第七章 力
第1节 力
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道力是物体对物体的作用。
2.认识力的作用效果,知道力的作用是相互的。
3.知道力的单位是牛顿,对1 N的力有感性认识。
4.知道力的三要素,会画力的示意图。
【过程与方法】
1.通过与力相关的日常生活现象中归纳出力的基本概念。
2.通过学生亲自实验,体验并认识物体间力的作用是相互的。
3.通过常见事例和实验认识力的作用效果。
【情感·态度·价值观】
通过对身边常见事例的分析、认识,感受物理就在我们身边,激发学生对生活中常见现象的探究热情和思索兴趣。
◇教学重难点◇
【教学重点】
力的作用效果、力的三要素。
【教学难点】
力的概念、力的作用是相互的。
◇教学过程◇
一、新课导入
运动会上,百米赛跑的运动员,在起跑时都会用力向后蹬起跑器,你知道这是为什么吗?
二、教学步骤
探究点1 力的作用效果
[阅读课本]P2“力”
[思考]你是怎么知道这些事例中有力存在的?
[提示]找出其中的关键词,如“推”“拉”“吸引”等。
[思考]你还能列举出哪些事例呢?
[提示]拓展关键词,如“扔”“搬”“排斥”等。
[思考]力在自然界中是普遍存在的,但也有共同特征,你能找出这个特征吗?
[提示]一个物体对另一个物体诸如搬、举、提、排斥、扔、拉、压等可以统称为“作用”。
[归纳提升]在物理学中,人们通过力的作用效果来描述力。
[阅读课本]P3“力的作用效果”
[思考]观察图7.1—1,力作用在物体上,引起了哪些变化?
[提示]物体在力的作用下形状发生了改变。
[思考]观察图7.1—2,力作用在物体上,引起了哪些变化?
[提示]铁球由静止变为运动、运动快慢发生变化或运动方向发生改变。
[归纳提升]物体运动状态的改变包括:①物体运动快慢的改变(包括由静止变为运动或由运动变为静止);②物体运动方向的改变;③物体运动快慢和运动方向同时改变。
[小结]力的作用效果:使物体发生形变或运动状态改变。
[思考]你如何判断一个物体是否受到力的作用?
[提示]通过力的作用效果来判断。
[思考]力能否离开物体而存在?
[提示]不能,当一个物体受到力的作用时,一定有另一个物体对它施加这种力。
[思考]这两个物体的地位相同吗?
[小结]受到力的物体叫受力物体,施加力的物体叫施力物体。
[归纳提升]力是物体对物体的作用。力不能离开物体而存在,且一定有两个物体。
[思考]请一位同学先用手托起物理课本,再用手提起板凳,两次的感受相同吗?
[提示]力有大小之分。
[思考]力的单位是牛顿,简称牛。那么1牛的力到底有多大呢?
[提升]托起物理课本的力大约是2牛。
[习题]下列过程能表明力改变物体形状的是 ( )
A.踢出足球
B.足球在草地上越滚越慢
C.压扁足球
D.用头把飞来的足球顶回去
[分析]踢出去的足球由静止变为运动,是力改变了足球的运动状态;足球在草地上滚动时,受到摩擦力的作用,足球越滚越慢,是摩擦力改变了足球的运动状态;压扁足球,足球由于受到力的作用发生形变;用头把飞来的足球顶回去,力改变了物体的运动状态。
[答案] C
探究点2 力的三要素和力的示意图
[阅读课本]P4“力的三要素和力的示意图”
[思考]观察图7.1—3,用同样大小的力在A点和C点处推门,其作用效果一样吗?
[提示]力的作用点发生了改变。
[小结]大小相同的力作用在同一物体的不同点上,方向相同,效果不同,说明力的作用效果与力的作用点有关。
[思考]用大小不同的力在A点推门,其作用效果一样吗?
[提示]力的大小发生了改变。
[小结]大小不同的两个力作用在同一物体的同一点上,方向相同,效果不同,说明力的作用效果与力的大小有关。
[思考]用同样大小的力在A点推门和关门,改变的是力的什么要素?
