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2019-2020年高中物理 重力 基本相互作用教學(xué)設(shè)計 新人教版必修1 本章講述的是關(guān)于“力”的基礎(chǔ)知識，是學(xué)習(xí)靜力學(xué)的基礎(chǔ)和準(zhǔn)備.內(nèi)容包括重力、彈力、摩擦力、力的合成、力的分解.本章內(nèi)容與初中學(xué)過的有關(guān)力學(xué)知識聯(lián)系密切，是初中知識的擴展和深化，是今后學(xué)好其他力學(xué)知識的基礎(chǔ). 所謂基礎(chǔ)性，就是要為學(xué)習(xí)力學(xué)知識打下扎實的基礎(chǔ).從知識方面來說，就是理解力的初步概念，理解重力、彈力、摩擦力產(chǎn)生的條件和特性，會進行力的合成和分解.從運用方面說，是初步熟悉對一個物體的受力分析，會畫出正確的受力圖. 本章具有預(yù)備性，不論在知識上和運用上都要有一個“度”.比如在本章第二節(jié)提到：“用懸繩掛著的靜止物體，用靜止的水平支持物支持的物體，它們對豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫?，大小等于物體受到的重力.”在這一節(jié)就不要求從道理上把這一論斷說清楚，可先作為事實接受下來，講過牛頓第三定律后再解決.再比如靜摩擦，要想一開始就把問題講深講透，企圖學(xué)生能夠處理比較難的有關(guān)問題，可以說是“拔苗助長”，是不可能的. 關(guān)于滑動摩擦力，教材中雖然提到“阻礙相對滑動”“跟物體的相對運動的方向相反”，但舉例只限于受滑動摩擦力的物體相對于另一靜止物體(相對地面靜止)的情形.一開始不宜涉及兩物體都相對于地面運動的情形.關(guān)于滑動摩擦力的大小計算，介紹動摩擦因數(shù)時應(yīng)強調(diào)該因數(shù)無單位，與相互接觸的兩個物體的組成材料及接觸面的光滑程度有關(guān)，而與其他因素?zé)o關(guān)，動摩擦因數(shù)一般情況下小于1. 靜摩擦力是個難點，更要注意要求適當(dāng).關(guān)于靜摩擦力的方向，只限于容易判斷相對運動趨勢方向的情形.關(guān)于靜摩擦力的大小，只限于可應(yīng)用二力平衡求解的簡單情形.這里不宜涉及靜摩擦力是阻力還是動力的問題. 力的分解也是本節(jié)課的難點，首先，在沒有條件限制下，一個合力的分力有無數(shù)組解;其次是如何確定條件來對力進行分解.這里有兩種方法：一是根據(jù)力的實際效果確定兩個分力的方向從而確定兩個分力;另一種是正交分解的方法.前一種是從力的實質(zhì)上對力進行分解，后一種方法卻更簡單，更能解決較復(fù)雜的問題. 本章共5節(jié)課，建議安排8課時，各課時安排建議如下： 1 重力 基本相互作用 2課時 2 彈力 1課時 3 摩擦力 3課時 4 力的合成 1課時 5 力的分解 1課時 1 重力 基本相互作用 整體設(shè)計 力學(xué)知識是整個物理學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，本節(jié)課對于建立清晰的力概念以及力的運算起著至關(guān)重要的作用.本節(jié)主要包括：力的概念、力的矢量性及力的圖示、重力、四種基本相互作用. 1.力的概念：物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化及物體發(fā)生形變是有原因的，是由于其他物體和該物體發(fā)生了相互作用，這種作用稱為力.認(rèn)識力、研究力，都要從力的作用效果入手.力離不開物體，每一個力都對應(yīng)著一個受力物體和一個施力物體，僅有受力物體和僅有施力物體的力是不存在的，力的作用是相互的. 2.力的矢量性及力的圖示：影響力的作用效果的因素不僅有力的大小，還有力的方向及作用點，所以力是矢量，將力的大小、方向、作用點稱為力的三要素，今后分析研究一個力,不僅要明確它的產(chǎn)生條件，還要明確力的三要素，描述、表示力也要抓住這三條，所以在力的圖示中為了讓線段的長度表示力的大小必須先規(guī)定標(biāo)度，為了表示方向必畫箭頭. 3.重力：重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，重力的施力物體是地球，要明確重力的普遍性，地面附近的一切物體不管處于靜止還是各種運動狀態(tài)，不管是否受到其他力的作用，它總是受到重力，而且重力的方向總是豎直向下，其大小G＝mg，由于地球不同位置g不相同，所以同一物體在地球不同位置所受重力并不總是相同. 