5.4 重力 新课标教学设计与课堂实录

《重力》新课标教学设计与课堂实录
《课程标准》把重力的学习由《大纲》要求的“理解”层次定位于“了解”层次，要求有所降低。
本节课主要是想通过营造一个和谐民主的氛围，让学生们展开想象的翅膀，通过列举事例、动手实验、讨论交流等方式来了解重力，让学生主动地吸取知识，大胆提问、大胆猜想。培养学生探究、创新的能力。
【教材分析】
教学目标 知识与技能 1、了解重力的定义、方向、大小及作用点2、探究重力大小与质量的关系
过程与方法 1、在搜寻大量事实的基础上，通过分析、设计实验、讨论等方式了解重力 2、经历探究重力大小与质量的关系的过程。培养研究探索的能力
情感态度与价值观 激发学生对于科学探究的兴趣，养成与同学合作交流的意识，体验利用知识解决问题的喜悦。培养创新意识
教学重点 探究重力的大小与质量的关系
教学难点 重力的方向
教学方法 探究式教学法
教具和媒体 1、演示用：苹果树模型；用线拴着的铜块；长方体木块；橡皮泥；弹簧秤；海绵2、学生三人一组实验用：弹簧秤；钩码一盒（每个的质量为50g）;橡皮泥(200g);长方体木块(100g);圆柱形铝块(200g);圆柱形铜块(100g)；细线3、多媒体、课件
【教学过程实录】：
一、复习提问：
师：什么是力？
生：思考回答：力是物体对物体的作用。
师：将昨天的问题（哪些因素可影响力的作用效果？并举例说明）进行交流。
生：我们小组认为：力的大小、方向、作用点都可以影响力的作用效果。比如说大人能提起一大桶水而小孩就提不起来；穿鞋和脱鞋时用力的方向不同，效果也就不同；推门时，推在门把手上用较小的力就可以把门推开，推在门轴附近就需要很大的力才能推开。
师:在适当位置板书“方向、作用点、大小。”
二、引入课题
引入：讲桌上放有一棵苹果树模型，上面结了一个很大的苹果。
师：将拴苹果的细线剪断，苹果落到讲桌的海绵上。哪位同学愿意把“苹果落地”的故事讲给同学们听？
生：牛顿看到苹果落地而引发了出奇的深思“树上落下的苹果为什不向别的地方飞去，而是一定向下落？”是否与星星在天上运动有某种联系呢？在此基础上，牛顿创立了“万有引力”知道了苹果落地的原因。
师：相信这位同学能像牛顿一样，细心观察周围的事物，提出更有价值的问题进行研究。我将这只象征“创新”的苹果送给这位未来的牛顿。
生：热烈的掌声。
引出课题：第十三章 第一节重力
师：口述并板书：1、定义：地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。
师：知道了什么是重力，你能否像牛顿一样提出“对于重力你想知道哪些问题？”
生：思考后回答①重力的方向向哪？②重力的大小与什么有关？③重力的作用点在哪里？④重力有何应用？⑤重力有哪些危害？如何避免？⑥天上的飞机、海上的轮船都受重力的作用吗？⑦谁对物体施加了重力？……
（说明：对学生提出的问题，老师要进行归类，并告诉学生：有的在本节课研究，有的在课后研究，有的在将来研究。）
师：同学们提出了这么多问题，都想弄清这些问题，下面我们就逐一进行研究。对于⑥和⑦我相信大家对重力的概念少加思索就能够回答。你能回答⑥⑦两个问题吗
生：能。从重力的定义来看重力的施力物体应该是地球；天上飞的飞机、海上航行的轮船都受重力的作用。
师：和这位同学的想法一致的请举手。
生：举手认可。
探究（一）研究重力的方向
搜寻事实：
生：列举了大量的例子。
师：实物投影：
1、竖直上抛、平抛、斜抛的物体最终要落向地面。（演示给同学看）。
2、教室里吊电灯的线总是竖直向下。
3、盖房时，必须盖成竖直向下的，才牢固
4、挂着的猪肉是竖直向下的。
师：通过实物，演示向下的几种情况。。大屏幕播放课件内容（一）：物体放在斜面上重力方向竖直向下。得出“重力的方向是竖直向下的。”并板书。
师：重力的方向是竖直向下的。它在日常生活中有哪些应用？
生：①建筑工人用重垂线检验砌的墙是否竖直。（利用自己制作的重锤线到讲台上实际操作，并告诉同学们判断墙竖直的标准。）其他同学利用桌上的器材自制一个重锤线，检验课桌腿是否竖直。
师：你能设计一个可以检验桌面是否水平的仪器吗？
（说明：这种设计仅有几位同学设计出来了，对于大多数学生来说还是有难度的，课堂上没有设计出来的课后多于同学交流，直至制作出漂亮的水平器为止。）
