高一物理教案《重力基本相互作用》 人教版必修1

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111 教材內(nèi)容及分析 重力知識(shí)是力學(xué)學(xué)習(xí)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)，對(duì)初、高中力學(xué)有承上啟下的的作用，本節(jié)內(nèi)容首先從學(xué)生熟悉的生活實(shí)例出發(fā)，分析什么原因使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，什么原因使物體發(fā)生了形變，在此基礎(chǔ)上自然引入力的概念及力的圖示法。接著又引出了重力及重心等概念。在重力的基礎(chǔ)上用學(xué)生可以接受的語言介紹了四種基本相互作用及基本特征。 【教學(xué)目標(biāo)】 1、 知識(shí)與技能 ⑴知道力的作用效果可分為兩類。 ⑵理解力產(chǎn)生的條件，知道力的測量工具、單位、量性、力的圖示。 ⑶知道重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的。 ⑷知道重力的大小和方向。會(huì)用公式G＝mg（g＝9.8N/kg）計(jì)算重力。 ⑸知道用懸繩掛著的靜止物體、用水平支持物支持的靜止物體，對(duì)豎直懸繩的拉力或?qū)λ街С治锏膲毫?，大小等于物體受到的重力。 ⑹知道重心的概念以及質(zhì)量分布均勻的物體重心的位置。 ⑺了解力的幾種基本相互作用，會(huì)對(duì)不同的力進(jìn)行分類。 2、過程與方法 ⑴讓學(xué)生自己動(dòng)手，找不規(guī)則薄板的中心培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的能力。 ⑵通過“重心”的概念，讓學(xué)生知道等效替代是物理學(xué)研究的一種方法。 3、情感、態(tài)度價(jià)值觀 ⑴通過課本內(nèi)容的完成，讓學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦、觀察，教育學(xué)生在日常生活當(dāng)中多觀察、多分析，看問題不能片面。 【教學(xué)重點(diǎn)】 ⑴重點(diǎn)：重力的大小和方向。重心的概念。 ⑵ 教學(xué)策略：實(shí)驗(yàn)探索、觀察思考、實(shí)際演練加深對(duì)問題的理解。 【教學(xué)難點(diǎn)】 ⑴難點(diǎn)：重心概念的理解。g值因在地球的不同緯度而不同。 ⑵教學(xué)策略：通過講解、對(duì)問題的討論，引導(dǎo)學(xué)生解決問題。 【教學(xué)方法】 實(shí)驗(yàn)、與啟發(fā)式講練相結(jié)合。 【教具準(zhǔn)備】 彈簧秤、鉤碼、質(zhì)量均勻的不規(guī)則薄板、細(xì)繩、木圓環(huán)、直角三角尺、重錘線 （一）、教學(xué)基本流程 回憶初中力學(xué)的知識(shí)對(duì)重力的探究 結(jié)論 教師講解實(shí)驗(yàn)原理 演示實(shí)驗(yàn) 新課教學(xué) 引入： 同學(xué)們都平時(shí)都習(xí)慣這樣說，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)，一腳可以把足球開出五、六十米。這種對(duì)力的說法符合物理角度對(duì)力的定義嗎？本節(jié)課我們將著手研究這個(gè)問題，并學(xué)習(xí)幾種簡單的力學(xué)問題。 一． 力概念的引入和力的性質(zhì) 問題{叫學(xué)生看書51葉第一段話回答}物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)說明物體什么量在發(fā)生改變： 總結(jié)：物體的速度改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 例：在足球場上，守門員大腳開球，球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)；守門員接住球時(shí)，球由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止；運(yùn)動(dòng)員用頭頂球，球的方向改變了。這些都是什么現(xiàn)象，是什么原因造成的呢？ （學(xué)生老師談?wù)摚┻@些都是球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的現(xiàn)象；球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變都是運(yùn)動(dòng)員對(duì)球作用的結(jié)果。 例：演示1、用手壓鋸條、拉皮筋等 ，學(xué)生觀察現(xiàn)象，是什么原因?qū)е逻@種變化呢？ 演示2、扔掉手中的粉筆，拖動(dòng)桌面上的書等，又有什么現(xiàn)象，又是什么原因引起這樣的變化呢？ 鋸條、皮筋的形狀發(fā)生了改變，球，粉筆、書的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，這些都是由于這些物體受到了其他物體的力的作用的結(jié)果。在物理學(xué)中，人們把改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生形變的原因，即物體與物體之間的相互作用稱作力。 1、 力的定義：物體與物體之間的相互作用。 問題：你們初中學(xué)國的力有什么性質(zhì)呢？ 舉例：我們用手拍打桌子時(shí)，是手給桌子一個(gè)力，可為什么我們的手也會(huì)感到疼痛呢？（讓學(xué)生用力打桌子，體會(huì)手的感覺）舉例：不小心兩人碰頭，誰頭先痛? （1）、相互性 力是物體間的相互作用，甲對(duì)乙有作用力，同時(shí)乙對(duì)甲也有力的作用，力的作用是相互的。 （2）、力的物質(zhì)性 力是物體對(duì)物體的作用，有力就有受力物體和施力物體，兩者是同時(shí)存在的，不分先后。在研究某物體時(shí)，我們把它叫做受力物體，對(duì)它作用的物體叫做施力物體。