[提示]力的方向发生了改变。
[小结]大小相同的两个力作用在同一物体的同一点上,方向不同,效果不同,说明力的作用效果与力的方向有关。
[思考]如图1、2、3各说明了力的作用效果与哪些因素有关?
[提示]力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果。物理学中,把力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。当其中一个要素改变时,力的作用效果就会随之改变。
[思考]观察图7.1—4中力的作用点是怎样表示的?
[提示]用线段的起点或终点表示力的作用点,力的作用点一定得画在受力物体上。
[思考]图7.1—4中力的方向是怎样表示的?
[提示]从力的作用点开始,沿力的方向画一条带箭头的线段,箭头的方向表示力的方向。
[思考]图7.1—4中力的大小是怎样表示的?
[提示]从力的作用点开始,沿力的方向画一带箭头的线段,线段的长短表示力的大小。
[归纳提升]在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段,表示物体在这个方向上受到了力,这种表示力的方法叫做力的示意图。
[思考]你能总结一下力的示意图的具体画法吗?
[提示]①在受力物体上画出力的作用点;②确定力的方向,然后沿力的方向画一条线段;③在线段的末端标上箭头,并在箭头旁标出所画力的符号;④在同一个图上画几个力的示意图时,力越大,线段应越长,力的大小相同,线段长度应相等。
[习题]如图所示,小华用绳拉着小车行走,请画出绳对小车拉力F的示意图。
[分析]力的示意图是用带箭头的线段把力的大小、方向、作用点三个要素表示出来,线段的长短表示力的大小,箭头方向表示力的方向,线段起点或终点表示力的作用点。拉力的作用点在绳子与小车的接触点上,方向沿绳子向上,过拉力的作用点,沿拉力的方向画一条有向线段,并在箭头旁标出力的符号。
[答案]
探究点3 力的作用是相互的
[阅读课本]P4“力的作用是相互的”
[思考]为什么主动推人的人也会后退呢?
[提示]主动推人的人运动状态发生了改变,说明也受到了对方施加的力的作用。
[思考]生活中还有哪些类似的事例呢?
[提示]让两个弹簧对拉,两个弹簧均会被拉长,这表明一个弹簧对另一个弹簧施加力的同时,也受到另一个弹簧的力。
[小结]一个物体对另一个物体施力的同时,另一个物体也对它施加力的作用。因此,物体间力的作用是相互的。
[思考]百米赛跑的运动员为什么要向后用力蹬起跑器?
[提示]相互作用的力,方向相反,大小相等。
[思考]用手拍桌面,手会感到疼,这是为什么?
[提示]因为物体间力的作用是相互的,当手给桌面一个力的作用时,桌面反过来给手一个力的作用,所以手感到疼。
[思考]用船桨划水时能使船向前运动,试从力的作用上解释船为什么会向前运动?
[提示]由于物体间力的作用是相互的,当船桨向后划水时,桨给了水一个向后的力,此时水也会给桨一个向前的力,船就是靠这个向前的力前进的。
三、板书设计
第1节 力
1.力的作用效果
(1)形变
(2)运动状态改变
2.力的三要素
(1)大小
(2)方向
(3)作用点
3.力的示意图
4.力的作用是相互的
◇教学反思◇
本节课通过引导学生观察、体验身边“力”的事例,让学生对力的作用有一个感性的认识。然后,从形象的“作用效果”进一步加深对力的认识。遵循学生从感性到理性,从具体到抽象的认知规律。
第2节 弹 力
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道物体有弹性和塑性等不同的性质。
2.了解生活中常见的弹力。
3.认识弹簧测力计,了解其测量原理。
4.会用弹簧测力计测量力的大小。
【过程与方法】
通过使用弹簧测力计的过程,学会弹簧测力计的使用方法。
【情感·态度·价值观】
通过对弹簧测力计使用的探究,培养学生乐于探索日常用品中科学道理的意识,培养学生探索新器件的能力。
◇教学重难点◇
【教学重点】
弹簧测力计的使用方法。
【教学难点】
弹力产生的条件及对弹力概念的理解。
◇教学过程◇
一、新课导入
为了比较谁的臂力更大,两位同学通过撑拉力器进行了比较,你认为这样的方法可行吗?如果两个人的臂长不同,你认为这样比较公平吗?
