第三节 力的存在
第一课时 力的作用效果
从这节内容开始学生要接触力，力在学生的生活中处处存在，学习力的知识要从感受力
的存在开始，认识力是今后学好力的其它知识的基础。
一、学情分析
1． 学生在生活中对力有一些浅显的认识，但有的是不确切甚至是不科学的。要使学生
感受到力的存在，最好是根据事物所产生的效果，来确认该事物存在的一种方法，从大量的生活实例中抽象出判断力的存在的方法——力能改变物体的形状，力能改变物体的运动状态。学生在学习时遇到的主要困难是：⑴有的情况下，力作用下物体的形状改变无法察觉，需要对微小的形变放大。⑵物体运动状态的改变较难理解。
2． 教学中应注意引导学生举例、分析、讨论，概括出以下两个有关力存在的具体表现：
（l）力能改变物体的形状。（2）力能改变物体的运动状态。例子要尽可能贴近学生的生活实际。
3．本节内容是学生第一次接触力，力既具体又抽象，教学要求不宜过高，不要出现力的概念，可以让学生在今后的学习中去逐步理解。
二、教学目标
1．知识与技能：能从力的作用所产生的现象概括出力作用的两种效果，力能改变物体的形状、力能改变物体的运动状态。能根据力的作用效果来确认力的存在。能根据实验现象和生活事实，确认力的作用的相互性。能用力的作用的相互性解释有关现象。
2． 过程与方法：通过本节内容的学习，使学生初步学会根据事物所产生的效果，来确
认该事物存在的一种方法，尝试简单的归纳。利用简单的实验器材、动手体会科学研究的过程与方法。
3．情感、态度、价值观：通过观察与实验，激发学生的学习兴趣，养成透过现象看本质的科学习惯，利用科学知识与生活实际的密切联系，提高对科学价值的认识。
三、教学设计
（一）问题引入新课
教师：今天我们要来学习一个新的概念──力。力是日常生活和工农业生产中常用的一个概念。你们一定了解了很多关于力知识，也一定还有很多不清楚的问题，现在请你们四人一组交流一下，有哪些你们还不清楚，把想要知道的问题写下来。（学生交流并记录）
学生的问题可能有：
①什么是力？
②力是怎样产生的？
③力有哪些种类？
④力的大小怎样测量？
⑤我们怎么知道有没有力？
……
学生的问题肯定还有很多，不过有些问题你们在小学常识中已经有所了解，有些问题你
们可以相互之间交流回答。（留2~3分钟时间由学生互问互答）
筛选问题：这些问题我们不能一下子全部回答，今天我们先来解决如何来确认力的存在的问题。
问题：我们如何来确认力的存在呢？
（二）力的存在
教师：我们根据电灯发光、电热丝发热就能确认电路中有电流；根据小磁针发生偏转来确认磁场的存在。在科学研究中我们经常根据某事物所产生的效果，来确认该事物的存在。那么对于力的存在，我们有什么办法可以来证明呢？
1．【做一做】
⑴把重物提起来要用力，你在用力时手的肌肉有什么感觉？（肌肉紧张）
但是在大量的情况下，虽然没有出现肌肉紧张的情况，仍然有力存在。例如，用磁铁去靠近小磁针，你们发现了什么情况？这能说明有力存在吗？
⑵投影：树动知风图片，能说明有力存在吗？
⑶请大家动手做一下可以证明有力存在的实验：
① 手拉橡皮筋
② 手压矿泉水瓶使之变瘪。
（学生实验，教师巡视指导。教师也可补充其他具有启发性的实例，如：用手拉弹簧，弹簧受到拉力时变长了；手用力弯锯条，锯条受到力时变得弯曲；手用力压气球，气球被压扁；这些都能说明力可以改变物体的形状。）
2．【议一议】
学生讨论：以上实验或事例是通过什么来证明力的存在的？（引导学生围绕物体由于什么原因，发生了什么变化展开思考、讨论）
教师：以上实例中都有力存在，请大家考虑，当有力存在时物体会有什么效果？
学生：物体的形状会发生改变
教师：有力存在时，物体的形状一定会发生改变吗？我把书本放在桌面上，书本对桌面
