几种常见的力(全部)

第三节 几种常见的力 （4课时）
教学目标：
（1）能说出重力的意义。理解物体所受重力的大小与其质量的定量关系。
（2）知道重力的方向，会利用重垂线制作简易水平仪，并用来检验调节水平。
（3）知道重心的含义，会用实验方法寻找物体的重心。
（4）能说出摩擦力的意义，会区分静摩擦、滑动摩擦，会用实验方法研究决定滑动摩擦力大小的因素，了解摩擦在生活和生产中的意义。
（5）能说出弹力的意义及弹力的大小与方向和物体发生弹性形变的关系。
教材分析和教学建议：
教材分析：
这节教材讲述常见的几种力——重力、摩擦力和弹力，这几种力和人们生活、生产的关系十分密切，是学习后面几章内容的重要基础。其中重力是主要讲述的内容，物体所受重力的大小与其质量的定量关系G=mg，反映了生活在地球上的一切生物，包括人类，以及地球上的任何物体共同服从的规律；重力的方向与重力的等效作用点——重心，则是在研究重力时，必定需要同时考察的方面。
由于摩擦力和弹力比重力复杂得多，对初中学生只要求定性理解，所以本节教材对摩擦力和弹力，只要求学生通过活动在有亲身体验的基础上来学习三类摩擦现象以及弹力和弹性形变现象。
本节教材安排“小资料：流体阻力”和“视窗：气垫船”，目的在于拓宽学生视野，引导他们关注自然现象和科学技术的发展与应用。
教学建议：
①有关“重力的概念”的教学建议：
为了提高学生的学习兴趣，培养观察思考能力，建议教学中可以演示下面的小实验：手中的小球离开手以后，竖直下落；杯中的水从高处往低处；小球在桌面上滚到桌边后要落地……等等。让学生分析产生这些现象的原因，通过讨论，学生不难得出，物体都是由高处落到低处，产生这些现象的原因是由于它们都受到地球的吸引力，这时再总结出“地面上的一切物体都要受到地球的引力，由于地球吸引而使物体受到的力叫重力。”再让学生列举出他们在日常生活中观察到的物体受到重力的种种现象，这样既可加深学生对重力的理解，又可培养学生观察思考的习惯。
地球上的一切物体，无论静止还是运动，都受重力作用。
②要介绍课本第17页视窗的内容，使学生了解频闪照片是怎么回事，对图1.3.1~1.3.2可有一正确理解。图1.3.1的频闪照片上有两个苹果，右侧是长在枝条上末掉落的苹果，左侧是失去支持正在下落的苹果。图1.3.2的频闪照片记录了同一只猫从跃起到落地的4个瞬间位置。
③在做图1.3.3的演示实验时，可先让学生预想一下，苹果所受重力的大小与其自身质量有怎样的关系，并要他们说出理由（尽管所述理由不一定正确），然后通过实验进行研究，要指出物体受到的重力与它的质量成正比的结论并不是通过教室里的一次实验就能得出的，而是经过理论研究并被大量实验所证实了的科学结论。
在介绍关系式G=mg时，要指出式中g是一比例系数，g=G/m。要求学生记住g=9.8N/kg,要强调g值的意义是表示质量为1kg的物体受到的重力是9.8N，不能错误地说成“1千克等于9.8牛顿”。
同一物体在地球上的不同位置所受重力是不同的。G=mg，在不同位置g 的取值是不同的。g=9.8/Nkg，是我们通常取的近似值。
④在讲述重力的方向时，可从简单的演示出发，如使一只乒乓球，由静止释放，让学生观察其下落路径是竖直向下的；悬挂物体的线自由下垂的方向；然后指出竖直向下的方向就是重力的方向。关于竖直方向应使学生理解这是指与当地水平面垂直的方向，要强调不可把重力的方向说成是“垂直向下”的。
学生常常把重力的方向误认为跟接触面垂直，为了纠正这种错误，在讲授重力的方向时可以做以下的实验：让学生观察两条重垂线的方向，看它们是否相同？重垂线与水平桌面、斜面的方向是否垂直？
应指出，因地球是一个球体，在不同纬度处地球表面的重力方向虽都在各该纬度处的竖直方向，但这些方向并不平行，如赤道处的竖直方向与极地处的竖直方向恰好是垂直的。
教师应展示重垂线，在细线一端系一小锤，细线另一端固定在铁架台上，这就组成了重垂线，指出当小锤静止时，悬线的方向就是竖直方向。
在介绍重垂线的应用时，可让学生观察课本图1.3.4，让他们判断橱柜壁是否在竖直方向。为了让学生了解重垂线在建筑中的作用，课后可以让学生利用重垂线校准墙壁是否竖直（看重垂线是否与墙壁平行），窗台、桌面是否水平（看重垂线是否与窗台、桌面垂直）,可要求学生课后制一重垂线。
