资源简介

3.1《 重力与弹力》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版高中物理必修第一册（2019版） 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第一册第三章“相互作用——力”的第一节，是力学知识体系的奠基性内容。教材从生活实例出发，系统介绍重力的产生、大小、方向和作用点（重心），以及弹力的形成条件、方向判断和胡克定律。重力作为自然界中最常见的力，是学生理解受力分析的基础；弹力则为后续学习摩擦力、牛顿定律及弹簧振子等打下关键基础。本节内容强调“力是物体间的相互作用”这一核心观念，注重模型建构（如重心、形变）与实验探究，体现了从现象到本质、从定性到定量的认知逻辑。
学情分析
高一学生对“重物有重量”“弹簧能被拉长”有丰富的生活经验，但对力的本质理解模糊，常将“质量”与“重力”混淆，认为“没有接触就不会有力”。学生虽在初中接触过重力和弹力，但缺乏系统性和深度，尤其对重心的位置判断、弹力的方向确定及胡克定律的定量关系掌握不牢。此外，学生在受力分析时易遗漏弹力或误判方向。教学中需通过实验直观展示形变，借助生活情境深化概念理解，利用数学工具建立定量关系，逐步构建科学的“力”的认知框架。
课时教学目标
观察现实世界
1. 能列举生活中重力与弹力的实例，识别其作用效果（如物体下落、弹簧压缩）。
2. 能通过实验观察微小形变，理解弹力产生的条件是“接触且发生弹性形变”。
思考现实世界
1. 能运用等效替代思想理解重心概念，分析不同形状物体的重心位置。
2. 能根据物体形变方向判断弹力方向，掌握“压力垂直于支持面”“拉力沿绳收缩方向”等规律。
表达现实世界
1. 能用公式G=mg计算重力大小，用F=kx表达弹力与形变量的关系。
2. 能规范画出物体所受重力与弹力的示意图，为受力分析奠定基础。
科学思维与探究实践
1. 能设计实验探究弹簧弹力与伸长量的关系，绘制F-x图像并得出胡克定律。
2. 能在真实情境中（如悬挂、支撑、挤压）分析弹力的存在与方向，建立物理模型。
教学重点、难点
重点
1. 重力的三要素：大小（G=mg）、方向（竖直向下）、作用点（重心）。
2. 弹力的产生条件（接触+弹性形变）及方向判断方法。
难点
1. 理解“重心是重力的等效作用点”，并能分析不规则或空心物体的重心位置。
2. 判断复杂情境中弹力的方向，尤其是接触面为曲面或多个物体相互挤压时。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习法
教具准备
多媒体课件、弹簧测力计、不同质量钩码、橡皮筋、激光笔、平面镜、玻璃瓶、海绵、小球、直尺、三角板
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：力从何来
【5分钟】 一、创设生活情境，引发认知思考 （一）、播放视频片段：
展示瀑布倾泻、苹果落地、蹦极跳跃、撑杆跳高四个场景，画面定格在“水向下流”“苹果加速下落”“橡皮绳拉伸”“撑杆弯曲”等关键瞬间。
提问：这些现象中，是什么“东西”让物体运动状态发生改变？这个“东西”来自哪里？
引导语：古人说“天倾西北，故日月星辰移焉；地不满东南，故水潦尘埃归焉。”这是一种想象。今天，我们用科学的眼光看——是“力”在起作用。本章我们将系统学习“力”。
（二）、提出核心议题：“看不见的力，如何被感知？”
演示1：手持小球静止，松手后小球下落。
提问：小球为什么会下落？这个“向下拉”的力是谁施加的？
演示2：将弹簧测力计挂上钩码，指针下移。
提问：弹簧为什么伸长？谁在“拉”它？
过渡语：力虽无形，却可通过效果感知。今天，我们就从最常见的两种力——重力与弹力，开始探索。 1. 观看视频，感知力的存在。
2. 观察实验现象，提出猜想。
3. 思考力的来源与作用效果。
4. 激发探究重力与弹力的兴趣。
评价任务 情境理解：☆☆☆
现象观察：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
设计意图 通过自然与运动场景的视觉冲击，让学生直观感受力的普遍存在。以“力从何来”为驱动性问题，激发探究欲望。通过两个简单演示实验，引导学生关注力的作用效果（改变运动状态、使物体形变），为后续定义力和分析力的性质做铺垫，实现从生活经验到物理概念的过渡。
概念建构：重力探秘
【12分钟】 一、定义重力，明确三要素 （一）、揭示重力本质
板书：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力（gravity）。
强调：重力的施力物体是地球，受力物体是地面附近的任何物体。
