资源简介

1．力 重力
★教材分析
本节内容具有承接初中物理力学知识，开启高中力学学习的作用。其中施力物体与受力物体的分析、力的作用效果、力的三要素、力的图示法与力的示意图等内容是力学的基础性知识。重力是物体受到的最基本的力，对重心知识的学习丰富了对重力的认识，该过程中所采用的实验探究和科学思维方法，是物理研究的基本方法。
本节内容主要包括“力”和“重力”两个主题。
与“力”有关的知识：什么是力？力的作用效果有哪些？力的三要素、力的图示法与力的示意图、常见力的名称。对该部分内容，教材通过情景呈现与问题引导的方法，有助于帮助学生与初中物理所学知识进行衔接，并对力的图示法进行示例讲解，有助于学生掌握作图的方法。
有关“重力”知识：重力的定义、重力的大小（G=mg）、方向（竖直向下）、作用点（重心）、重力的测量。教材对“重心”的编排，突出了实验在学习中的应用。对于“重力的测量”，教材介绍了实验室以及日常生活中常用的测量工具，提出了关于区分质量测量与重量（重力）测量的辨别问题。
★学情分析
1．心理及思维特点：高一学生好奇心强，形象思维逐步向逻辑思维发展。
2．知识基础：初中学过了力的概念、重力的大小和方向、二力平衡等知识。
3．认知困难：欠缺精确研究的习惯，抽象思维能力比较薄弱。
★教学目标
1．物理观念。
（1）知道力是物体与物体之间的一种相互作用。力对物体的作用效果是可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态。力是矢量，其大小、方向、作用点称为力的三要素。力的图示和示意图是用来形象描述力的方法。
（2）知道重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。知道重力大小与物体质量的关系：G=mg。知道重力方向是竖直向下的。重心是物体重力的作用点，其位置与物体的形状和质量分布均有关。重力的大小可以通过弹簧测力计进行测量。
2．科学思维。
（1）通过具体的问题情境，引导学生联系前认知经验，在讨论交流中培养学生知识关联与知识建构的科学思维习惯。
（2）通过力的图示法的学习，培养学生运用数学方法解决物理问题的意识和能力。
（3）在重心概念的学习中，通过实验寻找重心，分析不同物体重心分布的特点，培养学生分析归纳的能力，领会等效替代法、对称法等科学思维方法。
3．科学探究。
通过对薄板状物体重心的寻找，培养学生科学探究的意识和能力。
4．科学态度与责任。
通过问题讨论、规范作图、实验操作等环节，培养学生严谨的科学态度。
★教学重点
1．力概念的基本知识。
2．力的图示法。
3．重心。
★教学难点
重心概念的理解。
★教法与学法
讨论交流、对话教学、实验探究。
★教具准备
多媒体教学设备、自制教具（不同规格的薄板）等。
★教学过程
师：在自然现象和日常生活中，普遍存在着与力有关的现象。在高中阶段，力学问题将是我们重点研究的核心问题。
一、力
师：在初中阶段，我们对力已经有了初步的了解。请仔细观察三幅图片，回答所提问题。
生：图（a）中，跳板发生了形变，使跳板对运动员有作用力；图（b）中，运动员通过刷冰使接触面更光滑，减小冰壶受到的滑动摩擦力，从而达到控制其运动情况的目的；图（c）中由于磁铁对铁球有吸引力，此力使铁球偏离了竖直方向。
设计意图：通过情境设置，唤醒学生的力学前认知。
师：请围绕教科书“讨论交流”中的四个问题进行小组讨论，形成结论后进行汇报。
生：（1）力是物体对物体的作用；（2）常见的力有：重力、弹力、摩擦力、磁力、压力、支持力、拉力、动力、阻力、分子间的力、电荷间的力等；（3）力的作用效果是可以使物体发生形变，也可以改变物体的运动状态；（4）形象表示力的方法：力的图示法。
师：除了这几个问题之外，你还能从前面的三幅图中读出与力有关的哪些信息？
生：力的作用是相互的，有相互作用的两个物体之间可以不相互接触。
师：接下来我们就一起继续深入讨论几个问题。
问题1：你认为力能离开物体独立存在吗？
请分析：图（a）中使跳板弯曲的力的施力物体和受力物体，图（b）中影响冰壶运动的摩擦力的施力物体和受力物体，图（c）中使铁球偏离竖直方向的力的施力物体和受力物体。
教师总结：力不能离开施力物体和受力物体而独立存在（力的物质性），一个力总是联系着两个物体，施力物体和受力物体同时存在、同时作用（力的相互性），所以说力是物体与物体之间的一种相互作用。