二、教学步骤
探究点1 弹力
[阅读课本]P6“弹力”
[思考]观察图7.2—1,撑竿还能恢复原来的形状吗?
[提示]拉长的橡皮筋、压缩的弹簧、撑竿等,只要不超过一定的范围,形变后都能恢复到原来的形状。
[小结]有些物体,在受力时发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性。
[思考]橡皮泥受力后发生形变,不受力时还能自动恢复到原来的形状吗?
[提示]橡皮泥、泥巴、面团等受力时发生形变,不受力时都不能自动恢复到原来的形状。
[小结]有些物体形变后,不能自动恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性。
[思考]用手压缩或拉伸弹簧,弹簧对手有力的作用吗?
[提示]力的作用是相互的,手给弹簧一个力,弹簧也会给手一个力。
[小结]物体由于发生弹性形变而产生的力叫做弹力。
[思考]放在桌面上的课本受到桌面的支持力,桌面受到了课本的压力,这两个力是怎样产生的呢?
[提示]桌面形变,产生了弹力,这个弹力就是对课本的支持力;课本形变,产生了弹力,这个力就是对桌面的压力,所以支持力和压力都是弹力。
探究点2 弹簧测力计
[阅读课本]P6“弹簧测力计”
[思考]我们用橡皮筋做成弹弓,可以将小球弹出,哪个物体给了小球弹出的力呢?
[提示]力是物体对物体的作用,小球被弹出是受到了橡皮筋的力的作用。
[思考]这个力是怎样产生的?
[提示]形变的橡皮筋,产生了弹力,施加给小球。
[思考]要想使小球弹出得更远,可以怎么做?
[提示]橡皮筋拉伸得越长,产生的弹力越大,小球被弹得越远。
[小结]弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力,弹性形变的程度越大,弹力越大。
[思考]根据这一结论,你认为弹簧测力计的原理是什么?
[提示]在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧被拉得越长,弹簧的伸长量跟它受到的拉力成正比。
[思考]弹簧测力计由哪几个部分组成?
[提示]弹簧测力计主要由弹簧、指针和刻度盘组成。
[思考]弹簧测力计使用前为什么要来回拉几次?
[提示]反复拉动防止弹簧卡住。
[思考]使用前,如果指针不指在零刻度线处该怎么办?
[提示]测量前要使指针指在零刻度线处,若有偏差,必须校正,这一步骤叫做校零。
[思考]如果测量的力过大或过小,该如何选择合适的弹簧测力计呢?
[提示]测量前需观察测力计的量程和最小分度值。如果测量的力超过最大量程,即超出弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量就不再与拉力大小成正比,甚至无法恢复原状;如果测量的力过小,小于弹簧测力计的最小分度值,则无法准确测出力的大小。
[思考]使用弹簧测力计测量时,有哪些注意事项?
[提示]弹簧测力计内弹簧的伸长方向和所测力的方向应在一条直线上。
[思考]当弹簧测力计示数稳定后,读出测力计的示数时需要注意些什么?
