初中物理重力基本相互作用的教學(xué)設(shè)計
初中物理重力基本相互作用的教學(xué)設(shè)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(fā)生形變或使物體運動狀態(tài)發(fā)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(zhì)量的關(guān)系.
4.知道物體重心的含義.
5.知道重力產(chǎn)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(chǎn)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(guān).
3.能通過多個實驗現(xiàn)象歸納得出力的作用是相互的.
4.自己動手，找不規(guī)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(xué)方法.
情感態(tài)度與價值觀
1.通過實例激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲、激勵探索與創(chuàng)新的意識.
2.通過實驗，培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)協(xié)作精神.
3.通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)全面觀察分析問題的能力.
教學(xué)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(xué)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(zhì)量的鉤碼，重垂線，鉛筆，刻度尺，質(zhì)量均勻的金屬板等.
課時安排
2課時
教學(xué)過程
［新課導(dǎo)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(fā)射、壓縮海綿”等錄像資料.
學(xué)生觀察討論，引發(fā)學(xué)生的興趣.
師：通過以上的觀看，大家可以總結(jié)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(fā)生變化，但是海綿形狀變化比較明顯.
師：剛才這位同學(xué)觀察得很仔細，除了海綿之外的其他物體形狀好像沒有發(fā)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(fā)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(fā)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.
�。坌抡n教學(xué)］
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(fēng)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(zhuǎn)，彈簧對壓縮它的物體的力的作用.
師：所有這些現(xiàn)象說明了什么？
生：要使物體形狀發(fā)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(jié)論？
生：力是使物體產(chǎn)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(fā)現(xiàn)箱子開始運動了，說明是力使物體從靜止變?yōu)檫\動了.可見力可以使物體從靜止變?yōu)檫\動.
生2：汽車停下來，首先要剎車，可見要使物體從運動變?yōu)殪o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(fā)現(xiàn)足球的運動方向發(fā)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(xué)舉例非常好，物體速度的變化稱為物體運動狀態(tài)的變化，那么我們能不能把上述幾位同學(xué)的話總結(jié)成一句話呢？
生：力是物體運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因.
師：結(jié)合上面的分析，再加上我們初中所學(xué)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(tài)變化的原因，力是物體發(fā)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(chǎn)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(xué)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(xué)習(xí)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(xí).
�。ǘ嗝襟w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(zhì)點來表示物體，畫出力F的圖示.
學(xué)生活動：做例題中物體受力的圖示，教師巡回指導(dǎo)，幫助水平較差的學(xué)生，把做得好的同學(xué)的圖示用實物投影投到大屏幕上，和學(xué)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(xué)生發(fā)現(xiàn)錯誤的能力.
師：（微笑）剛才同學(xué)們做得很好，看來大家初中的基礎(chǔ)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(jīng)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(chǔ)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(jīng)常要用到這種方法，希望大家能夠熟練掌握.
［課堂訓(xùn)練］
下列關(guān)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(nèi)受到火藥爆炸所產(chǎn)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(lián)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.
�。ㄍ队罢故疚矬w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(xué)習(xí)，我們知道力是改變物體運動狀態(tài)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(chǎn)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(yīng)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(jù)公式G＝mg中的g是我們以前所學(xué)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(guān).當高度增加時，g的值減��；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(guī)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(guī)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(yīng)該不斷地變化.所以應(yīng)該說成規(guī)則形狀并且質(zhì)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(xué)分析得非常好.物體的重心可以隨物體質(zhì)量分布變化而變化.現(xiàn)在這里有一個不規(guī)則形狀的薄木板，大家設(shè)計一個實驗方案來標出這塊木板的重心所在.
�。▽W(xué)生設(shè)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(jù)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(jù)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.
�。▽W(xué)生進行分組實驗，尋找薄物體的重心）
［課堂訓(xùn)練］
關(guān)于重力的說法，正確的是
A.重力就是地球?qū)ξ矬w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(chǎn)生的
答案：CD
解析：重力是由于物體受到地球的吸引而產(chǎn)生的，地球?qū)ξ矬w的吸引力產(chǎn)生兩個效果：一個效果是吸引力的一部分使物體繞地球轉(zhuǎn)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?qū)ξ矬w的作用，而與物體的運動狀態(tài)無關(guān)，也與物體是否受到其他力的作用無關(guān).