有压力，我怎么就看不出桌面的形状发生改变了呢？
学生：物体的形状改变得太小了，所以看不出。
教师：你说的也许是对的，但你要事实证据或通过实验来说服我。
学生：将微小形变放大
教师：你有什么办法使这些微小的肉眼看不清的形状改变让老师看到呢？
3．【微小形变放大实验】
取一只容量为900毫升的扁墨水瓶，罐满染色的水，取带有毛细玻璃管的橡皮塞紧紧地塞住墨水瓶口。
①先挤压扁平的一面，观察毛细管中的液柱高度的变化。
②再用力挤压瓶的另一侧面，再观察毛细管中的液柱高度的变化。
以上实验说明了桌面受到压力时发生了肉眼无法察觉到的微小形变，也说明了物体形状
的改变可以证明力的存在。
问题：除了物体形状的改变可以证明力的存在外，还有什么现象也能证明力的存在呢？
4．【看一看】
指导学生看书本图2-30、图2-31、图2-32，并进行简单讨论。
教师：足球静止在地面上，脚踢它时给它一个力，足球受到这个力由静止变为运动。汽车关闭了发动机后，由于汽车受到阻力，速度逐渐变小，最终停下来。可见力可以使物体运动的速度变大，也可以使运动物体的速度变小。
教师：乒乓球向自己飞来，我们挥拍打去，球的运动方向变化了，又向对方的球台飞去。可见力还可以改变物体运动的方向。
不论是物体的运动速度大小发生改变，还是运动方向发生改变，都是物体的运动状态
发生了改变，所以，力可以改变物体的运动状态。
结论：物体运动状态的改变力可以证明力的存在。
思考与讨论：力的作用是否一定要通过物体之间的相互接触而产生？不接触产生的力有吗？请举例说明。
地球对周围物体的吸引、磁铁吸引铁块等，说明力的作用并不一定需要相互接触而产生。
（三）力的作用是相互的
1．【做一做】探究实验：
两人一组，每组两只相同的吹足气的气球。
⑴如图2-33所示，两个颜色不同的气球相互挤压，两个气球受压压后都发生了形变，请你猜一下，下面哪些挤压方式能产生这种效果？
A．左球不动，右球压向左球。
B．右球不动，左球压向右球。
C．两球同时向中间压。
实验结果发现：能产生如图2-33所示效果的是
⑵演示实验：把钢锯条固定在台钳上，用弹簧将锯条拉弯。
实验结果发现：用弹簧把锯条拉弯时，弹簧对锯条有一个拉力，同时弹簧也被拉长。
2．【议一议】通过上面的两个实验，你对力的作用有什么新的认识？
学生汇报交流。
3．【试一试】怎样用橡皮筋来做一个实验，用来说明同样的道理，试试看。
4．【看一看】看书本图2-34、图2-35，并讨论导弹的推力来自哪里、汽车为什么会被撞坏？
可见，物体间力的作用是相互的。甲物体对乙物体有一个力，同时乙物体对甲物体也有一个力。
生活中说明物体间力的作用是相互的例子还有许多，请你举出几个。（如划船、游泳等）
（四）小结
1．物体形状的改变可以证明力的存在。
2．物体运动状态的改变力可以证明力的存在。
3．物体间力的作用是相互的。
四、评价与反馈
1．用手将弹簧拉长，弹簧受______力，力的效果是______。
2．用力推桌子，桌子动起来，力的效果是______。
3．玻璃杯落在地上，杯子给地一个力，同时杯子也会破碎，原因是______。
五、拓展资料
力
从力产生的本质上讲，力是物质间的相互作用。力的作用效果表现为使物体发生形变或运动状态发生改变。如果从力所产生的实际效果上讲，力的概念可进一步推广为：力是使物体发生形变或引起物体运动状态发生改变的原因。
力的物质性、矢量性和相互性反映了力的基本属性，力是物体对物体的作用，强调了力产生的物质基础，即力不能脱离物体而单独存在，这是力的本质所在。力有大小和方向，力的合成和分解遵守平行四边形法则，体现了力的矢量性。牛顿第三定律进一步揭示了物质的作用具有相互性的特点，并总结了这种相互作用所遵循的规律性。