[提示]弹簧测力计的读数要和刻度尺的数值相同;视线要与刻度盘垂直。
[归纳提升]弹簧测力计的使用方法:①使用前:反复拉动弹簧防止其卡住;检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要校零;观察弹簧测力计的量程和最小分度值,知道每一大格及最小一格表示多少牛(N);②使用时:所测量的力不能超过弹簧测力计的最大量程;要使弹簧测力计内的弹簧轴线的方向与所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能与刻度盘接触;③读数时,视线要与刻度盘垂直。
[习题]用橡皮筋、回形针、棉线、小瓶盖、牙膏盒、铁丝、钩码和刻度尺等做一个如图所示的橡皮筋测力计。下列说法中错误的是 ( )
A.刻度可以标在牙膏盒上
B.可以把回形针上端当作指针
C.可以利用钩码拉伸橡皮筋标注刻度
D.不同橡皮筋做的测力计量程都相同
[分析]如图所示的橡皮筋测力计,根据所用器材可知,可以在平整牙膏盒上面标注刻度;回形针在弹簧的下部,可以把回形针上端当作测力计的指针;钩码上标有一定质量的数值,且每个钩码的质量相同,故可以用钩码拉伸皮筋标注刻度;橡皮筋的长短、粗细都影响着测力计的量程,所以不同橡皮筋做的测力计量程不相同。
[答案] D
三、板书设计
第2节 弹 力
1.弹力
(1)弹性
(2)塑性
(3)弹力
2.弹簧测力计
(1)原理
(2)使用方法
(3)注意事项
◇教学反思◇
本节课内容注重学生的实践探究,需引导学生主动观察弹簧测力计的构造,让学生亲自动手做实验测量力的大小,从而掌握研究问题的方法,并通过实例分析,提高学生运用知识解决问题的能力,养成良好的学习习惯。
第3节 重 力
◇教学目标◇
【知识与技能】
1.知道重力是由地球的吸引而产生的力。
2.能正确书写重力大小跟物体质量之间的关系式,并能进行简单的计算。
3.知道重力的方向,会画重力的示意图。
【过程与方法】
通过探究重力大小的有关因素,了解重力跟物体质量的关系,会根据图像分析、处理实验结果。
【情感·态度·价值观】
通过分析生活中常见的重力现象,感受物理就在我们身边,领略自然现象中蕴藏的奥妙。
◇教学重难点◇
【教学重点】
重力的大小、方向与作用点。
【教学难点】
重力的方向、重力与质量的区别与联系。
◇教学过程◇
一、新课导入
唐代诗人李白在《望庐山瀑布》中写道:“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川。飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”瀑布飞流直下,你知道水为什么总是从高处流向低处吗?
二、教学步骤
探究点1 重力
[阅读课本]P9“水总是由高处……受到重力的作用。”
[思考]树上的苹果为什么总是落向地面,而不是飞向空中?抛出的石头为什么会落回地面?
[提示]地球对这些物体有吸引,它们都受到了力的作用。
[思考]从距离地球远近的角度看,这些物体有什么共同特点?
[提示]这些物体都在地球表面或地球附近。
[归纳提升]物理学中,把因地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
[思考]地球附近有不受重力的物体吗?
[提示]地球对周围的一切物体都有向下的吸引作用,地球附近的所有物体都受重力作用。
[思考]空中的物体和地面的物体受到的重力一样吗?
[提示]重力是非接触力,物体抛出去在空中运动与物体静止在地面时都受到重力的作用。
[思考]地球对地面附近的物体有引力,那么地面附近的物体对地球也有引力吗?
[提示]力的作用是相互的,地球吸引物体,物体也吸引地球。
探究点2 重力的大小
[阅读课本]P9“重力的大小”
[思考]根据你的生活经验,你能比较出物理课本和物理作业本哪个重力大吗?
[提示]物理课本比物理作业本厚,物理课本受到的重力更大。
[思考]探究重力和质量的大小关系需要哪些测量工具呢?
[提示]重力的大小直接用弹簧测力计测量,质量的大小可用托盘天平测量。
[思考]实验中测量多组数据的目的是什么?
[提示]测量多组数据可以得出重力和质量的关系,实验结论更具普遍性。
[思考]物体所受重力的大小与其质量有怎样的关系?
[提示]物体的质量越大,它受到的重力也越大。
[归纳提升]物体所受的重力跟它的质量成正比,重力跟质量的比值约等于9.8 N/kg。
[思考]重力和质量的关系式该如何表示?
[提示]用字母G表示重力,m表示质量,g表示物体重力与质量的比值,则地球附近的物体所受的重力与质量的关系式为G=mg。通常取g=9.8 N/kg,在粗略情况下,g可取10 N/kg。
[思考]g=9.8 N/kg的物理意义是什么?
[提示]表示质量为1 kg的物体在地面附近所受重力的大小是9.8 N。
[思考]质量为1 kg的物体在地面任何位置所受重力的大小都是9.8 N吗?
[提示]在地球上不同纬度的地方测定的g略有差异,同一物体在赤道和两极的重力差异较大。
[思考]某物体分别向上运动、向下运动和静止不动,该物体在三种不同的运动状态中所受重力的大小相同吗?
[提示]物体的重力大小不受运动状态改变的影响,与物体的质量和所处的位置有关。
[思考]月球上的物体由于被月球吸引也受到“重力”吗?
