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行研究，“力是物體間的相互作用”這個表達是抽象的，也是教學中的一個難點，教學中要從生活中的具體例子出發(fā)，說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生形變的原因，在此基礎上給出力的定義.對于力的相互性的理解是從施力物體和受力物體的角度來進行定義的，剛開始分析物體受力時，可以把施力物體找出來以便在分析時不會憑空增加力的個數(shù). 力的三要素是對物體進行受力分析時把問題簡單化的一種方法，也是以后作力的分析草圖時必須用到的一種基本知識和技能，所以要學生多加練習，特別是對力的示意圖更要加以重視，這是受力分析的基礎. 重力概念的理解難點在于重心的理解，重心是重力的作用點，但重心的位置與物體的形狀和物體的密度分布都有關系.理解重力可以從演示實驗入手進行，把抽象的問題具體化是解決難點的很好的方法. 二、教學目標 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)量的關系，能用重錘線檢驗一條線或一個面是否豎直或水平。 3、知道物體重心的含義 4、了解力是物體對物體的作用，力的作用是相互的，認識力能使物體發(fā)生形變或運動狀 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、教學重難點 重點：1、重力的方向以及重力的大小與物體質(zhì)量的關系 2、力能使物體發(fā)生形變或運動狀態(tài)發(fā)生改變 難點：1、力的作用效果與力的大小、方向、作用點三個因素有關 2、重心的概念 四、學情分析 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難點，關鍵是在于力是物體間的相互作用這一問題上，并且兩個力地位是相同的．重力是在初中已經(jīng)學習過的一個概念，對它的理解主要應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，對它的理解不必太深，了解這方面的知識，為將來發(fā)展打下基礎． 五、教學方法 創(chuàng)設情景，導入目標——自主探索，實踐體驗——表達交流，總結(jié)歸納 六、課前準備 多媒體，長方形木塊，鋸條，橡皮條，已知質(zhì)量的鉤碼，重錘線，鉛筆，刻度尺，質(zhì)量均勻分布的金屬板等。 七、課時安排 八、教學過程 （一）預習檢查、總結(jié)疑惑 勻速直線運動，勻速圓周運動，加速直線運動有何區(qū)別？ 引入物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的含義是什么？ 學生閱讀課本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？學生閱讀課本P54第二段后舉例。 （二）情景引入、展示目標 同學們都平時都習慣這樣說，我們班要數(shù)某某同學的力量最大，某某同學腳部的力量最強，一腳可以把足球開出五、六十米。這種對力的說法符合物理角度對力的定義嗎？本節(jié)課我們將著手研究這個問題，并學習幾種簡單的力學問題。 （三）合作探究、精講點播 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)生的條件是兩個或兩個以上的物體發(fā)生作用） ⑵力的作用效果：使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變或是物體發(fā)生形變。 ⑶力的測量工具：測力計（彈簧秤） ⑷力的單位：牛頓 ⑸力的量性：矢量，遵循矢量運算法則 ⑹力的圖示：按一定比例作出的帶箭頭的線段，線段的長短表示力的大小，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。 二、重力 1、重力 提問：重力是怎樣產(chǎn)生的？ 學生在預習后回答：地球上的一切物體都要受到地球的吸引，所以人跳起來總會落在地上，扔出去的東西總要落回地面。 提問：有的同學說物體的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？ 學生猜疑：有的說是，有的說不是。 教師釋疑：嚴格地說，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一部分，以后才會學到這些知識，現(xiàn)在知道就行了。所以說重力是由于地球的吸引而使物體受到的力，而不能說地球的吸引力就是物體的重力。由于兩者相差很小，通?？梢杂弥亓Υ嫖?。 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。 一個物體受到10N的重力，可以說這個物體的重量是10N。 提問：重物受到的重力的施力物體和受力物體各是誰？ 學生：施力物體是地球，受力物體是重物。 強調(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，物體也會由于月球的吸引而受到相應的重力，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：重力的大小可以用彈簧秤來測量，為什么？ 學生：物體靜止時對彈簧秤的拉力大小等于其重力。 實驗：手提彈簧稱及其下掛的鉤碼，測出鉤碼的重力；在豎直方向上用不同的方式運動，觀察彈簧稱示數(shù)及其變化。 (引導學生根據(jù)實驗，并結(jié)合二力平衡知識得出結(jié)論) ⑴重力的大?。? 重力的大小可以用彈簧秤測出。 在靜止的情況下，物體對豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫?，在?shù)值上等于物體重力的大小。 動手實驗：用彈簧秤測量一個鉤碼、兩個鉤碼、三個鉤碼的重力的大小，觀察計算重力G與鉤碼的質(zhì)量m的關系。 學生馬上得到：G與m成正比。 重力大小與物體質(zhì)量關系： G＝mg（g＝9.8N/kg） 強調(diào)：g值在地球的不同位置取值不同，一般情況下忽略這個差異，可認為g值是恒定的。 實驗：從靜止釋放的小石塊總是豎直下落，重錘線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。 強調(diào)：豎直向下不能說成垂直向下，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，可以認為物體各部分受到的重力作用集中于一點，或各部分重力的等效作用點，或各部分所受到的重力的合力的作用點，叫物體的重心。 通俗點講，重心就是重力的作用點。把物體的全部質(zhì)量集中到一點將不影響研究結(jié)果，這就是物理學的一種等效替代的思想。 ⑵與重心位置有關的因素： ①與物體的形狀有關； ②與物體的質(zhì)量分布有關。 質(zhì)量分布均勻的物體的重心，跟物體的形狀有關。 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。 同學們在初中知識的基礎上，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法找到。[ C C 學生動手找自己的不規(guī)則薄板的中心，并且說出其原理。 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的實驗） 驗證：用懸掛法確定重心之后，在板上固定一條細線，讓其穿過重心C點，再在其重心C處拴上細繩提拉，驗證薄板可以水平平衡。也可以重心C為支點，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，增強對重心概念的印象。 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。 簡單介紹一下不倒翁的原理，讓學生有一種印象，為以后學習平衡的種類奠定基礎。 鞏固練習：用卡車運輸一些有的輕、有的重物體，將這些物體怎樣堆放到卡車上較為合理。 (盡量將重的物體放在車的底部，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。 電磁相互作用包括靜止電荷之間以及運動電荷之間的相互作用。電和磁是密切相關的，在一個參考系中觀察到的磁力可以和另一個參考系中的電力聯(lián)系起來，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。這兩種力是長程力，從理論上說，它們的作用范圍是無限的。但是，電磁力要比引力強得多。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，在宏觀世界里不能覺察它們的存在。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，因為這種力將核子束縛在一起，核物理學家們把它稱為核相互作用。 （四）、反思總結(jié)、當堂檢測 教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測 （五）發(fā)導學案、布置作業(yè) 1、課后完成課本54頁“問題與練習”中的習題。 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、板書設計 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、教學反思 本節(jié)課的應用主要涉及力的概念、力的圖示、重力大小的計算和方向的判定，以及物體重心位置的確定。對四種基本相互作用只要作一般性的了解。這節(jié)課重點是對重物牽引下小車的運動進行探究，在探究過程中，涉及到了實驗的設計、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，同時又為后面學習這種勻變速運動打下了基礎。 111