问题2：请你分析三幅图中，对物体产生作用效果的力是该物体施加的力，还是它受到的力？还是两种情况都有？例如：使跳板发生形变的力是跳板施加的还是它受到的力？
教师总结：由于使物体形变或改变其运动状态的力是其受到的力，所以我们在对物体进行研究时，关心的是其受到的力，所以要进行受力的分析。
板书：1．定义：力是物体与物体之间的相互作用。
2．力对物体的作用效果：
（1）使物体的运动状态发生改变——速度的改变。
（2）使物体发生形变。
问题3：影响力的作用效果的因素有哪些？你能举例说明吗？
生：力的作用效果与力的大小、方向和作用点都有关（举例略）。
师：力的大小、方向和作用点称为力的三要素。在初中，我们学习过通过图示的方法可以形象地表示力。现有一只放在水平地面上的木箱，受到水平方向30N的推力。请一位同学在黑板上画出该力的图示。
(
O
F=
30N
)
学生在黑板上画出后，教师组织学生进行评价：
（1）方向如何体现？
（2）作用点如何体现？
（3）大小如何表示？
师：采用什么方法可以实现直接从箭头长度准确判断出力的大小？
学生讨论，借助地图上比例尺的做法，画图前设定一个表示力的大小的标度，按照这个标度来准确画出表示力的线段的长度，这样就能实现用长度准确表示力的大小了。
教师总结：力是矢量。我们用一条带有箭头的有向线段表示力，线段按照一定的比例（标度）画出，线段长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。这种精准表示力的方法叫作力的图示法。
板书：3．力的三要素：大小、方向、作用点。单位：牛顿（N）。
4．力的图示和示意图。
活动：（1）教师板演用力的图示法画力。
（2）学生训练：如图所示，物体A对B的压力是20N，试画出这个力的图示。
(
A
B
)
(
F
)师：许多情况下，我们并不需要准确表示力的大小，只需要关注力的方向，例如在对物体进行受力分析的时候，这种情况下用力的示意图就可以了。例如，一物块静止在斜面上，受到的支持力为10N，如图所示用力的示意图就可以表示这个力的情况了。
设计意图：怎样表示一个力？这是教学的重点。学生初中学过表示力的方法，课堂上通过教师的提问和学生的黑板演示，发现学生在认知上存在的缺陷。最后，师生共同辨析，进一步规范力的表示方法。
问题4：试画出冰壶向前滑动时受到摩擦力的示意图，并分析这个力对冰壶运动起什么作用。
教师总结：在力学范围内常见的力有重力、弹力、摩擦力。其中重力为非接触力，弹力、摩擦力是接触力。后面的学习中我们还会见到拉力、压力、支持力、阻力等不同名称的力，实质上，它们是上述三种力在不同作用效果时的另一种称谓。
板书：5．力的命名
（1）按照力的性质来命名的力：重力、弹力、摩擦力、万有引力、分子力、电磁力等。
（2）按照力的作用效果命名的力：拉力、压力、支持力、阻力等。
介绍几种生活中的测力工具。
板书：6．力的测量：弹簧测力计。
二、重力的大小和方向
师：为什么熟了的苹果会落向地面？举例说明生活中物体下落是一种普遍现象（瀑布、下落的树叶、投出去的篮球、积满灰尘的汽车、对高空抛物的警示等）。这些落体现象都与物体受到的重力有关。初中阶段，我们已经学习过一些关于重力的知识，图中是人在测量物体重力时的一幅画面，下面就先围绕这几个问题来讨论交流。
问题1：什么是重力？
问题2：重力的方向如何？
问题3：如何测量重力？
生：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。
师：图中物体重力的施力物体是谁？如何计算物体的重力？
生：地球表面上物体所受到的重力的施力物体都是地球，重力的大小与质量成正比：
G=mg
教师介绍重力加速度g，指导学生回顾自由落体运动加速度的有关介绍，让学生体会在不同区域重力加速度略有不同，一般情况下，我们取g=9.8N/kg。
问题分析：在北京称105N重的棉花，到赤道上称仍然是105N，试问棉花是受潮了还是变干了？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）
师：那么，重力的方向呢？
生：重力的方向竖直向下。
活动：（1）请同学们画出教科书图3-1-4中物体受重力的示意图。