物体间发生相互作用的方式有两种形式：一种是通过直接接触发生相互作用。另一种是通过某种场（如引力场、电场、磁场等）传递物体间的相互作用。通常把以前一种方式发生的相互作用称为接触力，以后一种方式发生的相互作用称为场力。
物体间的相互作用因性质的不同将力被划分为许多种。其中有的即以力的性质来命名，如重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力、核力等。也有的则以力的作用效果来命名，如压力、支持力、浮力、表面张力、向心力、引力、斥力、动力、阻力等。从本质上讲，存在于自然界的一切相互作用可归结为四种：万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。
重力的本质就是万有引力，分子力、摩擦力、弹力等在本质上起源于物质内部带电的或具有磁矩的微粒间的电磁力，基本粒子间的相互作用则联系着本质上不同的强相互作用力和弱相互作用力。
在国际单位制中，力的单位是牛顿。
第二课时 力的测量
一、学情分析
首先通过力的大小不同它的作用效果也不同，引出“我们就是利用力产生的效果的大小来测量力的。”
本节主要讲述力的单位和用弹簧测力计测量力。教材首先通过文字和插图说明力是有大小的，因此需要进行测量，可以通过力的作用效果来测量力的大小。对于力的单位，课本中只讲了牛顿，因为这是国际单位制中的单位，也是我国的法定计量单位。由于初中无法讲解牛顿这个单位是怎样规定的，课本中只是给出了单位的名称、符号，并通过例子使学生认识1牛顿的力有多大。
教材通过对弹力的研究，简单介绍了弹簧测力计是根据弹簧受到的拉力越大，伸长就越长这个道理制作的。教材通过学生实验——练习正确使用弹簧测力计，并通过几个插图说明弹簧秤的构造和使用方法。
二、教学目标
1．知识与技能：感受弹力，确认弹力存在的普遍性。知道在国际单位制中力的单位，会使用弹簧测力计测量力。
2．过程与方法：培养学生的观察能力及分析问题的能力。
3．情感、态度、价值观：通过弹簧测力计的学习和使用，培养学生严谨、求实的科学精神。
三、教学设计
（一）引入课题
力的测量是由力的大小引入的。学生根据自身的经验不难懂得力有大小，为了直观，可以准备一个拉力器，请男女学生各一名分别拉，大家观察，然后引导学生讨论以下问题：
1．弹簧为什么伸长了？
2．两位同学拉弹簧时，弹簧的伸长相同吗？为什么不同？
3．哪位同学的拉力大？怎么知道他的拉力大？
归纳：拉力使弹簧伸长；拉力大小不同，弹簧的伸长不同；拉力越大，弹簧伸长越大。利用弹簧的伸长可以测量力的大小。
由弹簧伸长的长度不同，引出力有大小的区别。为了准确地搞清力的大小，就要进行力的测量，并指出在科学中是利用力产生的效果，主要是力使物体发生形变的大小来测量力的。
（二）新课教学
1．力的单位
教师可向学生直接说明国际上力的通用单位是牛顿，简称牛，要学生记住。并通过举例使学生对1牛顿的大小形成具体观念。除了课本中的例子外，还可以补充一些学生常见的例子，例如一个中等大小的苹果对手的压力大约是1牛顿；一个质量是40kg的同学对地面的压力大约是400牛顿；也可以让学生拿起两个鸡蛋，感受一下1牛顿的力有多大。
2．弹簧测力计
有了力的单位还不够，要测量力的大小还需要有测量工具。测量力的工具是测力计，常用的测力计是弹簧秤。
（1）弹簧秤的原理
①准备如图所示的一个弹簧，标出弹簧下端所对的位置。
②找学生用力去拉弹簧，弹簧长度将 ，用的力越大，弹簧的长度就 。
③撤去拉力 ，弹簧将 。
教师讲解：我们知道，弹簧受到拉力就要伸长，拉力越大，弹簧伸长的越长。弹簧秤就是根据这个原理制成的。
（2）弹簧秤的构造
