新人教版高中必修1物理 3.1-重力 基本相互作用 教案

§3.1
重力
基本相互作用
一、教学目标
知识与技能：
知道力是物体对物体的相互作用，认识力能使物体发生形变或使物体运动状态发生改变，会用力的图示表达力的三要素，会画力的示意图；
知道重力产生的原因及其定义；理解重力的三要素；
能测量重力的大小，确定重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系；
知道物体重心的含义；
了解四种基本相互作用；
过程与方法：
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,并能独立画出力的示意图；
能通过多个实验现象归纳得出力的作用是相互的；
自己动手，找不规则薄板重心的实验锻炼自己的动手能力；
通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的这种物理学常用的方法；
情感态度与价值观：
通过重力以及四种基本相互作用的介绍，引起学生对大自然的好奇之心，进而去留心生活中的物理现象。
二、教学重点、难点
重点：1.力的概念、力的图示与示意图，“三要素”以及力的作用效果；2.重力的概念及重心的理解。
难点：1.重心的概念；2.不规则物体重心的确定；
三、教学准备
创设情景，导入目标——自主探索，实践体验——表达交流，总结归纳
长方形木块，锯条，橡皮条，已知质量的钩码，重锤线，铅笔，刻度尺，质量均匀分布的金属板等。
四、教学过程
预习检查、总结疑惑?
匀速直线运动，加速直线运动，匀速圆周运动，有何区别？
引入物体运动状态发生变化的含义是什么？（学生：物体速度（大小、方向）发生变化）
物体发生形变的含义是什么？学生阅读课本后举例。
情景引入、展示目标
同学们都平时都习惯这样说，我们班要数某某同学的力量最大，某某同学脚部的力量最强，一脚可以把足球开出五、六十米。这种对力的说法符合物理角度对力的定义吗？本节课我们将着手研究这个问题，并学习几种简单的力学问题。
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态以及其他肉眼不能察觉的许多方面发生变化。在物理学中，物体间的这些相互作用抽象为一个概念：力。
一、力的概念
力是物体之间的相互作用（相互这个词揭示力的存在不可能是孤立的，如“孤掌难鸣“）
1.力的物质性
施力物体与受力物体同时存在
2.力的相互性
书放在桌面上，以书为研究对象，书收到桌面对它的支持力，以桌面为研究对象，桌面受到书对它的压力。
施力物体与受力物体随研究对象选择不同而发生“角色”变化。
3.力的矢量性
有大小有方向，加减运算遵守矢量运算法则
4.力的三要素
大小（测力计或弹簧秤）、方向和作用点
5.力的作用效果
将白纸揉成纸团，由静止释放
1）使物体发生形变
2）改变物体的运动状态
6.物体间发生相互作用的方式有两种：①直接接触②不直接接触
二、力的图示
1.力的图示：用一根带箭头的有向线段表示力的方法
2.做图示的步骤
①选定标度：画出某一长度的线段表示一定大小的力，并把该线段所表示的力的大小写在该线段的上方。所选标度要适当(力的图示上刻度不能过少，也不能多而密，要便于作图计算)，一般标度的大小应是所图示的力的1/n，n为除“1”以外的正整数。
②画一个方块或一个点表示受力物体，并确定力的作用点。
③从力的作用点开始，沿力的作用方向画一线段(根据所选标度和力的大小确定线段的长度)，并在线段上加上刻度(垂直于力线段的小短线)。
（1.选定单位长度
2.从力的作用点沿力的方向画出力的作用线
3.标刻度，终点画上箭头表示方向）
3.画力的示意图：只画力的方向和作用点
三、重力
1.重力的产生：由于地球对物体的吸引而使物体受到的力，叫做重力。重力就是重量。
提问：重力是怎样产生的？
学生在预习后回答：地球上的一切物体都要受到地球的吸引，所以人跳起来总会落在地上，扔出去的东西总要落回地面。
提问：有的同学说物体的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？
学生猜疑：有的说是，有的说不是。
教师释疑：严格地说，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一部分，以后才会学到这些知识，现在知道就行了。所以说重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而不能说地球的吸引力就是物体的重力。由于两者相差很小，通常可以用重力代替吸引力。