關(guān)于重力的測量，要明確測力計的讀數(shù)，并不是測量了重力本身，而是根據(jù)處于靜止?fàn)顟B(tài)的物體對水平支持物的壓力或?qū)ωQ直懸繩的拉力的大小等于物體所受的重力來測量的. 4.四種基本相互作用 引力相互作用、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用，讓中學(xué)生了解這四種作用，同時用來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、探索物理問題的興趣. 教學(xué)重點 “重力的三要素”的分析過程是重點，其研究過程和方法也是為其他力學(xué)習(xí)作鋪墊，是本節(jié)核心. 教學(xué)難點 不規(guī)則物體重心的確定，以及四種基本相互作用的理解是本節(jié)課的難點內(nèi)容. 課時安排 2課時 三維目標(biāo) 知識與技能 1.知道力是物體間的相互作用；力使物體產(chǎn)生形變或使物體運動狀態(tài)改變；用力的圖示表達(dá)力的三要素. 2.了解重力的產(chǎn)生；理解重力的三要素. 3.能測量重力的大小，確定重力的方向. 4.能解釋穩(wěn)定等與重力相關(guān)的現(xiàn)象，并能應(yīng)用. 過程與方法 1.通過設(shè)問、討論、交流等方法引導(dǎo)學(xué)生建立重力的概念. 2.使學(xué)生積極參與探究重力概念的建立過程，了解物理學(xué)的研究方法,認(rèn)識物理實驗的作用. 3.通過討論交流，培養(yǎng)學(xué)生大膽質(zhì)疑的能力；培養(yǎng)學(xué)生對比分析和交流合作的能力. 情感態(tài)度與價值觀 1.通過力的分解，體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅. 2.通過合作找出不規(guī)則物體的重心，逐步養(yǎng)成將自己的見解與他人分享的團隊精神. 課前準(zhǔn)備 磁鐵、小鐵塊、細(xì)線；彈簧秤、鉤碼（學(xué)生用，2人一組）；刻度尺、圓規(guī).有條件的可以用實物投影設(shè)備，并準(zhǔn)備相應(yīng)的力的圖示的投影片或?qū)嵨锿队皥D. 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 設(shè)問導(dǎo)入 1.你覺得力是什么?請舉例說明理由. 2.力的作用效果有哪些?舉例說明. 情景導(dǎo)入 （課件展示）播放“蘋果落地、投擲標(biāo)槍、噴泉、飄落的雪花”等錄像資料. 圖3-1-1 引導(dǎo)學(xué)生觀察討論，找出共同點. 探討結(jié)論：這些物體都最終落向地面，是因為受到地球引力的作用. 本節(jié)課就來學(xué)習(xí)力和重力，以及四種基本相互作用. 推進新課 一、力和力的圖示 1.力 盡量多設(shè)置幾個典型的演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生通過感知得出力的概念. 演示實驗1：用細(xì)線豎直向上拉動放在桌上的鉤碼. 引導(dǎo)答出：細(xì)線對鉤碼施加了力. 演示實驗2：磁鐵吸引鐵塊 引導(dǎo)答出：磁鐵對鐵塊施加了作用力. 【合作交流】 再舉出物體對物體的作用力的實例，要求說出哪個物體對哪個物體施加了力的作用. （對學(xué)生舉出的目前不好說明的實例，不必過多分析，可指明以后會涉及） 結(jié)論：力是一物體對另一物體的作用.（板書） 說明:這里指出了力的物質(zhì)性，沒有脫離物體而存在的力，一個孤立的物體不會存在力的作用.也就是說，有受力物體，一定有另一個物體對它施加力的作用.力是不能離開施力物體和受力物體而獨立存在的. 當(dāng)我們研究某一個物體受力時，有時不一定指明施力物體，但施力物體一定存在. （例如說物體受重力，其施力物體是地球） 問題:力是有大小的，力的大小用什么來測量？在國際單位制中，力的單位是什么？符號是什么？（學(xué)生初中已經(jīng)學(xué)過以上問題，估計不難答出，可根據(jù)具體情況處理） 僅說一個力多大（是多少牛），能不能完整地表達(dá)這個力？ 教師可以根據(jù)實例和學(xué)生交流討論. 討論結(jié)果：僅說一個力多大（是多少牛），不能完整地表達(dá)這個力，因為力是矢量，力有三要素：大小、方向和作用點.