师：重力方向竖直向下，能给人类造成危害吗？举例说明。如何避免重力给人类带来的危害？
生：能给人类造成危害。
例如：花盆从阳台上掉下来会把行人砸伤；地震时房屋倒塌会把人压伤；雨水下的太多会造成水灾。
在行走时尽量避开高大的建筑物；经常收听收看天气和地震预报,及早防范。
师：播放课件内容（二）：画面内容：转动的地球上南极有企鹅，北极有北极熊。声音内容：北极熊生活在北极，企鹅生活在南极，它们所受的重力方向都是竖直向下的，这里的“下”不矛盾吗？“下”指的是什么？
生：我认为这里的“下”是指向地心吧。
师：大家同意他的看法吗？
生：同意。
师：口述：重力的作用点在物体的重心上。
板书：重心：重力在体上的作用点。出示乒乓球、长方体铁块、橡皮泥分别说出重心。
生：看书P45图12.1——9。
师；：为什么体操运动员的个子比较矮？思考后回答。
生：个子矮重心就低吧，这样更稳定些。
师：你的看法和他一样吗？
生：一样。
探究（二）探究重力的大小。
师：通过刚才的学习我们对重力方向、重力的作用点、重力的施力物体等知识有了初步的认识，接下来我们再来探究一下重力的大小可能与哪些因素有关。请同学们思考二分钟后再发表看法。
生：谈自己的猜想。
师：板书学生的猜想：重力的大小可能与①物体的体积；②物体的质量；③物体的形状；④它相对地面的位置；⑤物体的密度有关。有怎样的关系？
生：我认为物体的体积越大重力越大；质量越大重力越大；物体的形状变了重力就改变；物体相对地面的位置越高重力越大；物体的密度越大重力越大。
师：你的观点和他一样吗？
生：一样。
（说明：上面的几种猜想是学生根据已有的知识和生活经验建立的，其中体积和密度对重力 的影响都可归纳到质量当中。同种物质，体积越大，质量越大，。相同体积的不同物质，密度越大，质量越大，所以只研究重力与质量的关系即可。物体所受重力与位置的关系到高中再去探讨。教师应带领同学对部分假象进筛选，找出共同的研究目标。）
生：三人一组设计探究重力大小与质量关系的实验。
师：巡视，随时解答学生提出的问题。对有问题的小组及时给予帮助。（约15分钟）。
（说明：学生对自己动手做实验很感兴趣，可以说他们的热情高，干劲大。每个人都争先恐后的讲述自己的设计意图，互相补充，拟订出最佳的设计方案。这时课堂上的讲话声比较大，也有人离开了坐位，此时老师要因势利导，绝对不能批评学生。否则会挫伤他们的探究兴趣，使课堂成为一潭死水。）
生：交流探究过程及实验结果。
师：用实物投影投出3、6、8、9小组的记录表格
1 2 3
质量（Kg） 0.05 0.1 0.15
重力（N） 0.5 1 1.5
生：分析归纳得出结论：1、物体的质量越大，重力也越大。2、物体所受的重力与质量的比值为10 N/Kg。3、物体所受的重力和它的质量成正比。
师：板书：物体所受的重力和它的质量成正比。
用公式表示为：G = mg G——重力——单位（N）
m——质量——单位（kg）
g=9.8N/kg 质量为一千克的物体受到的重力是9.8 N。
提出问题：1、在教室里学习的你受重力的作用吗？如果有朝一日你坐着飞机飞上了天，你还受重力的作用吗？怎样计算你所受重力的大小？
生： 通过这节课对重力知识的学习，我认为不管我是在教室里还是在空中我都受重力的作用。用我的质量乘以9.8 N/kg就是我所受重力的大小。
师：请同学们写出计算过程。用实物投影将三名同学的展出，师生共同批阅。肯定好的方面，指出不足。鼓励同学再接再厉。
三、小结
师：本节课你学到了哪些知识？有哪些收获？
四、课后作业：
1、 自制一个水平器，用它检验桌面是否水平。（写出所用器材，检验的方法及原理。）
2、 举出日常生活中利用重力的实例。
3、查阅有关资料了解人登上月球后那些方面和在地球上不一样？并说出原因。
五、板书设计：
第十三章 二、重力1、 定义：地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫重力。 重力的三要素：大小：与质量成正比。G = mg 。方向：竖直向下。作用点：在物体的重心上。3、思维程序：提出问题——猜想——实验检验——得出结论。
动手动脑学物理
1．略
2．略
3．解一：利用直角三角尺和重垂线．
将直角三角尺的一直角边平放在地面上，看重垂线和直角三角尺的另一直角边是否平行若平行，则地面水平；若不平行，则不水平．(图一)