不是有生命的物體才能作為施力物體，施力物體和受力物體不是絕對(duì)的，在研究不同問題時(shí)，同一物體有時(shí)是受力物體，有時(shí)是施力物體。 問題：用大小相等的力沿不同的方向拖動(dòng)桌面上的書，書的運(yùn)動(dòng)一樣嗎？ （3）、矢量性 力是有大小和方向的物理量（矢量），力的大小可以用測力計(jì)或彈簧稱測量，力的單位：牛頓 符號(hào)N。1N到底有多大？ 1千克的物體受的重力是9.8N。一斤是500克受到的重力是4.9N。 一本書大約是290到300克重約3N 問題：力的作用效果有那些？舉例說明。 2、力的作用效果 力可以使物體發(fā)生形變和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變（包括速度的大小和方向）。 演示：關(guān)門時(shí)，在不同的地方施加不同方向和大小的力，產(chǎn)生的效果不一樣，說明了力的作用效果與那些因素有關(guān)？ 3．力的三要素 大小、作用點(diǎn)、方向 問題：我們可以怎樣把力的三要素完整的表示出來呢？ 4．力的圖示和示意圖 例：一個(gè)重150N的物體靜止放在水平地面上，叫學(xué)生上黑板上畫出物體重力的圖示和示意圖。 老師總結(jié)：力的圖示：按一定的比例作出的帶有箭頭的線段。 線段的長短代表力的大小，箭頭的方向代表力的作用方向，箭頭或箭尾代表力的作用點(diǎn)。 有時(shí)只需要畫出力的示意圖，即只畫出力的作用點(diǎn)和方向，表示這個(gè)物體在這個(gè)方向上受到了力。 二、 重力 提問：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，所以人跳起來總會(huì)落在地上，扔出去的東西總要落回地面。 提問：有的同學(xué)說物體的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？ 學(xué)生猜疑：有的說是，有的說不是。 教師釋疑：嚴(yán)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(huì)學(xué)到這些知識(shí)，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(gè)物體受到10N的重力，可以說這個(gè)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(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。 ⒊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(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(yùn)動(dòng)，觀察彈簧稱示數(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。 問：以上的這種情況這樣說對(duì)不對(duì)：懸繩的拉力就是重力？ 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：用彈簧秤測量一個(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(qiáng)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。 l 鞏固訓(xùn)練（叫學(xué)生上黑板上畫此圖的重力示意圖） ①物體靜止在水平桌面上，物體對(duì)水平桌面的壓力（B D） G A、就是物體的重力 B、大小等于物體的重力 C、這壓力是由于地球的吸引產(chǎn)生的 D、這壓力是豎直向下的 ②物體靜止在斜面上，物體所受重力的方向如圖所示，這樣表示對(duì)嗎？（請(qǐng)學(xué)生分析） ⒋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，讓其穿過重心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)平衡的種類奠定基礎(chǔ)。 鞏固練習(xí)：用卡車運(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) 一、 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，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(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(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)家們把它稱為核相互作用。 三、小 結(jié) 本節(jié)課在初中知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了重力的概念、產(chǎn)生的條件以及重力與引力的區(qū)別。 知道了重力大小的測量和用G＝mg來確定，知道了重力的方向；學(xué)習(xí)了重心的概念，知道了與重心有關(guān)的因素及重心的確定方法。 【板書設(shè)計(jì)】 二 　重　力 1、重力 (1)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。 (2)產(chǎn)生條件：是由于地球的吸引。 2、重力的大小和方向 (1)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(duì)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。 重力大小與物體質(zhì)量關(guān)系： G＝mg（g＝9.8N/kg） (2)重力的方向：總是豎直向下。 3、重心 (1)概念：物體各部分受到的重力作用集中點(diǎn)，或各部分重力的等效作用點(diǎn)，或各部分受到的重力的合力的作用點(diǎn)，叫物體的重心。 (2)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。 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)找到。 重心可在物體之上，也可在物體之外。 111