高中物理《重力基本相互作用》教案（人教版必修1）

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111 必修一3.1 重力 基本相互作用 一、教材分析 這一節(jié)首先從力的概念入手進(jìn)行研究，“力是物體間的相互作用”這個(gè)表達(dá)是抽象的，也是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，教學(xué)中要從生活中的具體例子出發(fā)，說(shuō)明力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生形變的原因，在此基礎(chǔ)上給出力的定義.對(duì)于力的相互性的理解是從施力物體和受力物體的角度來(lái)進(jìn)行定義的，剛開(kāi)始分析物體受力時(shí)，可以把施力物體找出來(lái)以便在分析時(shí)不會(huì)憑空增加力的個(gè)數(shù). 力的三要素是對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)把問(wèn)題簡(jiǎn)單化的一種方法，也是以后作力的分析草圖時(shí)必須用到的一種基本知識(shí)和技能，所以要學(xué)生多加練習(xí)，特別是對(duì)力的示意圖更要加以重視，這是受力分析的基礎(chǔ). 重力概念的理解難點(diǎn)在于重心的理解，重心是重力的作用點(diǎn)，但重心的位置與物體的形狀和物體的密度分布都有關(guān)系.理解重力可以從演示實(shí)驗(yàn)入手進(jìn)行，把抽象的問(wèn)題具體化是解決難點(diǎn)的很好的方法. 二、教學(xué)目標(biāo) 1、知道重力產(chǎn)生的原因及其定義。 2、知道重力的方向以及重力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，能用重錘線(xiàn)檢驗(yàn)一條線(xiàn)或一個(gè)面是否豎直或水平。 3、知道物體重心的含義 4、了解力是物體對(duì)物體的作用，力的作用是相互的，認(rèn)識(shí)力能使物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)發(fā)生改變 5、知道力的三要素 6、了解四種基本相互作用 三、教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：1、重力的方向以及重力的大小與物體質(zhì)量的關(guān)系 2、力能使物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變 難點(diǎn)：1、力的作用效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)三個(gè)因素有關(guān) 2、重心的概念 四、學(xué)情分析 力的概念在初中已經(jīng)有所接觸，但是它的理解仍然是一個(gè)難點(diǎn)，關(guān)鍵是在于力是物體間的相互作用這一問(wèn)題上，并且兩個(gè)力地位是相同的．重力是在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的一個(gè)概念，對(duì)它的理解主要應(yīng)該放在重心的研究上，知道不同情況下物體重心的位置．自然界四種基本相互作用是新教材新增的內(nèi)容，對(duì)它的理解不必太深，了解這方面的知識(shí)，為將來(lái)發(fā)展打下基礎(chǔ)． 五、教學(xué)方法 創(chuàng)設(shè)情景，導(dǎo)入目標(biāo)——自主探索，實(shí)踐體驗(yàn)——表達(dá)交流，總結(jié)歸納 六、課前準(zhǔn)備 多媒體，長(zhǎng)方形木塊，鋸條，橡皮條，已知質(zhì)量的鉤碼，重錘線(xiàn)，鉛筆，刻度尺，質(zhì)量均勻分布的金屬板等。 七、課時(shí)安排 八、教學(xué)過(guò)程 （一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)有何區(qū)別？ 引入物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的含義是什么？ 學(xué)生閱讀課本P54第一段后答：物體速度（大小、方向）發(fā)生變化 物體發(fā)生形變的含義是什么？學(xué)生閱讀課本P54第二段后舉例。 （二）情景引入、展示目標(biāo) 同學(xué)們都平時(shí)都習(xí)慣這樣說(shuō)，我們班要數(shù)某某同學(xué)的力量最大，某某同學(xué)腳部的力量最強(qiáng)，一腳可以把足球開(kāi)出五、六十米。這種對(duì)力的說(shuō)法符合物理角度對(duì)力的定義嗎？