《重力基本相互作用》教學設計

陳小軍

引課

師：同學們，第一章我們學習了描述運動的幾個物理量，有了第一章的基礎，我們在第二章中研究了一種簡單又常見的變速運動模型——勻變速直線運動.其實研究運動是研究自然的開始，請同學們再次閱讀一下課本第8頁最上面亞里斯多德的一句名言：

“不了解運動，就不了解自然”.

當我們對運動有了基本的了解以后，我們自然會想，物體為什么會這樣運動？怎么樣可以改變物體的運動等問題，同學們是不是？（稍思考后）現在請同學們讀一下課本第50頁最上面恩格斯的一句名言：

“……自然科學證實了…交互作用是事物的真正的終極原因”.

同學們猜想一下，恩格斯提到的“交互作用”我們如果抽象為一個概念，這個概念就是什么？

生：“力”.

師：說得很好，今天開始我們就來學習物體的“相互作用”.

師：這節課要講的內容，同學們很多初中已學過一些，我們通過回憶、思考、觀察、實驗等途徑構建新的認知.

1 力的概念

師：我請幾個同學談談你們對力的概念的已有認識，什么是力？

生：力是物體與物體之間的相互作用.

情景：觀看足球運動視頻（包括角球、傳球、射門、守門員接住球、頭球射門進球），演示物體的形變.

問題1 物體的運動狀態和形狀為什么會發生變化？

生：是其他物體與這個物體相互作用的結果，即力作用的結果.

師總結：力的作用效果：（1）改變物體運動狀態；（2）使物體發生形變.

問題2 力能離開物體而獨立存在嗎？

生：力不能離開物體而獨立存在，一個必然聯系著兩個物體：受力物體、施力物體.

情景：教師拍桌子，問誰是施力物體？學生可能回答手.雙手對拍，問誰是施力物體？學生會反思，雙手都是施力物體，之前桌子也是施力物體.

師總結：研究對象——受力物體，另一個物體——施力物體.

問題3 如圖1小車受兩個彈簧示數相同.這兩個力相同嗎？

生：不同，因為方向不同：

師：對，像力這樣有大小方向的量叫矢量，通過初中的學習我們知道，力有三要素：大小、方向、作用點.

師生共同補充： 力的單位；力的測量工具；力是矢量； 力的三要素等.

問題4 我們可以怎樣把力的三要素形象的表示出來呢？

生：力的圖示.

2 力的圖示和力的示意圖

師：力是一個很抽象的概念，物理學中常用“圖”直觀而形象地來反映抽象的事物，我們在初中已學過，根據需要我們可以用力的圖示或力的示意圖來表示具體的力，誰能講一下力的圖示和力的示意圖有什么區別？

生：力的圖示是用一根帶箭頭的線段來準確表示力的三要素.力的示意圖只要求在圖中準確畫出力的方向，表達出物體在這個方向受力即可，不要求準確畫出力的大小.

教師出示練習：鐵錘對釘子豎直向下的打擊力為400 N，請做出該力的圖示.

師：請兩位同學在黑板上作出這二個力的圖示，另一位同學在黑板上作出這二個力的示意圖，其它同學自己做一下.

學生完成后，教師作點評總結如下，達到規范和鞏固.

作力的圖示的步驟：

（1）確定受力物體：用方框或點表示.

（2）選定標度：一般使力的大小是標度的整數倍.

（3）確定力的作用點：一般畫在方框的中心.

（4）從力的作用點沿力的方向畫一條線段，長度根據力的大小和標度畫.

（5）在線段上加箭頭表示方向：箭頭或箭尾表示力的作用點.

（6）同一物體受多個力時，只能選用同一個標度畫力的圖示.

3 重力

師：重力對大家也是很熟悉的，請同學回答一下什么叫重力？

生：重力是由于地球的吸引而使物體受到的力.

師：請大家仔細體會上面這句話，請問：重力是不是就是地球的吸引力？重力大小與地球的吸引力大小相等嗎？

生：迷惑.

師：上面這句話只說明重力是由于地球的吸引引起的，后面的學習我們會知道重力與地球的吸引力還是有區別的.