要把三要素都表達(dá)出來才算完整地表達(dá). 2.力的圖示 為了形象地表達(dá)一個力，可以用一條帶箭頭的線段（有向線段）來表示： （1）線斷的長短表示力的大??； （2）箭頭表示力的方向. 箭尾（或箭頭）常畫在力的作用點上（在有些問題中為了方便，常把一個物體用一個點表示）. 例1（教師做）：卡車對拖車的牽引力F的大小是2 000 N，方向水平向右，作出力F的圖示. 步驟：選一標(biāo)度（依題而定其大?。喝缬? cm長的線段表示500 N的力. 從力F的作用點O向右畫一線段四倍于標(biāo)度（4 cm），然后畫上箭頭（圖3-1-2）： 圖3-1-2 例2（學(xué)生做）：作出下列力的圖示是：（可同時出三個題，全班分三組，每組做一個題，并分別選一個學(xué)生在黑板上做） ①物體受250 N的重力. ②用細(xì)線拴一個物體，并用400 N的力豎直上提物體. ③水平向左踢足球，用力大小為1 000 N. 參考答案： 圖3-1-3 圖3-1-4 圖3-1-5 說明：①選不同標(biāo)度（單位），力的圖示線段的長短可不同； ②標(biāo)度的選取要有利于作圖方便. 提示：力的圖示是形象地表述一個力的方法，不要忘了定標(biāo)度.力的圖示要正確反映力的三要素. 二、重力 1.重力的產(chǎn)生：重力是地球上或附近的物體由于地球吸引而使物體受到的力. 指出：地球附近的物體都會受到重力的作用. 【合作探究】 同桌合作，一起找出自己周圍有關(guān)重力現(xiàn)象的例子，同桌指出施力物體和受力物體. 特別強調(diào)：重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的，但重力并不是地球?qū)ξ矬w的吸引力，而是引力的一個分力. 2.重力的三要素 A.大小 桌面上有一個彈簧秤，天平一套，請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑?，測出物理課本（或其他物品）所受重力的大小，并指出你的依據(jù). 學(xué)生討論分析并說出自己的依據(jù). 歸納總結(jié)：可以利用二力平衡，用彈簧秤稱量;一般情況下，也可以利用G=mg求解，要用到天平.兩種方法的原理不同，但最終都能求出物體所受的重力. 知識拓展：地球的不同地方，重力加速度g不同，物體的地理位置對于以上兩種求重力的方法有沒有影響呢？（教師可以不給出答案，由學(xué)生合作交流討論完成.或者作為課外實驗探究的課題，培養(yǎng)學(xué)生合作、探究的科學(xué)求知態(tài)度） B.方向 問題設(shè)置：任何一個力都有方向，你知道重力的方向嗎？請用實例說明你的依據(jù). 學(xué)生交流討論，教師適時投影展示有關(guān)現(xiàn)象（雨線、垂柳、鉛垂線……）. 歸納總結(jié)：重力的方向是豎直向下的. 說一說：生活中哪些現(xiàn)象和應(yīng)用方面涉及重力豎直向下的知識? C.作用點 教師結(jié)合生活實際，給出重心概念： 重心：物體各部分所受重力的等效集點. 思考：請你指出下列物體的重心：充足氣的籃球、方磚、石塊. 做一做：指出怎么找重心（畫圖、操作、說明）： 學(xué)生自己選擇被測對象，分別找出物體的重心.參考教材52頁“做一做”，找出不規(guī)則物體的重心. 教師演示：木圓環(huán)，直角三角尺的重心. 圖3-1-6 圖3-1-7 具體過程：先用懸掛法確定重心之后，在板上固定一條細(xì)線ab，讓ab穿過重心c點，再在其重心c處拴上細(xì)繩提拉，驗證薄板可以水平平衡.如圖3-1-6、3-1-7所示. 歸納：物體的重心可在物體之上，也可在物體之外. 結(jié)論：規(guī)則均勻的物體重心在其幾何中心；不規(guī)則不均勻的物體重心用懸掛法. 例3一個被吊著的均勻的球殼，其內(nèi)部注滿了水，在球的底部有一帶閥門的細(xì)出水口.在打開閥門讓水慢慢流出的過程中，球殼與其中的水的共同重心將會（ ） A.一直下降 B.一直不變 C.先下降后上升 D.先上升后下降 先讓學(xué)生自己回答，估計很多學(xué)生會選擇A；教師提示開始和最終重心的位置，學(xué)生很快就能得出正確答案.借機引導(dǎo)學(xué)生思考問題要全面. 參考答案：在注滿水時，球殼和水的共同重心在球心，隨著水的流出，球殼的重心不變，但是水的重心下降，二者共同的重心在下降.當(dāng)水流完時，重心又回到球心，故選項C正確. 課堂訓(xùn)練 1.關(guān)于重力的說法，正確的是（ ） A.