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(jù)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
�。▽W(xué)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(zhì)的問題，讓學(xué)生自己閱讀，有利于提高學(xué)生閱讀科技論文的能力，是學(xué)生提高自己水平的很好機會，老師一定要相信學(xué)生有這個能力，不能把一切都進行講解，而是應(yīng)該把這一部分時間讓學(xué)生自由支配，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力，為終身學(xué)習(xí)作好準備.
師：請同學(xué)們把自己閱讀的內(nèi)容總結(jié)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�。浑姶畔嗷プ饔檬谴嬖谟陔姾芍g和磁體之間，它們的本質(zhì)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(xué)總結(jié)得非常好，自然界的這四種相互作用是近幾十年才發(fā)現(xiàn)的，許多科學(xué)家都認為這四種相互作用是一種相互作用不同的體現(xiàn)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(xué)現(xiàn)象了，這里面包括著名科學(xué)家愛因斯坦也支持這種說法，并且在晚年致力于統(tǒng)一場方面的研究但沒有成功.這也給我們同學(xué)們留下了需要研究的問題，希望有一天我們的同學(xué)當中有一位能夠解決這個問題.同學(xué)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(fā)學(xué)生對科學(xué)前沿的了解，積極投身到為科學(xué)而獻身的隊伍中去.
［小結(jié)］
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(guān)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(xué)習(xí)過的一個概念，對它的理解主要應(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(chǔ).
［布置作業(yè)］
教材第57頁問題與練習(xí).
［課外訓(xùn)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(xiàn)的現(xiàn)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(zhì)量都變?yōu)榱?/p>
3.一個邊長為2 m的質(zhì)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(zhuǎn)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.
4.兩位同學(xué)在看體育比賽時，發(fā)現(xiàn)“背越式”跳高比“跨越式”跳高好得多，如圖3－1－3.請你來探究一下這個問題，說說為什么是這樣的.
圖3－1－3
參考答案
1.B
2.答案：D
解析：江河的水從高處向低處流動、雞毛和鐵球下落、雨滴下落，靠的都是重力的作用，如果沒有了重力，這些現(xiàn)象都不會發(fā)生，因此，A、B、C都會出現(xiàn)，所以這三個選項都不能選；質(zhì)量是物質(zhì)的一種屬性，不隨重力的改變而改變，所以D是應(yīng)該選的選項.
3.答案： －1
解析：正方形薄板的重心位置在幾何中心，當對角線處于豎直位置時，重心離桌面高 m，而一邊在水平桌面上時，重心離桌面高1 m.所以在題目所說過程中，重心位置升高了 －1 m.
4.解析：“背越式”跳高與“跨越式”跳高相比較，在跳過相同高度的橫桿時，重心升高要低一些，對運動員來說容易做到，有助于跳高運動員成績的提高，所以說“背越式”跳高要優(yōu)于“跨越式”跳高.
板書設(shè)計
1 重力 基本相互作用
一、力和力的圖示 二、重力 三、四種基本相互作用
1.力的定義 1.大小G=mg 1.萬有引力
2.力的單位 2.方向 2.電磁相互作用
3.力的圖示和力的示意圖 3.重心 3.強相互作用和弱相互作用
活動與探究
1.活動主題：力的分類和四種基本相互作用
說明：四種基本相互作用課本只是粗略地提了一下，并沒有進行進一步的說明，而自然界力的種類很多，這些種類又都屬于哪一種基本相互作用呢？通過查閱資料，更深層次地了解有關(guān)這一類問題.
2.活動步驟
步 驟 學(xué)生活動 教師指導(dǎo) 目的
1 到圖書館、上網(wǎng)查閱有關(guān)四種基本相互作用方面的書籍 介紹相關(guān)網(wǎng)站和書籍 1.讓學(xué)生更多地了解科學(xué)發(fā)展的前沿動態(tài)
2.培養(yǎng)學(xué)生組織材料的能力和獨立思考能力.加強對科學(xué)的認識，讓學(xué)生能夠自覺地投入到學(xué)習(xí)物理中去
2 到圖書館、上網(wǎng)查閱有關(guān)力的分類方面的書籍 介紹相關(guān)網(wǎng)站和書籍
3 看不同性質(zhì)的力分別屬于哪一種基本相互作用 和學(xué)生共同探討各種不同性質(zhì)的力屬于哪一種基本相互作用
4 寫出調(diào)查報告，并對調(diào)查報告進行交流 教師指出學(xué)生的調(diào)查報告中的優(yōu)缺點，鼓勵學(xué)生多進行這方面的探討，不一定要求有什么結(jié)論
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