師：我們在初中科學中也學習重力大小的計算公式是G=mg，在同一地點，重力G與質量m成正比；同一物體，在不同地點所受的重力可能不同，這里的g初中時我們學過是一個比例常數，g=9.8 N/kg，第四章學了以后我們會知道g就是前面學過的自由落體加速度.

師：地球表面不同的緯度g不同，g還會隨著高度的變化而變化，誰知道它們之間的定性關系？

生：隨地理緯度的增加而增大，隨離地高度的增加而減小.

師：很好，不過這種差異很小，我們知道赤道大約為9.78 N/kg，兩極大約為9.83 N/kg，如果地球上某位置=9.8 N/kg，計算后發現，那么比這位置高10000米（民航飛機的飛行高度大約為10000米左右）的另一位置g約為9.77 N/kg，所以一般在地面附近不太大的范圍內，可認為g的大小恒定不變.

師：請一位同學講講重力的方向.

生：豎直向下.

師：怎么樣才算是豎直向下？能否用實驗給同學們演示一下豎直向下是什么方向？與垂直向下有什么區別？

生：與水平面垂直向下.一條細線掛一個重物，靜止時，細線的方向就是豎直方向.

師：重力方向在生活中有很多應用，砌墻、掛畫等都要用到重垂線.那么請問，寧波的重力方向與北京的重力方向平行嗎？重力的方向是否就是指向地球地心的方向？

生：學生討論后得到地球上不同位置的重力方向不平行，重力的方向也并不一定指向地球心（教師作些適當說明）.

師：一個物體的各部分都受到重力，這樣就無法畫出重力的受力圖，為了方便，我們可以認為各部分受到的重力都集中作用于一個點，這一點就是重心.請同學們把書本上關于重心概念的一句話劃起來，重心是一個等效作用點，（出示一張做過手腳的賀卡和一張沒有做過手腳的賀卡）同學們能不能猜想[HJ0.95mm]一下賀卡的重心？如何用實驗幫我確定一下賀卡的重心？

生：對角線交點，可以用懸掛法（對不清楚的同學可以讓同學們看一下書本做一做）.

師：請四個同學二組上講臺來演示這個實驗，最后發現實驗得到一張賀卡的重心正好在對角線交點，另一張賀卡的重心嚴重偏離對角線交點，請同學們分析一下原因.

生：質量分布不均勻.

師：請一個同學拆開來看一下.的確如此，重心嚴重偏離對角線交點的邊緣藏了一把鋼尺，看問題不能總是光看表面，親自做過的才能相信.

師：重心一定在物體上嗎？

生：不一定，重心可能在物體之外，列舉相關事例，比如背越式跳高.

下面再給同學們做一個實驗，（教師出示自制欹器），簡要介紹結構后，讓同學們觀察欹器結構，慢慢注入水，直到傾翻，問同學們，同學們知道這叫什么儀器嗎？

虛而欹，中而正，滿而覆.

生：個別同學可能知道，但不能正確叫出名了.

師：看了這個實驗以后同學們有什么啟示？

德育滲透：給同學們講孔子的故事.要同學們正確對待人生.

師：請同學們繼續思考，從物理角度，請一個同學分析一下，水注滿后傾翻的原因.

生：整體重心先下降后又上升.

師：再讓學生觀察幾個關于重心應用的自制實驗和自制玩具，物理知識應用很廣泛，關鍵需要我們有一個敏銳的觀察力.

4 四種基本相互作用

師：物理學中力有各種表現，但物理學家到目前為止發現，基本的相互作用只有四種，請同學們看書本中“四種基本相互作用”，看完后填表1.

5 簡要小結

附：板書：

3.1 重力 基本相互作用

一、力

（1）概念：力是物體與物體之間的相互作用.

（2）力的作用效果：

①改變物體運動狀態；②使物體發生形變.

（3）力的性質：物質性、相互性、矢量性.

（4）力的單位（N）；力的測量工具（測力器）；力是矢量；力的三要素等.

二、力的圖示和力的示意圖

三、重力：由于地球的吸引而使物體受到的力.

（1）大小 （2）方向 （3）作用點：重心

重心：重力的等效作用點.