必修一第三章第1节重力基本相互作用

第三章第1节重力基本相互作用教学目标1、知识与技能①了解力是物体对物体的作用，力的作用是相互的，认识力能使物体发生形变或物体运动状态发生改变；②知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图；③知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系；④知道物体的重心的含义；⑤知道重力产生的原因及其定义；⑥了解四种基本相互作用。2、过程与方法①知道人类认识力的作用是力的作用效果开始的；②能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向和作用点三个因素有关；③能通过多个实验现象归纳提出力的作用是相互的；④自己动手完成找不规则薄板重心实验，锻炼自己的动手能力；⑤通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理学方法。3、情感、态度与价值观①通过实验，培养学生的团结协作精神；②通过实例激发学生对科学的求知欲，激励碳素与创新的意识；③通过本节课的学习，培养学生观察分析问题的能力。教学重、难点重点：1、力的概念、图示以及力的作用效果；2、重力的概念及重心的理解。难点：1、力的作用效果与力的大小、方向、作用点有关；2、重心的概念。教学方法启发式教学，教师引导、学生自主阅读、思考，小组讨论、交流学习成果。教学用具直尺，橡皮条，重垂线，铅笔，刻度尺，质量均匀的薄板等。教学过程（一）引入新课我们在初中已经学习过力的有关知识，今天我们继续学习力的知识。（二）新课教学1、力和力的图示时隔四年，2016年奥运会在里约如火如荼的举行着。在奥运会的赛场上，不可缺少的一项运动，就是跳水。现在，我们把跳水的缩小为一下实验1。【演示实验1】用手压直尺（锯条）【演示实验2】拉橡皮条学生仔细观察实验，分析现象，教师提出问题。【问题1】类似这样的现象，你们还能举出哪些生活实例？学生A：喝完水的矿泉水瓶，用手一拧压缩回收；学生B：弹弓，拉长皮条发射。······教师总结：前面的跳水运动员在夹板上准备跳入水池的时候，夹板变弯曲；喝完水的矿泉水瓶，用手一拧体形发生了改变。这都是因为直尺、夹板在力的作用下的弯曲。橡皮条、矿泉水瓶和弹弓在力的作用下的扭转、拉长。【问题2】所有这些现象说明什么？（学生通过实际例子以及现象的分析，激发学生学习兴趣，培养学生发现问题的能力。教师引导，回答问题。）－－要使物体形体发生变化，要对它施加力的作用。【问题3】物体形状或体积的变化称为形变。从刚才几个例子我们可以得到什么样的结论？（学生认真思考，积极讨论）教师总结：力是使物体产生形变的原因。【问题4】这是力的作用效果之一，除了这种作用效果之外，力还有什么样的作用效果呢？（举例说明）－－用力推箱子开始运动了。可见力可以使物体从静止变为运动。汽车停下来，首先要刹车。可见要使物体从运动变为静止，需要力的作用。飞行在空中的足球，当一个运动员用头顶一下，发现足球的运动方向发生变化。可见运动方向的变化也需要力的作用。【问题5】物体速度的变化称为物体运动状态的变化。那么，怎样用一句话把上述的几种情况表示出来呢?(教师指导，学生思考总结）－－力是使物体运动状态发生变化的原因。结合分析，给力下一个定义。－－力是物体间的相互作用，力是使物体运动状态发生变化的原因；力是使物体产生形变的原因。【问题6】当我们向东拉一个物体和向南拉一个物体时，同样大小的力产生的作用效果一样吗？为什么？（教师演示实验，学生认真观察，思考回答问题）学生A:一样，都会使物体运动。学生B：不一样，一个向东运动，一个向南运动。教师点评：答案是不一样的。学生B回答正确。这是因为力是既有大小又有方向的物理量。这样既有大小又有方向的物理量称为矢量，以前学过的位移、速度、加速度都是矢量。【问题7】物理量都有自己的单位，力的单位是什么？学生C：N学生D：牛顿教师总结：同学们回答非常棒。力的单位是牛顿，简称牛，符号是N。【问题8】要想测量力的大小，我们可以用什么工具？－－弹簧秤（测力计）。【问题9】要具体描述作用在物体上的一个力，我们可以采用怎样的方法？－－用力的图示。【问题10】要想画力的图示，需要了解几个问题呢？学生A:大小学生B：力作用在物体上的位置学生C:方向，大小。教师总结：同学们回答的都还不够完整。要想画力的图示，要注意力的三要素：大小，方向和作用点。【例题】如图所示绳对物体竖直向上的拉力大小为150N，用力的图示表示拉力。（利用例题讲解，加强学生对力的三要素的认识，培养学生作图能力。教师给予提示，让学生完成，叫几位同学上黑板展示他们的图示，教师给予点评。）甲图乙图FOOF解析：画力的图示按照以下步骤进行，（1）选定标度；（2）找作用点，从作用点沿力的方向画一条线段，线段长短按选定的标度和力的大小画，线段加上刻度。如图甲从O点竖直向上画一段3倍于标度的线段。（3）在线段终点加箭头表示力的方向。为了简便也可以照图乙那样不画物体，而用质点表示物体，画出力F的图示。小结：高中对物体进行受力分析的时候很多，力的图示画起来比较麻烦，以后经常画一种简化的力的图示——力的示意图，即是在力的图示的基础上，不对力的大小有具体的要求，只画力的作用点和方向，表示物体在这个方向上收到了力。【问题11】举例：抛出一块石头，从树上下落的苹果，跳高的运动员，飞机投掷炸弹等。这些物体有一个共同的特点是什么？（教师引导，学生思考回答）——它们都落向地面。【问题12】我们知道力是改变物体运动状态的原因，那么这些物体的下落是有什么力作用呢？学生E：手抛石头，手给石头一个力让它掉落。