初中物理重力基本相互作用的教學設計

時間：2024-10-01 22:24:35

初中物理重力基本相互作用的教學設計

初中物理重力基本相互作用的教學設計

初中物理重力基本相互作用的教學設計

　　三維目標

　　知識與技能

　　1.了解力是物體對物體的作用，力的作用是相互的，認識力能使物體發生形變或使物體運動狀態發生改變.

　　2.知道力的三要素，會畫力的圖示和力的示意圖.

　　3.知道重力的方向以及重力的大小與物體質量的關系.

　　4.知道物體重心的含義.

　　5.知道重力產生的原因及其定義.

　　6.了解四種基本相互作用.

　　過程與方法

　　1.知道人類認識力的作用是從力的作用產生的效果開始的.

　　2.能通過探究活動體驗力的作用效果與力的大小、方向、作用點三個因素有關.

　　3.能通過多個實驗現象歸納得出力的作用是相互的.

　　4.自己動手，找不規則薄板重心的實驗鍛煉自己的動手能力.

　　5.通過“重心”概念的引入滲透“等效代換”的物理學方法.

　　情感態度與價值觀

　　1.通過實例激發學生對科學的求知欲、激勵探索與創新的意識.

　　2.通過實驗，培養學生的團結協作精神.

　　3.通過本節課的學習，培養全面觀察分析問題的能力.

　　教學重點

　　1.力的概念、圖示以及力的作用效果.

　　2.重力的概念及重心的理解.

　　教學難點

　　1.力的概念.

　　2.重心的概念和位置.

　　教具準備

　　多媒體課件，長方形木塊，鋸條，橡皮條，已知質量的鉤碼，重垂線，鉛筆，刻度尺，質量均勻的金屬板等.

　　課時安排

　　2課時

　　教學過程

　　［新課導入］

　　【多媒體投影】

　　播放“運動員踢球、守門員接球、運動員用頭頂球、人推物體（但沒有推動）、火箭發射、壓縮海綿”等錄像資料.

　　學生觀察討論，引發學生的興趣.

　　師：通過以上的觀看，大家可以總結出這幾個物體的共同點嗎？

　　生1：這幾個物體都在運動.

　　生2：不對，有的在運動，有的靜止，比如說人推物體時并沒有推動物體.

　　生3：海綿的情況和那幾個物體有所不同，那幾個物體都是從運動到靜止或者從靜止到運動，形狀都沒有發生變化，但是海綿形狀變化比較明顯.

　　師：剛才這位同學觀察得很仔細，除了海綿之外的其他物體形狀好像沒有發生變化，或者說它們的變化從圖中觀察不出來.是不是真的沒有發生變化呢？其他幾個物體從運動到靜止或從靜止到運動，而海綿的形狀發生了變化，這些都是什么原因造成的呢？

　　生：是因為物體受到了力的作用.

　　［新課教學］

　　一、力和力的圖示

　　【演示實驗】

　　演示用手壓鋸條、拉橡皮條等等，提出問題.

　　師：類似這些你還能舉出哪些生活實例？

　　生：類似這樣的例子很多，比如小樹在大風的作用下的彎曲，直尺在力的作用下的彎曲，繩子在力的作用下的扭轉，彈簧對壓縮它的物體的力的作用.

　　師：所有這些現象說明了什么？

　　生：要使物體形狀發生變化，要對它施加力的作用.

　　師：物體形狀或體積的變化稱為形變，從剛才幾個例子我們可以得到什么樣的結論？

　　生：力是使物體產生形變的原因.

　　師：這是力的作用效果之一，除了這樣一種作用效果之外，力還有什么樣的作用效果呢？試舉例說明.

　　生1：用力推箱子，可以發現箱子開始運動了，說明是力使物體從靜止變為運動了.可見力可以使物體從靜止變為運動.

　　生2：汽車停下來，首先要剎車，可見要使物體從運動變為靜止，需要力的作用.

　　生3：飛行在空中的足球，當一個運動員用頭頂一下，發現足球的運動方向發生了變化，可見運動方向的變化需要力的作用.

　　師：剛才幾個同學舉例非常好，物體速度的變化稱為物體運動狀態的變化，那么我們能不能把上述幾位同學的話總結成一句話呢？

　　生：力是物體運動狀態發生變化的原因.

　　師：結合上面的分析，再加上我們初中所學的知識，大家給力下一個定義.

　　生：力是物體間的相互作用，力是物體運動狀態變化的原因，力是物體發生形變的原因.

　　師：當我們向東拉一個物體和向南拉一個物體時，同樣大小的力產生的作用效果一樣嗎？

　　生：不一樣.

　　師：所以力是既有大小又有方向的物理量，這樣的物理量叫什么？以前我們所學的哪幾個物理量和力具有相同的情況？

　　生：這樣既有大小又有方向的物理量稱為矢量，我們在以前的學習中位移、速度、加速度都是矢量.