解二：用图二所示自制水平器，A是刨得很光滑的平板，B是垂直固定在A上的木棒，上面刻着与木板A垂直的直线．
检查时将水平器A放在桌面上，在刻线的上端挂一根重垂线，若重垂线与刻线重合，则说明桌面是水平的．
教学过程实录2
一、引入新课
[演示]
(1)将一只木球举到一定的高度让其自由落下．
(2)把一只木球斜向上抛出，观察其运动路线．
(3)让一只木球在讲台上沿直线运动，滚到讲台边后落向地面，观察其运动路线．
[师]在演示的几种情况中，球的运动有什么共同之处呢
[生]不论小球的运动状态如何．它最终都落回了地面．
[师]产生这些现象的原因是什么呢
[生]球运动过程中运动状态的改变是因为受到了力的作用，球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用．
二、新课教学
1．重力
[想想做做]
[师]请同学们用一根细线拴住自己的橡皮作图12．1-1所示的实验，说说你的感受．
[生]橡皮做圆周运动时需要用力拉着，否则就会被甩掉．
[师]无云的夜晚我们总能看到月亮，我们知道那是月亮在不停地绕着地球旋转．是不是地球上有力在牵着月球呢
[投影]苹果落地和万有引力．
[师]地球和月亮之间存在着相互吸引的力，这就是万有引力(univcrsal graviton)．地面附近的物体也会受到地球的吸引，地面附近的物体由于地球的吸引而受到的力叫重力(gravity)．通常还把重力的大小叫做重量．
[生]木球无论怎样运动都最终落到地面，就是受到了重力的作用．
[想想做做]
[师]地球附近的物体都会受到重力的作用，你知道重力能为我们做什么吗
[生]盖大楼打地基时，就是把夯举高释放，夯由于受到重力而向下运动就能将地基夯实．
[生]跳水运动员走到高高的跳台上向下跳时也是由于受到重力作用才能在完成各种动作后入水．
[生]人和各种动物是由于受到了重力的作用才能安然地在地球上生存，如果没有重力，可能就只能像在飞船中的宇航员一样到处漂了． ……
2．重力的大小
[师]前面的学习中同学们已经了解了力的三要素，还记得吗
[生]力的三要素是力的大小、方向、作用点．
[师]重力的大小怎样确定，它和什么因素有关呢
[探究]重力的大小跟什么因素有关．
[师]同学们可以先大胆猜想．
[生]一般看上去越大的物体越重，所以我认为重力和体积有关．
[生]我认为是和密度有关，一小块铁比一大团棉花要重很多，密度大的重力大．
[生]密度相同的物质，体积大时质量就大，体积相同的物体，密度大时，它的质量就大．所以我认为是质量大的物体重力大．
[师]谁知道重力用什么测量 怎样测量
[生]用弹簧测力计来测量重力．
[生]使用弹簧测力计时要先观察量程和分度值，如果指针没有指零还要先进行调零，然后将被测物体挂在弹簧测力计下方，物体静止时，根据指针的位置读出指示的值即为被测物体的重力．
[师]同学们可以参考教材中的提示，用实验验证自己的想法，然后交流实验的情况．
(学生实验，教师巡视指导，并参与学生的活动)
[生]根据测量数据作出的重力与质量关系的图象是一条过原点的直线．
[生]每一次测出的重力与其对应质量的比值基本上是一个不变的值，这个比值大约是9．8．
[生]实验结果说明物体所受的重力跟它的质量成正比．
[师]我们用G表示重力，g表示重力和质量的比值，同学们实验的结论就可以用一个公式表示．请大家自己表示出来，(一名同学板演)并说明单位是什么．
[师]向学生说明g的单位可根据重力G(N)和质量m(kg)的单位得出：g＝9．8 N／kg．在使用公式G＝mg计算时，质量(m)的单位必须用kg．重力(G)的单位必须用N．粗略计算时，g的值可取10 N／kg．
[投影]
练习1．一块钢锭的质量是4 t，计算它所受到的重力．
练习2．质量是50 g的鸡蛋，重是多少牛(取g=10 N／kg)
练习3．根据自己的体重，估算受到的重力的大小．
(学生练习，两名同学板演，最后教师讲评)
[师]在日常生活中，人们习惯将质量称为重量．同学们应注意区别．
3．重力的方向
[师]同学们已经了解了一切物体在失去支持时都要落到地面，
[演示]
(1)观察拿在手中的小球自由下落的方向．
(2)用一根线把物体悬挂起来，观察静止时线的方向．
[师]小球受重力自由下落时的方向及悬挂的物体受重力作用使悬线下垂的方向便是重力的方向，这一方向是竖直向下的，所以重力的方向是竖直向下的．