提问：重力大小与什么有关？展示不同质量的钩码，用弹簧测力计测量其重力。
引导学生记录数据：m=0.1kg，G=1.0N；m=0.2kg，G=2.0N……
发现规律：G ∝ m，比值约为10 N/kg。
引出公式：G = mg，其中g为重力加速度，g≈9.8m/s ，方向竖直向下。
（二）、探究重心概念
提问：重力作用在物体的哪个点？
演示：用细线悬挂薄板状物体（如三角形硬纸板），画出悬线延长线；换另一点悬挂，再画线，两线交点即重心。
说明：重心是重力的等效作用点，形状规则、质量分布均匀的物体，重心在几何中心。
举例：球体在球心，方形在对角线交点。
提问：空心球的重心在哪里？均匀圆环呢？
引导得出：仍在几何中心，可能不在物体上。 1. 理解重力的定义与来源。
2. 观察测量数据，发现G与m关系。
3. 掌握G=mg公式及g的取值。
4. 理解重心概念，判断简单物体重心。
评价任务 概念理解：☆☆☆
数据分析：☆☆☆
模型判断：☆☆☆
设计意图 通过实验测量建立G与m的定量关系，强化科学探究能力。利用悬挂法直观展示重心的确定方法，帮助学生理解“等效作用点”的抽象概念。通过反例（空心球、圆环）打破“重心必在物体上”的误区，提升思维的严谨性。
实验探究：弹力之源
【15分钟】 一、感知形变，理解弹力条件 （一）、放大微小形变
演示“激光反射法”：将激光笔固定，光束射向贴在玻璃瓶上的小平面镜，再反射到远处墙面上。用手挤压瓶身，光点明显移动。
提问：瓶子是否发生了形变？虽然肉眼难见，但激光放大了这一变化。
结论：只要物体发生弹性形变，就会产生弹力。
板书：弹力产生的条件——①直接接触；②发生弹性形变。
（二）、判断弹力方向
展示多种情境：
1. 书本放在桌面上：桌面发生微小向下形变，产生向上的弹力（支持力）。
2. 小球压在斜面上：斜面被压缩，弹力垂直于斜面向上。
3. 绳子悬挂物体：绳子被拉长，产生沿绳向上的弹力（拉力）。
总结规律：弹力方向总是与施力物体形变方向相反，且垂直于接触面或沿绳收缩方向。
二、探究胡克定律 （一）、设计实验方案
提供弹簧、钩码、刻度尺，引导学生设计实验：
1. 测弹簧原长L ；
2. 挂不同质量钩码，记录总长L，计算伸长量x=L-L ；
3. 记录对应弹力F=G=mg。
（二）、数据处理与规律发现
组织学生分组实验，记录6组数据，绘制F-x图像。
提问：图像形状如何？说明F与x是什么关系？
引导得出：F-x图像为过原点的直线，说明F∝x，即F=kx（胡克定律）。
k为劲度系数，单位N/m，反映弹簧“软硬”程度。 1. 观察激光实验，感知微小形变。
2. 分析多种情境，归纳弹力方向。
3. 分组实验，测量数据并绘图。
4. 分析图像，得出胡克定律。
评价任务 实验操作：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图 通过“激光放大”实验突破“无形变无弹力”的认知障碍，深刻理解弹力的产生机制。结合多种接触情境归纳方向判断方法，提升模型应用能力。通过自主探究胡克定律，经历“提出问题—设计实验—收集数据—分析图像—得出结论”的完整科学过程，培养探究实践能力。
应用深化：力的表达
【10分钟】 一、规范画出力的示意图 （一）、示范重力与弹力作图
出示例题：一个木块静止在水平桌面上。
引导学生分析：
1. 木块受重力G，方向竖直向下，作用点在重心；
2. 桌面受压发生形变，对木块施加向上的支持力N；
3. 两力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
教师在黑板上规范画出受力示意图，标注G和N。
（二）、分析复杂情境
出示练习：小球静止在光滑半球形碗底。
提问：小球受哪些力？弹力方向如何？
引导：碗对小球的支持力垂直于接触面（即沿半径指向球心）。
再出示：两个木块叠放，分析上下木块所受弹力。
强调：弹力是接触力，必须有接触才可能有弹力。 二、计算弹力大小 （一）、应用胡克定律
例题：一弹簧原长10cm，劲度系数200N/m，挂上2kg物体后伸长多少？
解：F=G=mg=20N，由F=kx x=F/k=20/200=0.1m=10cm。
总长L=20cm。
变式：若弹簧被压缩5cm，弹力多大？F=kx=200×0.05=10N。 1. 学习受力分析的基本步骤。
2. 判断复杂情境中的弹力方向。
3. 规范画出重力与弹力示意图。
4. 应用胡克定律进行简单计算。
评价任务 模型构建：☆☆☆
作图规范：☆☆☆
公式应用：☆☆☆
设计意图 通过典型例题示范，教会学生规范作图，为后续受力分析打下坚实基础。通过碗底小球、叠放木块等情境，提升弹力方向判断能力。结合胡克定律进行计算，实现从定性到定量的跨越，增强知识应用能力。