[提示]月球上的g月大约是地球上g地的,同一物体在月球上会比在地球上轻很多。
[思考]你能总结一下重力和质量的区别与联系吗?
[归纳提升]重力和质量的区别与联系:
物理量 区别与联系 质量 重力
区 别 概念 物体所含物质的多少 由于地球的吸引而使物体受到的力
符号 m G
量性 只有大小,没有方向 既有大小,也有方向,且方向总是竖直向下
单位 kg N
大小与地 理位置的 关系 同一物体在任何位置质量大小相同 物体的重力随位置的变化而变化
计算公式 m=ρV G=mg
测量工具 天平、秤 弹簧测力计
联系 重力与质量的关系式是G=mg,g=9.8 N/kg
探究点3 重力的方向
[阅读课本]P11“重力的方向”
[思考]观察图7.3—4,重力方向是如何表示的?
[提示]悬挂的铅锤静止时悬线的方向,即为重力的方向。
[思考]重力的方向有什么特点?
[提示]重力的方向总是竖直向下的。
[思考]为什么不能说重力的方向是垂直向下的?
[提示]设计如图所示的实验,先把带细线的小球系在水平放置的铁架台上,让学生观察细线的方向;再把铁架台底座的一侧轻轻抬起。当小球静止时,细线都处于竖直状态,这表明重力的方向总是竖直向下的。
[思考]被举起的重物和水平运动的物体,其重力的方向是怎样的呢?
[提示]重力的方向不受其他作用力的影响,与运动状态无关。
[思考]你知道重力的方向在生活中有哪些应用吗?
[提示]用一细线拴上重锤即可做成重垂线,由于重锤的重力方向总是竖直向下,在重力作用下重垂线的方向也是竖直向下的,利用它可以检验墙、旗杆等是否竖直以及平面是否水平。
探究点4 重心
[阅读课本]P12“重心”
[思考]什么叫做物体的重心?
[提示]物体的各部分都受到重力的作用,但是,对于整个物体,重力作用的表现就好像它作用在某一个点上,这个点叫做物体的重心。
[思考]用手指支在直尺的中心,直尺能够保持平衡;用手支在物理课本的中心,课本也能平衡。换个点支撑,它们还能平衡吗?
[提示]支撑在物体的重心上,物体才能平衡。
[归纳提升]质地均匀、形状规则的物体的重心,在它的几何中心上。
[思考]物体的重心一定在物体的几何中心上吗?
[提示]质量分布不均匀的物体,重心的位置除与物体的形状有关外,还与物体的质量分布有关。
[思考]物体的重心可以不在物体上吗?
[提示]物体重心的位置,可以在物体上,也可以在物体外,如一块平板的重心在板上,而一个铁环的重心就不在环上。
[思考]物体的重心与物体的运动状态有关吗?
[提示]重心的位置与物体所在位置、放置状态和运动状态无关。
[思考]物体的重心会改变吗?
[提示]物体内质量分布发生变化时,其重心的位置也会发生变化,如洒水车洒水时,由于水不断减少,所以重心将下移。
探究点5 重力的由来
[阅读课本]P12“重力的由来”
[思考]月球绕地球转动,为什么不会脱离地球而“跑掉”?
[提示]地球和月球之间存在相互吸引的力,这个力跟地球吸引它附近物体使物体下落的力是同一种力,所以月球不会“跑掉”。
[思考]物体间都存在着这样的作用力吗?
[提示]宇宙间的物体都存在相互吸引的力,这就是万有引力。
三、板书设计
第3节 重 力
1.重力
(1)概念
2.重力的大小
(1)G=mg
(2)g的值与地理位置有关
(3)重力与质量的区别与联系
3.重力的方向
(1)竖直向下
(2)应用
4.重心
(1)形状规则、质量分布均匀的物体
(2)质量分布不均匀的物体
5.重力的由来
◇教学反思◇
重力的方向是本节课的教学难点,通过设计实验,铁架台底座的一侧轻轻抬起的过程中,注意引导学生观察悬线的方向变化,当最终稳定后,再让学生画出悬线的方向,通过观察和比较,学生很容易得出重力的方向总是竖直向下的结论,从而突破难点。