重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力 B.只有靜止的物體才受到重力 C.同一物體在地球上不論怎么運動都受到重力的作用 D.重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的 解析：重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的，地球?qū)ξ矬w的吸引力產(chǎn)生兩個效果：一個效果是吸引力的一部分使物體繞地球轉(zhuǎn)動；另一個效果及另一部分力才是重力，也就是說重力只是吸引力的一部分.重力只決定于地球?qū)ξ矬w的作用，而與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，也與物體是否受到其他力的作用無關(guān). 答案：CD 2.用重心的知識解釋為什么現(xiàn)在優(yōu)秀跳高運動員都采用“背越式”技術(shù). 解答：運動員跳高時，重心升得越高，需要的能量就越大.采用跨越式、滾式、剪式三種姿勢時的重心肯定要高過橫桿，而采用背越式時的重心，就不一定高過橫桿，甚至比橫桿還低，這樣有利于運動員提高成績. 三、四種基本相互作用 圖3-1-8 （播放宇宙中的星系運動錄像） 閱讀教材后總結(jié)：是萬有引力的作用把宇宙中的恒星和行星聚集在一起，組成了太陽系、銀河系和其他星系.力的相互作用遍布我們周圍的一切物體.除此之外還有電荷間的相互作用、磁體間的相互作用，我們把這種力稱為電磁相互作用. 【思考與討論】質(zhì)子帶正電，但質(zhì)子（與中子一起）卻能聚集在一起構(gòu)成原子核.你能推測是什么力的作用結(jié)果嗎？ 攻略一：閱讀教材53頁，師生共同討論、總結(jié). 攻略二：網(wǎng)絡(luò)搜索或工具書查閱“四種基本相互作用”，進一步了解概念. 結(jié)論：決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化過程的基本的相互作用.近代物理確認(rèn)各種物質(zhì)之間的基本的相互作用可歸結(jié)為四種：引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用. 近代物理的觀點傾向于認(rèn)為:四種基本相互作用是統(tǒng)一的，物理學(xué)家們正在為建立大統(tǒng)一理論而努力.但至今也沒有公認(rèn)的結(jié)論，望同學(xué)們好好學(xué)習(xí)，為科學(xué)事業(yè)奉獻(xiàn)自己的聰明和才智. 課堂小結(jié) 本節(jié)內(nèi)容主要包括： 1.力 力是物體對物體的作用.力不但有大小而且有方向，大小、方向和力的作用點常稱為力的三要素.要會作力的圖示，它體現(xiàn)物理學(xué)的研究方法； 2.重力 重力的產(chǎn)生：重力是地球上或附近的物體由于地球吸引而使物體受到的力；重心：物體重力的作用點； 3.四種基本相互作用：萬有引力、電磁相互作用、強相互作用、弱相互作用. 布置作業(yè) 1.教材第54頁“問題與練習(xí)”2、3題. 2.試測自己家中不同物體的重心.設(shè)計好思路，選擇最簡潔方便的測量工具，寫出簡要的活動報告. 板書設(shè)計 1 重力 基本相互作用 活動與探究 課題：自制一個“不倒翁”或作一個“雜技演員走鋼絲”的研究報告 步驟：1.選擇器材，組裝并進行試驗；反復(fù)嘗試，直到試驗成功； 2.做好實驗記錄，包括材料和數(shù)據(jù)等，注意成功與失敗的數(shù)據(jù)對比. 結(jié)論：物體的重心位置決定試驗的成功與否. 習(xí)題詳解 1.解答:(1)玻璃杯從桌子上掉下,在重力作用下,運動得越來越快;被拋出去的鉛球,在重力作用下沿曲線落回地面;蹦蹦床在人的壓力作用下,向下凹;橡皮筋在拉力作用下變得細(xì)長. (2)人坐在凳子上,人對凳子有一個壓力,該力的施力物體是人,受力物體是凳子. 2.解答:首先畫出各個物體的重力,再畫出力的圖示,如圖3-1-9所示. 圖3-1-9 3.解答:是位于同一點. 設(shè)計點評 本節(jié)課由三部分內(nèi)容組成，針對不同的內(nèi)容特點，采用不同的教學(xué)策略或方法.共同的原則是符合學(xué)生的年齡特點和認(rèn)知結(jié)構(gòu).教學(xué)中或引導(dǎo)或置疑，或探究或交流討論，或?qū)嵨锘蛴捌故荆傊紫冉o學(xué)生以形象直觀的知識感知，進而通過知識運用以提高能力、深化所學(xué).