把弹簧测力计发给学生让学生观察，也可用大型演示弹簧测力计进行讲解。引导学生观察弹簧测力计的外形和内部构造；钢制弹簧、挂钩、指针及刻度。讲刻度时应该明确单位、零刻度线、每一小格、每一大格所代表的示数以及弹簧测力计的量程。要强调测量时不得超过量程。在教师的指导下，学生跟着将指针调零，并读出几个演示的数据。
（3）学生实验：练习使用弹簧秤
让学生先阅读课本实验部分，然后按步骤进行实验，并把数据记在笔记本上。实验中教师巡回检查，及时解决问题。
弹簧秤的量程是：
最小刻度值为：
将弹簧秤挂在铁架台上，用手拉弹簧秤秤钩，使指针对准1牛顿处，感受一下1牛顿的力有多大。
增大拉力，弹簧的长度将 ，此时弹簧秤的读数为 牛顿。
你的头发能够承受的最大拉力是 牛顿，你同学的头发能够承受的最大拉力是
牛顿。
教师在总结学生实验的基础上进一步讲解：人的头发的强度因人而易，与人的年龄、性别而变，一般成年人的头发强度大，小孩和老人的头发强度小。
最后向学生简单介绍其他的测力计，指出弹簧测力计只是测力计的一种。
（三）总结，扩展
可适当向学生介绍一些有关科学家胡克和牛顿的生平，扩展学生的知识面。
四、评价与反馈
1．测力计的发展
【课 题】 测力计的发展
【组织形式】 学生活动小组
【参考方案】
利用网络查找相关信息；调查市场上测量力的工具和其使用情况．总结测力计的发展概况。
【要 求】 1．写出探究过程报告。
2．发现新问题。
2．体验力的大小
【课 题】 体验力不同大小的感觉
【组织形式】 学生活动小组
【参考方案】
用测力计等工具体验不同力的大小的感觉；调查市场上测量力的工具和其使用情况。
【备 注】 1．写出探究过程报告。
2．发现新问题。
五、拓展资料
1．测力计
测力计有各种不同的形式，但它们的主要组成部分都是弹簧或弹性钢片。当外力使弹簧或弹性钢片发生形变时，通过传动机构带动指针转动，在刻度盘上就指示出外力的数值。
如图为一种用弹性钢片制成的测力计的构造示意图。当外力将弯曲的弹性钢片A拉伸时，通过杆B带动齿轮C转动，C又带动与它啮合的齿轮D转动，从而带动指针转动，在刻度盘上指示出力的大小。
2．胡克
胡克（1635～1703），英国实验物理学家、仪器设计师和发明家。他的实验技术精湛，物理思想活跃，他还对当时出现的各种仪器做过重大改进或创新，如显微镜、望远镜、毛发湿度计、航海仪器等，并改进了天文观测时计时所用的摆。他根据弹簧试验的结果，提出固体弹性定律（后经柯西、格林改进为现在的胡克定律），为弹性理论和材料力学打下了基础。他曾用自制的显微镜观察木柱的结构，并引入细胞（cell）这一名词。
选自《中学教学实用全书》
3．弹力
直接接触的物体间因发生弹性形变而产生的相互作用力，或发生弹性形变物体内部相邻两部分间产生的相互作用力，称为弹力。
弹力的产生以物体发生弹性形变为先决条件，因而不可认为相互接触的物体间一定存在弹力作用。从本质上讲，弹力起源于物质内部带电的或具有磁矩的微粒间的电磁力。
弹力的大小和方向是由物体的形变来决定的。在弹性限度内，弹力的大小与形变的大小成正比。弹力的方向与形变的方向相反。
物体运动方向发生改变
物体运动速度大小的改变
物体由静止到运动
物体由运动到静止
物体运动速度由小到大
物体运动速度由大到小
物体运动状态的改变力的存在教学设计
富阳郁达夫中学 方 晖
教材分析：
《力的存在》选自义务教育课程标准实验教科书《科学》（浙江版）七年级第二册。初一学生对抽象事物的理解能力较差，为了降低抽象程度和难度，教材没有对力下明确的定义，也没有出现施力物体和受力物体等概念，而是从大量的生活实例中抽象出力是物体对物体的作用，让学生能根据力的作用效果来确认力的存在。
教学目标：
认知目标：
1、能根据力的作用效果来确认力的存在。
