人教版 (2019)必修 第一册1 重力与弹力教案

第三章  相互作用——力

3.1   重力与弹力

本单元内容的选取具有基础性和预备性，是高中物理力学的基础内容和重要内容，通过对重力、弹力的学习，一方面为以后了解和掌握抽象的力的概念做一些铺垫；另一方面为受力分析打好基础。只有准确对物体进行受力分析，才能为今后运用牛顿运动定律、动能定理等力学知识解决动力学问题。所以本单元在物理教学中的地位和作用是非常重要的。

主要学习重力力的基本知识：重力的概念、重力产生的原因；重力的大小和方向以及重心。其中重点是重力的概念，难点是确定重心的位置。

关于形变和弹力产生的条件的教学，通过学生对教师提供器材的活动感受，认识到各种形变的存在，弹力的产生以形变为条件，教学中通过教师一步步的提问和引导，有层次地进行实验探究和演示，使学生认识到弹性形变与范型形变的概念，微小形变的存在，逐渐完善对弹力产生条件的认识和学习。关于胡克定律的教学，则用教师事先准备好的器材（将劲度系数不同弹簧和橡皮筋封闭在纸筒内）作为探究对象，这样既增强了学生的神秘感，激发了学生探究的兴趣和欲望，同时又达到探究的多重目的，很大程度地提高了教学效率。

【物理观念】知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系；理解弹力产生的原因和条件；知道胡克定律。

【科学思维】通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理方法；通过体验微小形变的存在，培养学生用‘放大’的实验方法观察微小形变的实验思想。

【科学探究】能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关；通过实验探究，了解物体的形变，从而认识弹力产生的条件。

【科学态度与责任】养成用科学的质疑的态度去学习知识的习惯，善于在学习的过程中提出问题。

【教学重点】

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

3．弹力的产生条件；弹力的方向；

4．弹簧弹力大小与形变量的关系（胡克定律）。

【教学难点】

1．重力的概念和重心的位置；

1．弹力的方向。

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PPT

【新课导入】

力是一个物体对另一个物体的作用。认识一个力，需要弄清以下几个问题：

谁受到的力，谁施加的力？怎样量度它的大小？ 它的方向如何？作用点在哪里？

分析空中人所受的重力。关于上述问题，你知道哪些？

【新课讲授】

一、力的概念

力是改变物体运动状态、产生形变的原因

力是物体与物体之间的相互作用。力的作用是物体与物体。

力是矢量，有大小也有方向。其大小用测力计测量力的大小，力的单位是牛顿，简称牛，用字母N表示。

对力的概念的理解: 力是物体间的相互作用

1.力的物质性—力不能离开施力物体和 受 力物体而独立存在

2.力的相互性—一个力总是联系着两个物体: 施力物体同时也是受力物体;施力物和受力物同时存在、同时作用

3.力的矢量性—有大小又有方向；力的三要素

4.力的作用效果—改变物体的运动状态；使物体发生形变

力的图示与力的示意图

如图，绳对物体竖直向上的拉力大小为100N，用力的图示法表示拉力。

力的图示法作图步骤

① 选取合适的标度；

② 从力的作用点沿力的方向画一条线段，线段的长短按选定的标度和力的大小画出，线段上标出刻度；

③ 在线段的末端加箭头表示力的方向。

注意：画同一物体受多个力的图示时，表示各力的标度应统一。

力的图示法：线段的长度和力的大小不要求严格对应

一物体静止在斜面上，受到的支持力为 20N，用力的示意图表示这个力。

二、重力

1、产生的原因：由于地球的吸引而使物体受到的力

注意：重力不等于地球的吸引力，它只是地球吸引力的一部分。

2、大小：用弹簧秤测量(测量时物体必须保持静止)

用公式 G = mg 计算，g = 9.8 N/kg = 9.8 m/s2

3、方向 ——  竖直向下（垂直水平面向下）

4、重心:重力的作用点称为重心

质量分布均匀，形状规则的物体的重心在几何中心

质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关。形状规则的均匀物体，它的重心比较容易确定。例如，均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱体的重心在轴线的中点

质量分布不均匀，形状不规则的物体的重心

质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化

悬挂法确定重心

可以应用二力平衡的知识通过实验来确定形状不规则物体的重心位置。例如，要确定图中薄板的重心位置，可以先在 A 点把物体悬挂起来，通过 A 点画一条竖直线 AB，由于 A点悬线的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在 AB 连线上；然后，再选另一处 D 点把物体悬挂起来，过 D点画一条竖直线 DE，薄板的重心必定在 DE 连线上。因此，AB和 DE的交点 C，就是薄板的重心。

悬挂法确定重心的原理是什么？

二力平衡时，绳子拉力与重力处在同一直线上，重心必然在这条直线上。

三、弹力

弹性形变和弹力

形变：物体在力的作用下发生的形状或体积改变叫形变.

（1）弹性形变:在形变后,撤去外力能够恢复原状,这种形变叫弹性形变.

（2）弹性限度:如果形变过大，超过一定的限度,撤去外力后,物体就不能完全恢复原来的形状,这个限度叫做弹性限度

（3）非弹性形变:在形变后,撤去外力不能恢复原状,这种形变叫非弹性形变.

[注意]：弹性是有一定限度的，以后重点研究弹性形变，不加说明形变就是指弹性限度内的弹性形变。

（1）定义:发生弹性形变的物体由于要恢复原来的形状，对与它接触的物体发生力的作用，这种力叫做弹力

施力物体：发生形变的物体

受力物体：与施力物体接触,使它发生形变,并阻碍其恢复原状的物体

（2）产生条件：

① 直接接触

② 发生弹性形变

显示微小形变的观察

几种弹力及其方向

四、胡克定律

弹簧弹力和伸长量的关系

如图 甲，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。

然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，设计实验记录表格，记录弹簧在不同拉力下伸长的长度。弹簧的弹力等于钩码对弹簧的拉力。

以弹簧受到的弹力 F 为纵轴、弹簧伸长的长度 x 为横轴建立直角坐标系。根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出 F-x 图像

注意事项：

（１）标尺要竖直且靠近指针，每次改变钩码后要待系统稳定后读数．

（２）读指针刻度时，应估读到下一位.

（３）不能超过弹性限度.

胡克定律

1、内容：

弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。

2、公式：   F ＝ k x

k：弹簧的劲度系数;  单位：牛每米，  符号：N/m

x：弹簧弹簧伸长（或缩短）的长度

本节课通过实验探究，完成了弹力的产生条件和弹力与形变的关系的教学任务，课前准备的实验器材丰富了学生探究活动，给学生创造了更多的参与教学活动的机会。特别是弹力与形变关系的实验探究教学，实验器材的巧妙设计，大大增加了教学的趣味性，充分激发了学生探究的兴趣与欲望，达到了事半功倍的良好效果，使我认识到：真正完成好一节课的物理教学，必须增强实验意识，积极探索实验设计构思，使课堂教学真正符合新课程标准的思想和教学理念。