当堂检测：技能闯关
【8分钟】 一、基础辨析：概念理解 （一）、出示选择题
1. 关于重力，下列说法正确的是（ ）
A. 重力就是地球对物体的吸引力
B. 重力方向总是垂直向下
C. g=9.8N/kg表示1kg物体重9.8N
D. 重心一定在物体上
引导分析：A错——重力是引力的一个分力；B错——应为“竖直向下”；C正确；D错——如圆环。
答案：C
二、综合应用：图像与计算 （一）、出示实验题
某同学探究弹簧弹力与伸长量关系，得到下表数据：
F(N): 0, 2, 4, 6, 8
x(cm): 0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
(1) 画出F-x图像；(2) 求劲度系数k。
引导：图像为直线，斜率k=ΔF/Δx=2N/1cm=200N/m。 1. 独立完成选择题。
2. 分析选项，排除错误。
3. 绘制F-x图像。
4. 计算劲度系数k。
评价任务 概念辨析：☆☆☆
图像绘制：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
设计意图 通过精选练习检测学生对重力、弹力核心概念的理解，特别是易错点（如g的含义、重心位置）。通过实验数据题考查图像处理与计算能力，体现“做中学”的理念，巩固探究成果。
课堂总结：升华认知
【2分钟】 一、情景化总结：力的诗篇 （一）、回顾学习历程
今天我们触摸了两种“看不见的力”：
重力——地球母亲温柔的怀抱，将万物牵引；
弹力——物体间默契的回应，形变中积蓄着力量。
我们用激光看见了无形的形变，用弹簧测量了力的大小，用重心找到了力的“支点”。
（二）、升华科学哲理
泰戈尔说：“天空没有翅膀的痕迹，但我已飞过。”力虽无形，却留下运动的轨迹、形变的印记。愿你们学会用科学的眼睛，看见世界的“看不见”，感受物理的诗意与力量。 1. 回顾重力与弹力的核心要点。
2. 理解力的无形与可观测性。
3. 感受物理学习的美感。
4. 树立科学探索的信心。
评价任务 知识整合：☆☆☆
思维提升：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“情景化+升华式”总结，将物理知识赋予诗意表达，增强课堂感染力。引用泰戈尔诗句，强调“无形之物亦有迹可循”的科学思想，引导学生超越表象，洞察本质，激发对物理学科的深层热爱。
作业设计
一、基础巩固：概念与计算
1. 一个质量为5kg的物体，所受重力为多少？若将其带到月球（g月=1.6m/s ），重力变为多少？
2. 一弹簧劲度系数为300N/m，原长15cm。当受到60N拉力时，伸长量是多少？总长度是多少？
二、能力提升：受力分析
3. 如图所示，小球静止在光滑斜面上，斜面倾角为30°。画出小球所受重力与支持力的示意图，并说明支持力方向。
4. 两个质量分别为m =2kg、m =3kg的木块叠放在水平地面上，分析m 和m 各自所受的弹力，并计算地面支持力大小。
三、拓展探究：生活应用
5. 查阅资料，了解生活中哪些装置利用了胡克定律（如体重秤、减震器、圆珠笔）。选择一种，简述其工作原理，并估算其弹簧的劲度系数数量级。
【答案解析】
一、基础巩固
1. G地=mg=5×9.8=49N；G月=5×1.6=8N
2. x=F/k=60/300=0.2m=20cm；L=15+20=35cm
二、能力提升
3. 重力竖直向下，支持力垂直于斜面向上
4. m 受重力G =20N、m 支持力N =20N；m 受重力G =30N、m 压力N =20N、地面支持力N=50N
板书设计
3.1 重力与弹力
【左侧】
一、重力 G
1. 来源：地球吸引
2. 大小：G=mg
3. 方向：竖直向下
4. 作用点：重心（等效点）
【右侧】
二、弹力 F
1. 条件：接触 + 弹性形变
2. 方向：与形变方向相反
→ 压力⊥支持面，拉力沿绳
3. 大小：F=kx（胡克定律）
k：劲度系数（N/m）
教学反思
成功之处
1. 激光放大微小形变实验效果震撼，学生深刻理解“有接触未必有弹力，有形变才有弹力”。
2. 学生分组探究胡克定律，动手能力强，数据处理与图像绘制能力得到锻炼。
3. 通过悬挂法找重心，直观生动，突破“重心必在物体上”的迷思。
不足之处
1. 部分学生在受力分析时仍遗漏支持力或误判方向，需加强变式训练。
2. 对“竖直向下”与“垂直向下”的区别强调不够，个别学生仍混淆。
3. 实验时间稍紧，部分小组未能完成全部数据采集，需优化实验流程。

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