（2）画出物体置于水平面上、斜面上时受到重力的示意图。
板书：1．产生：物体的重力是由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。
2．大小：G=mg，通常情况g=9.8m/s2。
3．方向：竖直向下。
活动：请你利用一根细线和手边物体，检测一下你所使用的课桌腿是否处于竖直方向？
师：建筑工人在施工时常用什么简便的方法判断墙体是否竖直？
师：由于重力的方向总是竖直向下，与水平面成垂直关系，故挂有重物的细线，静止时总是沿竖直方向。利用这个特点可以制成重垂线，建筑工人可以用它来检查墙体是否竖直。
设计意图：增加实践活动环节，培养学生理论应用的能力。
三、重心
师：回顾前面所画的重力示意图中，画重力时的这个作用点是什么？
生：这是物体的重心，是物体重力的作用点。
活动：找重心。
师：给你一块均匀的薄的三角形状的硬纸板，请你猜猜该三角板的重心大概在哪里，再设计一个实验方案来验证。
生1：猜想重心大概在三角板内部中心的位置。可以用一个手指支撑在该位置，如果此三角板能保持平衡，说明重心就在该位置。
师：你的原理是什么？
生1：三角板如果能静止不动，说明三角板受到重力和手指的支持力是一对平衡力，这两个力必然处于同一条直线上。
师：大家再讨论一下，这个方案有没有漏洞。
生2：这个方法只能说明指尖处于过重心的竖直线上，还需要验证出重心就在三角板面上才可以说指尖的位置就是重心处。
师：若再给你一根细线，能不能通过实验判断重心是否处于板面上？
学生活动，用如图所示悬挂法判断，若细线静止时其延长线恰好处于三角板平面内，即说明了重心就在板面上。
师：能不能采用细线悬挂的方法，准确地把三角板的重心找出来？
生：用一根细线在三角板的某个位置悬挂三角板，使之处于静止状态，在板面上画出此时细线在板面上的延长线，根据二力平衡知识，重心一定处于这条直线上。接着在三角板另一个位置再用细线悬挂该板，再在板面上画出此时细线在板面上的延长线，重心也一定处于这条直线上。两条直线的交点就是三角板重心的位置。
学生活动：用二次悬挂的方法找三角板的重心。将该三角纸板剪成两个不同形状的纸板，再找一找它们各自的重心。
师：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，其他地方没有受到重力？
生：不是的，三角板各部分都会受到重力。
师：你如何理解物体的重心？
生：将物体各部分的重力等效为作用在一点，这个等效作用点就是物体的重心。
师：是的。
板书：1．定义：重力的等效作用点叫重心。
设计意图：学生很难理解重心是将物体各部分的重力等效作用到一起时的位置。教学中，安排学生对三角板重心位置进行猜想、实验验证，接着再将三角板剪开，继续寻找新的重心位置。学生获得了对物体及物体不同部分重心的具体认识，有助于理解重心的概念。
教师出示并介绍不同形状薄板状物体的重心位置：质量分布均匀的矩形、圆形、不规则形状的重心，质量分布不均匀的矩形薄板的重心。
师：你们有没有发现物体的重心位置与哪些因素有关？
生：与形状和质量分布情况都有关系。质量分布均匀的物体，如果具有对称的几何形状，重心处于几何中心处；质量分布不均匀的物体，重心往往偏于较重的部分。
思考：图中装有货物的汽车重心处于图示位置，若将所装载货物的摆放方式进行如图所示的更改，汽车的重心会如何变化？
教师介绍利用重心的实例。
板书：2．影响重心的因素：质量分布和形状。
教师总结：通过上面的讨论分析得出：
①质量分布均匀、形状规则的物体，重心在物体的几何中心。
②质量分布不均匀的物体，重心跟质量分布及物体形状都有关。
③重心可能在物体上，也可能在物体之外。
四、重力的测量
师：我手上有一个钩码，请你选择一个测量工具测出它的重力。可选工具：弹簧测力计、天平。
选一个学生到黑板前演示，教师提问弹簧测力计的使用注意事项，强调要竖直悬挂钩码以及静止时再读数等细节。
教师介绍生活中常用的几种测力计（原理及读数），并分析电子秤的示数用质量形式表示的原理。
设计意图：由生活中到处都有重力的应用，衍生出测重力的仪器。教师对仪器分别进行介绍，引导学生养成观察生活，并能运用所学知识解释现象和解决问题的能力。

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