　　師：物理量都有自己的單位，力的單位是什么呢？

　　生：力的單位是牛頓，簡稱牛，符號是N.

　　師：要想測量力的大小，我們可以用什么工具呢？

　　生：可以用測力計（彈簧秤）.

　　師：要具體描述作用在物體上的一個力，我們可以采用什么樣的方法?

　　生：可以用力的圖示的方法.

　　師：要想畫力的圖示，需要了解哪幾個問題?

　　生：力的三要素：大小、方向和作用點.

　　師：下面我們就進行一下力的圖示的練習.

　　（多媒體投影例題）

　　【參考例題】

　　如圖3－1－1所示，繩對物體豎直向上的拉力大小為150 N，用力的圖示法表示拉力.

　　圖3－1－1

　　解析：畫力的圖示要嚴格按照以下步驟進行：

　　（1）選定標度.

　　（2）從作用點沿力的方向畫一線段，線段長短按選定的標度和力的大小畫.線段上加刻度，如圖甲所示從O點豎直向上畫一段3倍于標度的線段；

　　（3）在線段終點上加箭頭表示力的方向.為了簡便也可以照圖乙那樣不畫物體，而用質點來表示物體，畫出力F的圖示.

　　學生活動：做例題中物體受力的圖示，教師巡回指導，幫助水平較差的學生，把做得好的同學的圖示用實物投影投到大屏幕上，和學生自己做的進行比較，也可以讓同位之間互換進行檢查，找出對方的缺點，鍛煉學生發現錯誤的能力.

　　師：（微笑）剛才同學們做得很好，看來大家初中的基礎還是比較好的，由于高中對物體進行受力分析的時候很多，力的圖示畫起來比較麻煩，我們以后會經常畫一種簡化的力的圖示——力的示意圖.力的示意圖是在力的圖示的基礎上，不對力的大小有具體的要求，只畫力的作用點和方向，表示物體在這個方向上受到了力.我們在以后經常要用到這種方法，希望大家能夠熟練掌握.

　　［課堂訓練］

　　下列關于力的說法中正確的是

　　A.射出槍口的子彈，能打到很遠的距離，是因為子彈離開槍口后受到一個推力作用

　　B.甲用力把乙推倒，說明只是甲對乙有力的作用，乙對甲沒有力的作用

　　C.只有有生命或有動力的物體才會施力，無生命或無動力的物體只會受到力

　　D.任何一個物體，一定既是受力物體，也是施力物體

　　解析：子彈在槍管內受到火藥爆炸所產生的強大推力，使子彈離開槍口時有很大的速度，但子彈離開槍口以后，只受重力和空氣阻力作用，并沒有一個所謂的推力，因為不可能找到這個“推力”的施力物體；故不存在，所以A錯.物體間力的作用總是相互的，甲推乙的同時乙也推甲，故說法B錯.不論物體是否有生命或是否有動力，它們受到別的物體作用時，都會施力，馬拉車時，車也拉馬；書向下壓桌子，桌子也向上推書，故C錯.由于自然界中的物體都是相互聯系的，找不到一個孤立的、不受其他物體作用的物體，所以每一個物體既是受力物體，又是施力物體，故說法D正確.

　　（投影展示物體下落的幾幅圖象）

　　下落的物體可以有從樹上下落的蘋果、跳高運動員、飛機投下救援物資等等.

　　師：這樣幾個物體有一個共同的特點是什么？

　　生：它們都落向地球.

　　師：通過剛才的學習，我們知道力是改變物體運動狀態的原因，那么物體的下落是由于什么力作用呢？

　　生：是受到重力的作用.

　　二、重力

　　師：重力產生的原因是什么？

　　生：是由于地球的吸引而使物體受到的力.

　　師：要研究一個力，首先要研究這個力的三要素，重力的三要素應該怎樣進行研究呢？

　　生：重力的大小可以用彈簧秤進行測量.

　　師：同樣一個物體受重力的大小在地球的不同地方是不同的，根據公式G＝mg中的g是我們以前所學的自由落體加速度，它的大小與物體所處的高度和緯度有關.當高度增加時，g的值減小；當緯度增加時，g的值增大.那么重力的方向是如何的呢？

　　生：重力的方向是豎直向下的.

　　師：重力的作用點稱為重心，從效果上看，我們可以認為各部分受到的重力集中在一個點上，這個點叫做物體的重心.物體的重心是如何進行確定的呢？

　　生1：如果是規則形狀的物體，物體的重心一定在物體的幾何中心.

　　生2：不一定，當物體密度分布不均勻時，即使是規則形狀的物體，重心也不一定在物體的幾何中心.比如一個空杯子，逐漸地向里面注入水，它的重心應該不斷地變化.所以應該說成規則形狀并且質量分布均勻的物體重心是在幾何中心.