[演示]
(1)两条重垂线的方向．它们方向是否相同
(2)重垂线与水平桌面的方向是否垂直
(3)重垂线与斜面的方向是否垂直
[生]两条重垂线的方向平行，重垂线的方向与水平面垂直，与斜面不垂直．
[师]重力的方向总是竖直向下的，不能说垂直向下．
[师]现在请同学们利用重垂线检查我们教室的墙壁是否竖直，窗台及课桌面是否水平．说说你们检查的结果和根据．
[生]如果重垂线和墙壁是平行的，说明墙壁竖直，如果重垂线和桌面及窗台是垂直的，则说明桌面和窗台是水平的．
[生]建筑工人之所以用重垂线来检查所砌的墙是否竖直，就是因为重垂线的方向总是竖直向下的．
[生]我们站在地面上，脚朝下，由于重力的作用可以站得很稳，但地球是圆形的，在我们“脚下”的人，好像脚是朝上的，他们也能站得稳，为什么呢
[想想议议]
[师]我们所说的“竖直向下”的“下”指的是什么方向
[生]地球上不同地方的人或物受到的重力的方向对于他们所处的位置来说都是竖直向下的．因为地球是圆形，所以地球上不同位置上的“下”实际都指向了地球的中心，因此我们所说的竖直向下的“下”指的是指向“地心”．
[生]指向地心的方向叫“向下”，背离地心的方向就应该叫做“向上”．
[师]同学们分析得非常好，正因为地球上不同地方的人们都受到地球指向地心的重力作用，所以各个地方的人们都能安然无恙地生活在地球表面．
4．重心
[师](出示一根粉笔)问：这根粉笔受不受重力的作用
[生]地球附近的物体都会受到重力的作用，所以粉笔也受重力．
[师]将一根粉笔分成几段后．各段粉笔受不受重力
[生]将粉笔分成几段后，每一小段粉笔仍然受重力作用，物体的每一部分都会受到地球的吸引作用．
[师]地球吸引物体的每一部分，但是，物体受到的重力可以看成是集中在一点，这个点叫做物体的重心(center gravity)．如何确定物体的重心呢
[生]物体受到的重力可以认为集中在重心，所以重心就是重力的作用点，
[生]重力的作用线一定通过重心，所以可以用类似重垂线的悬挂法确定物体的重心．
[师]请同学们确定一块方形薄板的重心，并交流自己的做法．
(学生操作，然后交流)
[生]先用细绳系住木板的一点悬挂起来，沿着细绳的方向在木板上画出一条线；再用细绳系住木板的另一个点悬挂起来．按刚才的方法在木板上画出另一条线，两条线的交点就是这个木板的重心．
[师]物体的重心位置和物体的形状、材料是否均匀有关，用悬挂法可以确定各种物体的重
心．一般材料均匀、外形规则的物体的重心，就是这一物体的几何中心．(出示粗细均匀的细木棒和木球)如这两种物体的重心在哪儿
[生]粗细均匀的木棒的重心在木棒的中点，均匀圆木球的重心在它的球心．
[师]如将一粗细均匀的长棒从中间弯折成90°角，重心还在棒的中点吗 重心在哪儿
[生]弯折后重心不在棒上，重心的位置可以用悬挂法确定．
[想想议议]
[师]请同学们双脚分开站好，大家一定能很稳地站在地面上，如果身体的各个部位都不动，只让你抬起一只脚，还能站稳吗 试一试，根据自己的体验讨论“不倒翁”为什么不倒．走钢丝的演员为什么要握一根长杆
(同学们试验、讨论，然后交流)
[生]如果身体不动，抬起一只脚后就站不住，要想一只脚稳，身体就必须倾斜，身体倾斜时，人体的重心位置也会跟着移动．
[生]走钢丝的演员的重心位置必须落在钢丝上时才不会倾倒．
[生]人走路，脚下不稳时会自然地伸开双臂保持平衡，因此我觉得走钢丝的演员手握一根长杆是为了借助加长了的手臂调整重心，保持平衡．
[生]不倒翁身体的下部有一个很重的物体，上部几乎是空的，因此它的重心很低．将不倒翁扳倒后，重力的作用就会使它回到原来的位置，所以扳不倒．
[师]类似的问题，同学们在课后可以继续展开讨论．
[师]随着我们国家“神舟”五号载人航天飞船的胜利发射与回收，我们国家的航天事业进入了一个崭新的阶段，引起了世人的瞩目．相信同学们也一定希望有朝一日自己能上天揽月．请同学们在课后收集有关航天的知识，阅读书后的“科学世界”“万有引力与航天”．
课外活动设计
　　1．写作与体会：我们生活在地球上，一举一动都受到重力的影响，要是一旦失去了重力，我们的生活又会怎样？这是一个很有意思的问题，请你就这个问题写一篇小论文，字数不限。
　　2．设计与制作：利用重力知识你能否做一个水平器？试一试，画图说明。