本節(jié)課我們將著手研究這個(gè)問(wèn)題，并學(xué)習(xí)幾種簡(jiǎn)單的力學(xué)問(wèn)題。 （三）合作探究、精講點(diǎn)播 一、力和力的圖示 ⑴力的描述：力是物體與物體的作用。（即力產(chǎn)生的條件是兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體發(fā)生作用） ⑵力的作用效果：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變或是物體發(fā)生形變。 ⑶力的測(cè)量工具：測(cè)力計(jì)（彈簧秤） ⑷力的單位：牛頓 ⑸力的量性：矢量，遵循矢量運(yùn)算法則 ⑹力的圖示：按一定比例作出的帶箭頭的線(xiàn)段，線(xiàn)段的長(zhǎng)短表示力的大小，箭頭的方向表示力的作用方向，箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn)。 二、重力 1、重力 提問(wèn)：重力是怎樣產(chǎn)生的？ 學(xué)生在預(yù)習(xí)后回答：地球上的一切物體都要受到地球的吸引，所以人跳起來(lái)總會(huì)落在地上，扔出去的東西總要落回地面。 提問(wèn)：有的同學(xué)說(shuō)物體的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？ 學(xué)生猜疑：有的說(shuō)是，有的說(shuō)不是。 教師釋疑：嚴(yán)格地說(shuō)，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一部分，以后才會(huì)學(xué)到這些知識(shí)，現(xiàn)在知道就行了。所以說(shuō)重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，而不能說(shuō)地球的吸引力就是物體的重力。由于兩者相差很小，通常可以用重力代替吸引力。 ⑴概念：由于地球?qū)ξ矬w的吸引而使物體受到的力，叫做重力。重力就是重量。 一個(gè)物體受到10N的重力，可以說(shuō)這個(gè)物體的重量是10N。 提問(wèn)：重物受到的重力的施力物體和受力物體各是誰(shuí)？ 學(xué)生：施力物體是地球，受力物體是重物。 強(qiáng)調(diào)：地球上的任何物體在任何狀態(tài)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，物體也會(huì)由于月球的吸引而受到相應(yīng)的重力，到其他星球表面也一樣。 ⑵產(chǎn)生條件：是由于地球的吸引。 2、重力的大小和方向 提問(wèn)：重力的大小可以用彈簧秤來(lái)測(cè)量，為什么？ 學(xué)生：物體靜止時(shí)對(duì)彈簧秤的拉力大小等于其重力。 實(shí)驗(yàn)：手提彈簧稱(chēng)及其下掛的鉤碼，測(cè)出鉤碼的重力；在豎直方向上用不同的方式運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧稱(chēng)示數(shù)及其變化。 (引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合二力平衡知識(shí)得出結(jié)論) ⑴重力的大?。? 重力的大小可以用彈簧秤測(cè)出。 在靜止的情況下，物體對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫Γ跀?shù)值上等于物體重力的大小。 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：用彈簧秤測(cè)量一個(gè)鉤碼、兩個(gè)鉤碼、三個(gè)鉤碼的重力的大小，觀察計(jì)算重力G與鉤碼的質(zhì)量m的關(guān)系。 學(xué)生馬上得到：G與m成正比。 重力大小與物體質(zhì)量關(guān)系： G＝mg（g＝9.8N/kg） 強(qiáng)調(diào)：g值在地球的不同位置取值不同，一般情況下忽略這個(gè)差異，可認(rèn)為g值是恒定的。 實(shí)驗(yàn)：從靜止釋放的小石塊總是豎直下落，重錘線(xiàn)的方向總是豎直向下。 歸納：從靜止釋放的小石塊總是豎直下落，分析重錘線(xiàn)下重物的受力情況，可知重力的方向豎直向下。 ⑵重力的方向：總是豎直向下。 強(qiáng)調(diào)：豎直向下不能說(shuō)成垂直向下，豎直向下指的是與水平地面相垂直，不能籠統(tǒng)指垂直方向。 3、重心 ⑴概念 物體的各部分都受到重力的作用。從效果上看，可以認(rèn)為物體各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn)，或各部分重力的等效作用點(diǎn)，或各部分所受到的重力的合力的作用點(diǎn)，叫物體的重心。 