　　師：（鼓勵的微笑）剛才這位同學分析得非常好.物體的重心可以隨物體質量分布變化而變化.現在這里有一個不規則形狀的薄木板，大家設計一個實驗方案來標出這塊木板的重心所在.

　　（學生設計實驗，對實驗方案進行討論）

　　【參考案例】

　　用懸掛法確定薄板的重心

　　這是一種老師們比較熟悉的方法.演示時可以增加重心在物體之外的情況.例如，如圖3－1－2所示的薄板，在用懸掛法確定了物體的重心之后，在板上固定一條細線ab，再在其重心c處拴上細線提拉，可使薄板水平平衡.

　　圖3－1－2

　　生：可以用懸掛的方法來確定這塊薄木板的重心位置.

　　師：實驗的原理是什么呢？

　　生：根據物體的拉力和物體的重力平衡，拉力的方向一定是豎直向上，繩子的反向延長線一定通過重心的位置，我們可以改變薄木板的懸掛點，用兩條直線的交點來確定薄木板的重心.

　　師：很好，根據自己的實驗方案，大家分組進行實驗，同時，也可以選擇其他的物體想辦法測出他們的重心，例如我們的直尺、三角板、物理課本、橡皮等等.

　　（學生進行分組實驗，尋找薄物體的重心）

　　［課堂訓練］

　　關于重力的說法，正確的是

　　A.重力就是地球對物體的吸引力

　　B.只有靜止的物體才受到重力

　　C.同一物體在地球上無論怎樣運動都受到重力

　　D.重力是由于物體受到地球的吸引而產生的

　　答案：CD

　　解析：重力是由于物體受到地球的吸引而產生的，地球對物體的吸引力產生兩個效果：一個效果是吸引力的一部分使物體繞地球轉動；另一個效果即另一部分力才是重力，也就是說重力通常只是吸引力的一部分.重力只決定于地球對物體的作用，而與物體的運動狀態無關，也與物體是否受到其他力的作用無關.

　　師：除了重力之外，自然界還有很多力的作用，它們的類別很多，根據不同的分類方法有很多方法，這些相互作用都是由四種基本相互作用演變而來，下面我們來看一下這四種基本相互作用.

　　三、四種基本相互作用

　　（學生自己閱讀教材第56頁四種基本相互作用）

　　注：由于這一部分是屬于了解性質的問題，讓學生自己閱讀，有利于提高學生閱讀科技論文的能力，是學生提高自己水平的很好機會，老師一定要相信學生有這個能力，不能把一切都進行講解，而是應該把這一部分時間讓學生自由支配，鍛煉學生的自學能力，為終身學習作好準備.

　　師：請同學們把自己閱讀的內容總結一下.

　　生：這一部分敘述的是自然界的四種基本相互作用，它們分別是萬有引力、電磁相互作用、強相互作用和弱相互作用.

　　師：它們的基本特點是什么？

　　生：萬有引力相互作用存在于一切物體之間，相互作用的強度隨距離的增大而減小；電磁相互作用是存在于電荷之間和磁體之間，它們的本質是相同的，稱之為電磁相互作用；強相互作用和弱相互作用存在范圍很小，它們的作用范圍只有10－15 m，但是弱相互作用的強度只有強相互作用的10－12.

　　師：剛才這幾位同學總結得非常好，自然界的這四種相互作用是近幾十年才發現的，許多科學家都認為這四種相互作用是一種相互作用不同的體現形式，也就是說有更為一般的一種相互作用就可以解釋自然界所有的力學現象了，這里面包括著名科學家愛因斯坦也支持這種說法，并且在晚年致力于統一場方面的研究但沒有成功.這也給我們同學們留下了需要研究的問題，希望有一天我們的同學當中有一位能夠解決這個問題.同學們有沒有信心解決這個問題呢？

　　生：有.

　　點評：通過講解這一部分，可以激發學生對科學前沿的了解，積極投身到為科學而獻身的隊伍中去.

　　［小結］

　　力的概念在初中已經有所接觸，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容，對它的理解不必太深，了解這方面的知識，為將來發展打下基礎.

　　［布置作業］

　　教材第57頁問題與練習.

　　［課外訓練］

　　1.下列說法中正確的是

　　A.有的物體自己就有力，如爆炸的手榴彈，所以這個力可以沒有施力物體

　　B.力不能離開物體而存在

　　C.不接觸的物體之間一定沒有力的作用

　　D.有物體存在就一定存在力

　　2.如果地面上一切物體受到的重力都消失了，則不可能出現的現象是

　　A.江河的水不會流動 B.雞毛和鐵球都可以懸浮在空中

　　C.天不會下雨 D.一切物體的質量都變為零

　　3.一個邊長為2 m的質量均勻分布的正方形薄板，一邊放在水平桌面上，薄板平面與桌面垂直，繞其位于桌面上的一個頂點轉到薄板平面的對角線處于豎直位置的過程中，其重心位置升高了__________m.