2、能从力作用所产生的现象概括出力作用的两种效果，即改变物体的形状和改变物体的运动状态。
能力目标：
1、通过观察物体受力发生形变和改变运动状态的情况，培养了学生的观察能力。
2、通过观察实验和生活中的体验概括出物体间力的作用是相互的，培养了学生分析概括的能力。
3、举例说明物体间力的作用是相互的，培养了学生分析解决实际问题的能力。
情感目标：
1、通过力的存在的认识，让学生认识到科学就存在于我们的身边，从而亲近科学、喜欢科学。
2、引导学生质疑、调查、探究、实践、既动手又动脑，创设能使学生主动参与的学习情景，激发了他们学习科学的积极性。
教学用具：
磁铁、钢球、铁钉、气球、毛细管、玻璃管、橡皮筋、可乐瓶、平面镜、激光手电、喷雾器、细线、小车、铁夹2只、小镜两面、弹簧
教学流程：
1、 创设情景
1、游戏：抛汽球。
比赛：哪一组同学在空中用手拍汽球从第一排传到最后一排后传回。
问：汽球为什么会在空中飞来飞去呢？
2、我们在这节课中要学习一个新的概念：力。
二、力能改变物体的形状
师：在生活中，我们无时无刻不在用力，但我们能看到力吗？我们应怎样来判断是否有力存在呢？（要求自己举身边的有关力的例子）
播放：大风天气中，树木在晃动和沙尘飞扬等现象。
从中归纳总结：我们无法直接看到风，但我们是怎样感受到风的存在的？（从“树动知风”这一作用所产生的效果可以判断风的存在），同样我们可以根据力的作用效果来确定力的存在。（这里用到了科学方法上的“替换法”把难以认识、观察到的科学现象，用直观、明了的作用效果来说明它的存在。）
探究实验一：用桌上提供的器材对它作用一个力，看看发生了什么变化？
例如：⑴手指挤压汽球，汽球发生了什么变化？
⑵用手位橡皮筋，橡皮筋发生了什么变化？
⑶用手拉弹簧伸长，压弹簧缩短。
展示：物体正在发生形变的图片。
师：观察并回答物体由于什么原因，发生了什么变化。
总结：力能改变物体的形状。
探究实验二：将手直立在手掌上，观察手掌是否发生了形变？为什么？将书放到桌面上，书对桌面的压力为什么不会使桌面发生形变呢？
探讨：建立假说：可能是物体的形变太小，肉眼无法看到。
设计实验：采用放大措施，将看不见的形变转变为看得见的形变。
固定激光手电，一平面镜在光源前轻轻晃动，在远处墙上出现光斑的较大移动，进一步改进，再放一块平面镜，将光斑的移动进一步放大。
实验操作：
1、 调整两平面镜的位置和方向（两平面镜的距离尽可能远一些）。使上述光线经过两平面镜反射后，在屏幕上得到一个明亮的光斑（可在光路中喷雾，显示出光路路径）。
2、 在两平面镜中间向桌面施加向下的压力，可以明显看到光斑向下移动（光斑的移动是压力引起的吗？（撤去压力光斑又移到原处，说明桌面受力发生了肉眼无法觉察的微小形变）；
探究实验三：
1、 让力小的女学生把可乐瓶捏瘪。
2、 让力大的男学生捏玻璃瓶，是否形变。
建立假设：可能是物体的形变太小，肉眼无法观察。
设计实验：采用放大措施，将看不见的形变转化为看得见的形变。
设计思路：V=sh △V=s△h
实验操作：取一扁玻璃瓶，灌满红色水，将一细管插入橡皮塞，再将橡皮塞紧紧塞住墨水瓶口。由于毛细现象，毛细管中显示一段红色液体液面高出橡皮塞。
1、用手指扭捏瓶前后侧面，发生微小形变，使容积减小，毛细管中的红色液面明显上升。是否由热胀冷缩引起？进一步设计实验：
3、 用手指捏瓶左右侧面，微小形变，使容积变大，红色液面明显下降。
三、力能改变物体的运动状态
探究实验四：给你一颗钢珠和一块磁铁，看看你能使它的运动发生哪些变化？（应向学生指出哪些需要注意的情况。）
学生探究后交流结论：
a．钢球由静止变为运动
b．钢球运动由慢变快
c．钢球运动由快变慢
d．钢球运动变为静止
