的弹簧下端，挂一重为4N的物体时弹簧长度为12cm;挂重为6N的物体时弹簧长度为13cm,则弹簧原长为cm,劲度系数为N/s。解析：弹簧上悬挂物体时弹簧在伸长，由胡克定律可知：弹簧的拉力与弹簧的伸长量成正比，即F=kx,其中R为劲度系数，X在数值上等于伸长后总长度减去原长厶），即兀=厶—厶，改变悬挂重物的重力，伸长量变化，这样可以列岀两个方程，通过方程组可求出弹簧原长和劲度系数。设弹簧的原长为厶，劲度系数为力，设挂G,=4N的重物时弹簧的长度为厶，挂G2=6N的重物吋弹簧的长度为厶，则厶=l3cm,L2=\3cm,由胡克定律得：+厶）G2=£（厶-厶）代入数据解得：厶=i0cm,k=2O0N/m课堂小结：在弹力的教学过程中，在这样几个难点需要突破，一是任何相接触的物体间都可能有弹力，弹力的产生条件是接触并且有形变，但是有些物体的形变量很小，不容易观察到，就会使学生产生这样的疑问：这种情况下弹力到底有没有？例如物体放在桌面上，压力和支持力不通过形变來判断，解决这个问题的方法是微小形变的演示，通过演示，使学生确信任何两个接触的物体间都可以有弹力。另外一个难点是弹力有无的判断，解决这个问题可以用假设判断的方法，不仅让学生知道判断的访求，更应该让学生学会这些方法的迁移，例如假设的判断方法，也可以用到摩擦力的有无的判断中去。一般弹力大小的判断要根据 物体的实际情况判断，而弹簧弹力的判断可以根据胡克定律进行判断，让学生通过实验“发现”胡克定律，在发现屮锻炼探究物理规律的能力。板书设计§3.2弹力1.弹性形变和弹力弹性形变：在外力停止作用后，能够恢复原状的形变.非弹性形变：在外力停止作用后，不能恢复原状的形变.弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，会对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力.弹力产生的条件：①物体间直接接触；②物体发生弹性形变.2.几种弹力：支持力、拉力3.胡克定律胡克定律：在弹性限度内，弹性体的弹力和弹性体伸长（或缩短）的长度成正比，即F二kx,英屮k是劲度系数，单位N/m.教学反思本课的设计采用了课前发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上老师通过举例子、做演示实验，体会弹力的存在性，进而能够说出弹力的产生条件，能够对简单的受弹力情况进行分析，最后进行当堂检测，课后进行延仲拓展，以达到提高课堂效率的目的。