学生F:重力。教师点评：有些同学认真观察到了，就是重力使它们掉落。那为什么不是E同学说的手给力的作用呢？是因为当石头一离开手的时刻，石头就不在受到手给的力的作用，而是由石头本身的重力所致，使它下落。同样的道理，下落的苹果、炸弹和跳高运动员都是受到重力的作用。2、重力【问题1】重力产生的原因是什么？（教师引导，学生自主阅读课本知识）——由于地球吸引而产生。重力是地球上或地面附近的物体由于地球吸引而使物体受到的力。【问题2】物体受到的重力的施力物体和受力物体各是谁？学生：地球是施力物体，物体是受力物体。强调：地球上的任何物体在任何状态下都受到重力的作用，所以在今后的受力分析中重力肯定有，除非题示注明忽略重力。在月球上，物体也会由于月球的吸引而受到相应的重力，到其他星球表面也会一样。【问题3】要研究一个力，首先要研究这个力的三要素。首先，重力的大小怎么测量？学生：弹簧秤（测力计）教师：同学们真的很棒，给自己点个赞。重力的大小可以用弹簧秤或测力计测量。物体静止时弹簧秤（测力计）的拉力大小等于其重力。也可以用初中学过的公式mgG（g是自由落体加速度）来计算，两种方法的原理不同，但都能算出重力的大小。同样一个物体受重力的大小在地球的不同地方是不同的。根据初中学过的公式mgG（g是自由落体加速度），它的大小与物体所处的高度和纬度有关，当高度增加时，g的值减小；当纬度增加时，g的值增大。特别强调：重力是由于物体受到地球吸引而产生的，但是重力并不是地球对物体的吸引力。而是引力的一个分力。【问题4】然后，对于重力的方向，是怎样的呢？学生C:竖直向下。教师：是的。联想前面所讲的下落的苹果，就是受到竖直向下方向的重力。其他抛出的石头也一样受到竖直向下的重力。所以，重力的方向是竖直向下的方向。特别强调：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互垂直，不能笼统指垂直方向。【问题5】最后，是重力的作用点。我们把重力的作用点称为重心。从效果上看，把物体的全部质量集中到一点将不影响研究结果，也可以认为各部分受到的重力集中在一个点上（或各部分重力的等效作用点），这个点叫做物体的重心。这就是物理学的一种等效替换的思想。那么物体的重心如何确定的呢？教师指出：物体的重心可以随物体质量分布变化而变化，也就是说，物体有规几何形状的，也有不规则几何形状的，且质量分布不一。与重心位置有关的因素：A、与物体的形状有关B、与物体的质量分布有关质量分布均匀的物体的重心，跟物体的几何形状有关。质量分布均匀的有规则形状的物体，其重心在此几何中心上。例如，长方形的重心就在两对角线的交点，圆形球体重心就是球心等等。【问题6】如果是质量分布均匀的不规则形状的薄板，重心又是如何确定？——可以用二次悬挂法获寻找支点法确定薄板的重心。特别注意：物体的重心可在物体之上，也可在物体之外。（教师指引学生根据悬挂法确定薄板重心的实验方案，分组进行实验。学生认真思考，设计一个实验方案来标出教师展示的薄板的重心所在。）如图所示的薄板,先过A点把物体悬挂起来，通过A点画一条竖直线AB，然后再选另一处D点把物体悬挂起来，同样通过D点画一条竖直线DE，AB和DE的交点C，就是薄板的重心。【问题7】用悬挂法确定薄板重心的实验中，实验的原理是什么呢？——根据物体的拉力和物体的重力平衡，拉力的方向一定是竖直向上，绳子所在直线一定通过重心，我们可以改变薄板的悬挂点，用两条直线的交点来确定薄板的重心。3、四种基本相互作用（学生自主阅读，师生共同讨论，总结）引力相互作用是所有物体之间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之间以及运动电荷之间的相互作用。电和磁是密切相关的，在一个参考系中观察到的磁力可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其作用。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，所有接触力都是大量原子，分子之间电磁相互作用的宏观现象。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。强相互作用力只在m1015-范围内有显著作用，弱相互作用力的作用范围不超过m1015-。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（包括质子、中子）之间的相互作用，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）课堂小结1、力力是物体对物体的相互作用。力的三要素：大小、方向、作用点。要会作力的图示、力的示意图。2、重力重力的产生：重力是地球上或附近物体由于地球吸引而使物体受到的力；重心：物体重力的作用点。3、四种基本相互作用万有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。（四）布置作业课本53-54页：2、3。（五）板书设计第1节重力基本相互作用一、力和力的图示1、定义：力是物体间的相互作用2、单位：牛顿，简称牛，符号N3、力的作用效果：使物体形状改变；使物体运动状态改变。二、重力1、产生原因：由于地球吸引而使物体受到的力。2、重力的三要素：a.大小：利用二力平衡，用弹簧秤测力计称量，也可利用mgG求解。b.方向：总是竖直向下C.重心：物体各部分所受重力的等效点三、四种基本相互作用万有引力、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。（六）教学反思