⑤在讲述物体的重心时，可说明物体的各部分都受到重力作用，但从效果上看，整个物体所受重力可看成集中作用在一个点上，这个点就是物体的重心。如在画物体所受重力的示意图时，把重力G的作用点画在重 G
心C上（图1—5），表示物体各部分所受重力都集中作用在重心上。 ( 图1—5 )
在讲授时，可以请同学们把直尺、钢笔、铅笔放在手指上并且让它们能静止不动
学生进行小实验，实验结束后教师提问：
是不是随便怎么放、直尺、钢笔等物品都可以在手指上静止不动？
不是，对每一样东西总是有一个固定的位置
这个实验告诉我们，物体受到的重力可以看成集中在一个点上，如果这个点正好在手指中间的位置，物体就可以不掉下来，这点是重力在物体上的作用点，我们叫它重心。
物体重心的位置不一定总在物体上。例如圆环、三角框架等，其重心都不在物体上。
⑥在讲述摩擦力现象时，可让学生把手放在课桌桌面上缓慢拖动，感受手指与桌面间有一种阻碍拖动的作用存在，指出这就是摩擦作用，摩擦作用总是阻碍物体间发生相对运动的。
一、关于摩擦力的概念可以通过实验、学生讨论来理解：
1、可以让学生找出生活和生产中存在摩擦力的例子。
2、让学生思考讨论：如
a、摩擦力一定都是阻力？
b、静止的物体一定受到静摩擦力？
c、运动的物体不可能受到静摩擦力
主要强调：摩擦力是接触力，摩擦力是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势的，但不一定阻碍物体的运动，即在运动中也可以充当动力，如传送带的例子。
3．摩擦力的方向可以和物体运动方向相同，也可能和物体运动方向相反。它只是和物体间相对运动方向相反或物体间相对运动趋势方向相反。当物体间没有相对运动或没有相对运动趋势，它们之间的摩擦力立即消失
二、静摩擦力
学生体验：
1、筷子提米
2、将两本厚度接近的书本一页一页对夹起来，稍用力压后，请两名学生将其拉开。
定义：两个物体互相接触，当两接触面间有相对滑动趋势但并没有出现相对滑动时，接触面产生的这种阻碍相对运动趋势的力，称为静摩擦力．
方向：总是与引起滑动趋势的外力方向相反．
3、判定静摩擦力方向的“窍门”
a、判定静摩力方向的“诀窍”是用“长毛法”。假设两个物体相接触的表面上都长上些短毛，当两物体发生相互作用时，判定一下这些毛的弯曲方向，进而判定静摩擦力的方向。
b、用“假设法”判别静摩擦力的方向
某些情况中，如果难以直接确定物体相对运动趋势，进而判别物体受静摩擦力的方向，可以假设接触面光滑，判别出物体相对运动方向，再确定物体相对运动趋势及所受静摩擦力的方向．
三、摩擦力的利与弊
人们在生产、生活中无时无刻、无处不在和摩擦力打交道．在某些场合摩擦力对生产、生活中的具体问题起不利影响，人们想方设法减小摩擦力，尽量消除它的不利影响；在某些场合摩擦力对生产、生活中的具体问题起有利影响，人们想方设法增加摩擦力．例如，北方冬季河道封冻，运输工具有冰橇、冰帆船，因为钢和冰之间的动摩擦因数特别小，安装在冰橇、冰帆船底部的都是钢制的滑板；又如登山鞋的鞋底凸凹不平，是为了使登山者在登山时其鞋底受到更大的摩擦力．
补充：区分“物体间相对运动”与“物体运动”
不少情况中“物体间相对运动(或相对运动趋势)方向”跟“物体运动方向”是相反的．摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，不一定是阻碍物体的运动．因此无论滑动摩擦力还是静摩擦力，既可以是物体运动的阻力，也可以是物体运动的动力．
⑦在上述探究活动的基础上，然后再让学生进行研究摩擦现象的探究活动。结合观察图1.3.9，由学生根据自己的经验和了解的情况进行讨论，得出在生活和生产中根据需要，可采取哪些方法来增大或减小摩擦。
⑧在讲述弹力时，
1、演示实验：捏橡皮泥，用力拉压弹簧，用力弯动钢尺，握力器的形变，也可以借助媒体资料演示一些研究观察物体微小形变的方法．通过演示，介绍我们在做科学研究时，通常将微小变化“放大”以利于观察．它们的形状都发生了改变教师总结形变的概念．形变：物体的形状或体积的变化叫做形变。形变的原因是物体受到了力的作用．针对橡皮泥形变之后形状改变总结出弹性形变的概念
2、再次加深弹性形变的概念后