一个物体受到10N的重力，可以说这个物体的重量是10N。
提问：重物受到的重力的施力物体和受力物体各是谁？
学生：施力物体是地球，受力物体是重物。
强调：地球上的任何物体在任何状态下都受到重力的作用。因此，在今后的受力分析中重力肯定有。
在月球上，物体也会由于月球的吸引而受到相应的重力，到其他星球表面也一样。
2.重力的大小：1）测量---弹簧秤
（静止的物体对竖直悬线的拉力或水平支持物的压力大小等于重力的大小）
2）计算---G=mg
提问：重力的大小可以用弹簧秤来测量，为什么？
学生：物体静止时对弹簧秤的拉力大小等于其重力。
实验：手提弹簧称及其下挂的钩码，测出钩码的重力；在竖直方向上用不同的方式运动，观察弹簧称示数及其变化。
(引导学生根据实验，并结合二力平衡知识得出结论)
重力的大小可以用弹簧秤测出。
在静止情况下，物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，在数值上等于物体重力的大小。
动手实验：用弹簧秤测量一个钩码、两个钩码、三个钩码的重力的大小，观察计算重力G与钩码的质量m的关系。
学生马上得到：G与m成正比。
重力大小与物体质量关系：
G＝mg（g＝9.8N/kg）
强调：g值在地球的不同位置取值不同，一般情况下忽略这个差异，可认为g值是恒定的。
实验：从静止释放的小石块总是竖直下落，重锤线的方向总是竖直向下。
归纳：从静止释放的小石块总是竖直下落，分析重锤线下重物的受力情况，可知重力的方向竖直向下。
3.重力的方向：竖直向下
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垂直，不能笼统指垂直方向。
4.重心
⑴概念
物体的各部分都受到重力的作用。从效果上看，可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点，或各部分重力的等效作用点，或各部分所受到的重力的合力的作用点，叫物体的重心。
通俗点讲，重心就是重力的作用点。把物体的全部质量集中到一点将不影响研究结果，这就是物理学的一种等效替代的思想。
⑵与重心位置有关的因素：
①与物体的形状有关；
②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。
同学们在初中知识的基础上，找出这些质量分布均匀的物体的重心（投影分析）
质量分布均匀的形状不规则的薄板形物体的重心可用二次悬挂法或寻找支点法找到。[
学生动手找自己的不规则薄板的中心，并且说出其原理。
教师演示：木圆环，不规则形状薄木板的重心。
验证：用悬挂法确定重心之后，在板上固定一条细线，让其穿过重心C点，再在其重心C处拴上细绳提拉，验证薄板可以水平平衡。也可以重心C为支点，让薄板水平平衡。
演示讲解：不倒翁的制作就是改变椭圆空腔的重心，增强对重心概念的印象。
演示：将一段均匀的直铁丝，做成直角、四边形、圆形等不同的形状，用悬挂法寻找其重心的位置。
归纳：物体的重心可在物体之上，也可在物体之外。
物体的稳定程度与重心的高低及支承面的大小等有关。
简单介绍一下不倒翁的原理，让学生有一种印象，为以后学习平衡的种类奠定基础。
巩固练习：用卡车运输一些有的轻、有的重物体，将这些物体怎样堆放到卡车上较为合理。
(尽量将重的物体放在车的底部，整体的重心较低，行驶较安全)
四、基本相互作用
引力相互作用是是所有物体之间都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表现。
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。强作用力只在10-15m范围内有显著作用，弱作用力的作用范围不超过10-16m。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。
五、板书设计
六、教后感
本节课的应用主要涉及力的概念、力的图示、重力大小的计算和方向的判定，以及物体重心位置的确定。对四种基本相互作用只要作一般性的了解。这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
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