通俗點(diǎn)講，重心就是重力的作用點(diǎn)。把物體的全部質(zhì)量集中到一點(diǎn)將不影響研究結(jié)果，這就是物理學(xué)的一種等效替代的思想。 ⑵與重心位置有關(guān)的因素： ①與物體的形狀有關(guān)； ②與物體的質(zhì)量分布有關(guān)。 質(zhì)量分布均勻的物體的重心，跟物體的形狀有關(guān)。 質(zhì)量分布均勻的有規(guī)則形狀的物體，其重心在此幾何中心上。 同學(xué)們?cè)诔踔兄R(shí)的基礎(chǔ)上，找出這些質(zhì)量分布均勻的物體的重心（投影分析） 質(zhì)量分布均勻的形狀不規(guī)則的薄板形物體的重心可用二次懸掛法或?qū)ふ抑c(diǎn)法找到。[ C C 學(xué)生動(dòng)手找自己的不規(guī)則薄板的中心，并且說(shuō)出其原理。 教師演示：木圓環(huán)，不規(guī)則形狀薄木板的重心。（參照課本中P5的實(shí)驗(yàn)） 驗(yàn)證：用懸掛法確定重心之后，在板上固定一條細(xì)線(xiàn)，讓其穿過(guò)重心C點(diǎn)，再在其重心C處拴上細(xì)繩提拉，驗(yàn)證薄板可以水平平衡。也可以重心C為支點(diǎn)，讓薄板水平平衡。 演示講解：不倒翁的制作就是改變橢圓空腔的重心，增強(qiáng)對(duì)重心概念的印象。 演示：將一段均勻的直鐵絲，做成直角、四邊形、圓形等不同的形狀，用懸掛法尋找其重心的位置。 歸納：物體的重心可在物體之上，也可在物體之外。 物體的穩(wěn)定程度與重心的高低及支承面的大小等有關(guān)。 簡(jiǎn)單介紹一下不倒翁的原理，讓學(xué)生有一種印象，為以后學(xué)習(xí)平衡的種類(lèi)奠定基礎(chǔ)。 鞏固練習(xí)：用卡車(chē)運(yùn)輸一些有的輕、有的重物體，將這些物體怎樣堆放到卡車(chē)上較為合理。 (盡量將重的物體放在車(chē)的底部，整體的重心較低，行駛較安全) 三、基本相互作用 引力相互作用是是所有物體之間都存在的一種相互作用。對(duì)于通常大小的物體，它們之間的引力非常微弱，常被忽略不計(jì)。 電磁相互作用包括靜止電荷之間以及運(yùn)動(dòng)電荷之間的相互作用。電和磁是密切相關(guān)的，在一個(gè)參考系中觀察到的磁力可以和另一個(gè)參考系中的電力聯(lián)系起來(lái)，電力和磁力可統(tǒng)一為電磁相互作用。 引力和電磁力能在宏觀世界里顯示其作用。這兩種力是長(zhǎng)程力，從理論上說(shuō)，它們的作用范圍是無(wú)限的。但是，電磁力要比引力強(qiáng)得多。宏觀物體之間的相互作用，除引力外，所有接觸力都是大量原子、分子之間電磁相互作用的宏觀表現(xiàn)。 強(qiáng)相互作用和弱相互作用都是短程力。短程力的作用范圍在原子核尺度內(nèi)。強(qiáng)作用力只在10-15m范圍內(nèi)有顯著作用，弱作用力的作用范圍不超過(guò)10-16m。這兩種力只有在原子核內(nèi)部和基本粒子的相互作用中才顯示出來(lái)，在宏觀世界里不能覺(jué)察它們的存在。核子（質(zhì)子、中子）、電子和中微子等參與弱相互作用。強(qiáng)相互作用是介子和重子（包括質(zhì)子、中子）之間的相互作用，因?yàn)檫@種力將核子束縛在一起，核物理學(xué)家們把它稱(chēng)為核相互作用。 （四）、反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè) 教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè) （五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè) 1、課后完成課本54頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”中的習(xí)題。 2、用懸掛法確定形狀不規(guī)則物體的重心（硬紙板、衣服掛） 九、板書(shū)設(shè)計(jì) 一、力和力的圖示 二、重力 1、重力 2、重力的大小和方向 3、重心 三、基本相互作用 十、教學(xué)反思 本節(jié)課的應(yīng)用主要涉及力的概念、力的圖示、重力大小的計(jì)算和方向的判定，以及物體重心位置的確定。對(duì)四種基本相互作用只要作一般性的了解。這節(jié)課重點(diǎn)是對(duì)重物牽引下小車(chē)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究，在探究過(guò)程中，涉及到了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作以及作圖象的方法、原則，很好地提高了大家各方面的能力，同時(shí)又為后面學(xué)習(xí)這種勻變速運(yùn)動(dòng)打下了基礎(chǔ)。 111