a、教师可询问学生是否玩过用橡皮筋扣上小纸团做成的子弹进行射击的小游戏并演示
b、大家看到这“子弹”往前飞，是什么力量把它推向前方？
c、皮筋为什么会有了这种向前的力？
d、假如将皮筋换成细线，是否还有这么明显的效果？为什么这两者有这样的区别？
在此基础上，引入弹力的概念。
弹力：是指物体发生弹性形变时出现在物体内部的一种反抗形变的力。
方向：总是指向使物体恢复原状的方向
e、“子弹”飞得的远近与什么有关？
3、让学生进行“研究弹力和弹性形变的关系”的活动，
4、注意在分析两物体之间弹力的作用时，可以分别对一个物体进行受力分析，确切说明，是哪一个物体的形变对其产生弹力的作用．配合教材讲解绳子的拉力时，可以用具体的例子，画出示意图加以分析．
扩宽知识：1．弹力的产生条件必须是两个物体直接接触，而且发生弹性形变。
　　 2．弹力是从力的性质上命名的，但它和重力是两种不同性质的力。弹力是接触力，互不接触的物体不会有弹力，重力是场力，离开地球表面的物体仍然受到重力。
　　3．只要物体确定，它所受的重力就确定，和物体所受其他力及物体运动状态无关；而弹力是一种被动力，弹力的大小与物体所受其他力的情况及物体的运动状态有关。
　　如图5所示，A、B两个物体的重力均为20N，它们放在同一水平面上，B受到一个竖直向上的拉力F=10N的作用，比较地面对它们弹力的大小。 　　
地面对A的支持力为20N，等于它的重力。地面对B的支持力等于B的重力减去F，B的重力不变，所以B受到地面的支持力为10N，可见弹力的大小是和物体所受其他力的情况有关。
（三、）几个帮助学生理解的例题：
例1、球体的重心一定在球心吗？
解：不一定，如果球体是由同一种材料组成的，质量均匀分布，它的重心在球心。
如果球体的质量分布不均匀，它的重心就不在球心。如图3所示，一个金属球由两种材料组成，上半部由铝组成，下半部由铜组成。它的重心，一定不在球心，而在由铜所组成的半球的某处
例2、把身体的左侧（包括脚跟）紧靠在竖直的墙上，能否把右脚抬起来坚持一会儿？
　　解：如果亲身试一试，结果是否定的。无论是谁都不能做到。人站在地面上，平衡时，地面给人的支持力和人受到的重力，一定在同一竖直线上，否则就不可能平衡。
　　人把身体左侧紧靠在竖直的墙面上，把右脚抬起后，这时地面对人的支持力N作用在靠墙的左脚上，人的重力作用线G在人体中央，这时两者不在同一竖直线上，如图4，跟本不可能平衡。所以要使右脚离开地面并坚持一段时间是无法做到的。
例3．有一个由不同材料组成、质量分布不均匀的球，重心在C点，球心在O点。放在支架上，和支架的接触点分别为a、b两点。图6（甲）是甲同学画的a、b两点对球的支持力、的示意图。、均过重心C点；图6（乙）是乙同学画的a、b两点对球支持力的示意图，、均过球心，这两种画法哪个正确？
　　解：乙同学的画法是正确的。因为支持力的方向垂直接触面指向被接触物体。如果接触处为球面上的一点，则支持力的方向应垂直过该点的切线，切线垂直过该点的半径。所以a、b两点对球的支持力，应沿过a、b两点的半径而指向球心。而不是指向重心。质量均匀分布的球体，重心的位置就在球心。

例4：如图7所示，和水平方向成α角斜向上的传送带，上面放一物块A随传送带一起运动，物块A和传送带间无相对运动，那么A受到的摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力？摩擦力的方向？
　　解：物块A随传送带一起运动，如果物块和传送带之间接触面特别光滑，则物块一定滑下来，说明A受到摩擦力的作用。A和传送带之间无相对运动，A受的是静摩擦力。假如A和传送带接触的表面“长上些短毛”在传送带沿箭头方向运动时，这些“短毛”弯曲的方向如图8所示，可见静摩擦力的方向沿着接触面斜向上。 　　
　　说明：通过本题可以看出以三点，①不一定是静止的物体才能受到静摩擦力的作用，运动物体一也可能受到静摩擦力的作用。静摩擦力产生于两个相对静止的物体之间；②静摩擦力的方向可以和物体运动方向相同；③静摩擦力可以起到动力的作用。本题静摩擦力对物块A是动力，A受到的静摩擦力的方向和它的运动方向相同。
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