e．钢球运动的方向发生改变（提示学生：在钢球运动方向垂直的位置上放一块磁铁进行观察）
说明：物体运动的速度大小和运动的方向统称为运动状态，速度的大小和方向任一发生改变，都称为运动状态的改变。（回想、解释课前的抛气球游戏）
小结：力的作用可以改变物体的运动状态。
讨论：生活中存在哪些力的形式：
⑴拉力、压力、推力、提力等：接触力
⑵重力（地球对物体的吸引），磁铁对铁的吸引力：非接触力。
说明力的作用不一定需要相互接触而产生，力是物体对物体的作用。
四、力的相互性
让同桌的两位同学互相击打手掌，体味各自的感受。
探究：当一个物体对另一个物体施加作用力的同时，是否也会受到另一个物体对它的作用力？
探究实验五：
1、教材中的2只气球由于受压都发生了形变，
试猜测：下面哪些挤压方式能够产生这种效果？
A、左球不动，右球压向左球
B、右球不动，左球压向右球
C、两球同时向中间压
2、用2只气球分别按以上方式进行实验，结果发现，能产生如教材图示效果的作用方法是：
3、讨论交流：通过这个实验，你对力有什么新的认识？
4、组内讨论：怎样利用橡皮筋做一个实验，可以说明同样的道理？写出实验步骤：
A、 ；
B、 ；
C、 。
5、根据以上实验步骤进行实验。
6、汇报你的实验过程和结果。
五、问题讨论：
1、 送神舟五号升空的火箭推进力来自哪里？
模拟实验：
⑴将一只大气球吹足气，用夹子夹住球；
⑵将吸管用胶带固立在气球上；
⑶将细绳穿过吸管，两学生将细绳拉紧；（为增大观察面，细绳应水平拉。）
⑷松开气球口夹子（模拟点火）让气体冲出，可看到气球沿细绳前进。
火箭内燃料燃烧时，会向尾部喷射出燃气，火箭对燃气有一个向后的作用力，燃气对火箭有一个向前的作用力，使火箭上升。
2、 磁铁能吸引铁块，反过来铁块能吸引磁铁吗？
（学生设计实验验证：因磁铁质量较大，可用线悬挂或将磁铁放在小车上。）
3、 力的作用是相互的，那么打人和被打，是一样的吗？
答：虽然力的作用是相互的，但打者和被打者的伤害是不同的，这是因为施力部位与受力部位不同，能承受力的程度也不同。比如，以卵击石，受伤的总是“卵”。
4、 下列物体运动状态没有发生改变的是：
A、 汽车启动时，从静止变为运动
B、 在竖直方向上匀速上升的气球
C、 在草地上滚的足球
D、 汽车在盘山公路上匀速行驶
【教学后计】
设计理念：
科学教育的主要目的是提高全体学生的科学素养。科学素养主要包括：科学观念、科学精神、科学态度、科学知识、科学方法和科学的实践能力等方面。科学课程在培养学生科学素养方面有着重要的任务。按照我们以往的课程理念和习惯，以灌输为主的教学方式是难以完成这一任务的。新课程标准提出了“倡导探究性学习”的理念，强调要以探究性方式进行我们的课堂教学。因此教师在教学过程中应引导学生质疑、调查、探究、实践、既动手又动脑，创设能使学生主动参与的学习情景，激发他们学习《科学》的积极性。
教学反思：
1、 本节课注重学生的探究活动，把科学探究和科学内容的学习放在同等的地位。按新课程标准的理念和目标，将学习的重心由知识向探究过程转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。
2、注重学生学习的兴趣，引导学生从生活走向科学，从科学走向社会。当学生探究出结论后，能将科学知识应用于生活，并解决实际问题。
3、知识与技能，过程与方法，情感、态度、价值观三者并重，不仅培养了学生科学探究的学习欲望，而且培养了学生将科学技术应用于生活实践的意识，使学生乐于参与观察、实践与创造。
4、回想授课全过程，学生举例时提的大多是与自身有关的事例，即人和物体之间的力，这说明学生的思维不够开阔，缺少对生活事物的观察与思考。今后我应注重在这方面对学生进行引导。
