《重力基本相互作用》教學(xué)設(shè)計(jì)

陳小軍

引課

師：同學(xué)們，第一章我們學(xué)習(xí)了描述運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量，有了第一章的基礎(chǔ)，我們?cè)诘诙轮醒芯苛艘环N簡(jiǎn)單又常見(jiàn)的變速運(yùn)動(dòng)模型——?jiǎng)蜃兯僦本€(xiàn)運(yùn)動(dòng).其實(shí)研究運(yùn)動(dòng)是研究自然的開(kāi)始，請(qǐng)同學(xué)們?cè)俅伍喿x一下課本第8頁(yè)最上面亞里斯多德的一句名言：

“不了解運(yùn)動(dòng)，就不了解自然”.

當(dāng)我們對(duì)運(yùn)動(dòng)有了基本的了解以后，我們自然會(huì)想，物體為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)？怎么樣可以改變物體的運(yùn)動(dòng)等問(wèn)題，同學(xué)們是不是？（稍思考后）現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們讀一下課本第50頁(yè)最上面恩格斯的一句名言：

“……自然科學(xué)證實(shí)了…交互作用是事物的真正的終極原因”.

同學(xué)們猜想一下，恩格斯提到的“交互作用”我們?nèi)绻橄鬄橐粋€(gè)概念，這個(gè)概念就是什么？

生：“力”.

師：說(shuō)得很好，今天開(kāi)始我們就來(lái)學(xué)習(xí)物體的“相互作用”.

師：這節(jié)課要講的內(nèi)容，同學(xué)們很多初中已學(xué)過(guò)一些，我們通過(guò)回憶、思考、觀察、實(shí)驗(yàn)等途徑構(gòu)建新的認(rèn)知.

1 力的概念

師：我請(qǐng)幾個(gè)同學(xué)談?wù)勀銈儗?duì)力的概念的已有認(rèn)識(shí)，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(yùn)動(dòng)視頻（包括角球、傳球、射門(mén)、守門(mén)員接住球、頭球射門(mén)進(jìn)球），演示物體的形變.

問(wèn)題1 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀為什么會(huì)發(fā)生變化？

生：是其他物體與這個(gè)物體相互作用的結(jié)果，即力作用的結(jié)果.

師總結(jié)：力的作用效果：（1）改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；（2）使物體發(fā)生形變.

問(wèn)題2 力能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在嗎？

生：力不能離開(kāi)物體而獨(dú)立存在，一個(gè)必然聯(lián)系著兩個(gè)物體：受力物體、施力物體.

情景：教師拍桌子，問(wèn)誰(shuí)是施力物體？學(xué)生可能回答手.雙手對(duì)拍，問(wèn)誰(shuí)是施力物體？學(xué)生會(huì)反思，雙手都是施力物體，之前桌子也是施力物體.

師總結(jié)：研究對(duì)象——受力物體，另一個(gè)物體——施力物體.

問(wèn)題3 如圖1小車(chē)受兩個(gè)彈簧示數(shù)相同.這兩個(gè)力相同嗎？

生：不同，因?yàn)榉较虿煌?/p>

師：對(duì)，像力這樣有大小方向的量叫矢量，通過(guò)初中的學(xué)習(xí)我們知道，力有三要素：大小、方向、作用點(diǎn).

師生共同補(bǔ)充： 力的單位；力的測(cè)量工具；力是矢量； 力的三要素等.

問(wèn)題4 我們可以怎樣把力的三要素形象的表示出來(lái)呢？

生：力的圖示.

2 力的圖示和力的示意圖

師：力是一個(gè)很抽象的概念，物理學(xué)中常用“圖”直觀而形象地來(lái)反映抽象的事物，我們?cè)诔踔幸褜W(xué)過(guò)，根據(jù)需要我們可以用力的圖示或力的示意圖來(lái)表示具體的力，誰(shuí)能講一下力的圖示和力的示意圖有什么區(qū)別？

生：力的圖示是用一根帶箭頭的線(xiàn)段來(lái)準(zhǔn)確表示力的三要素.力的示意圖只要求在圖中準(zhǔn)確畫(huà)出力的方向，表達(dá)出物體在這個(gè)方向受力即可，不要求準(zhǔn)確畫(huà)出力的大小.

教師出示練習(xí)：鐵錘對(duì)釘子豎直向下的打擊力為400 N，請(qǐng)做出該力的圖示.

師：請(qǐng)兩位同學(xué)在黑板上作出這二個(gè)力的圖示，另一位同學(xué)在黑板上作出這二個(gè)力的示意圖，其它同學(xué)自己做一下.

學(xué)生完成后，教師作點(diǎn)評(píng)總結(jié)如下，達(dá)到規(guī)范和鞏固.

作力的圖示的步驟：

（1）確定受力物體：用方框或點(diǎn)表示.

（2）選定標(biāo)度：一般使力的大小是標(biāo)度的整數(shù)倍.

（3）確定力的作用點(diǎn)：一般畫(huà)在方框的中心.

（4）從力的作用點(diǎn)沿力的方向畫(huà)一條線(xiàn)段，長(zhǎng)度根據(jù)力的大小和標(biāo)度畫(huà).

（5）在線(xiàn)段上加箭頭表示方向：箭頭或箭尾表示力的作用點(diǎn).

（6）同一物體受多個(gè)力時(shí)，只能選用同一個(gè)標(biāo)度畫(huà)力的圖示.

3 重力

師：重力對(duì)大家也是很熟悉的，請(qǐng)同學(xué)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(qǐng)大家仔細(xì)體會(huì)上面這句話(huà)，請(qǐng)問(wèn)：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(huà)只說(shuō)明重力是由于地球的吸引引起的，后面的學(xué)習(xí)我們會(huì)知道重力與地球的吸引力還是有區(qū)別的.

師：我們?cè)诔踔锌茖W(xué)中也學(xué)習(xí)重力大小的計(jì)算公式是G=mg，在同一地點(diǎn)，重力G與質(zhì)量m成正比；同一物體，在不同地點(diǎn)所受的重力可能不同，這里的g初中時(shí)我們學(xué)過(guò)是一個(gè)比例常數(shù)，g=9.8 N/kg，第四章學(xué)了以后我們會(huì)知道g就是前面學(xué)過(guò)的自由落體加速度.

師：地球表面不同的緯度g不同，g還會(huì)隨著高度的變化而變化，誰(shuí)知道它們之間的定性關(guān)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(guò)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(jì)算后發(fā)現(xiàn)，那么比這位置高10000米（民航飛機(jī)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(nèi)，可認(rèn)為g的大小恒定不變.

師：請(qǐng)一位同學(xué)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(shí)驗(yàn)給同學(xué)們演示一下豎直向下是什么方向？與垂直向下有什么區(qū)別？

生：與水平面垂直向下.一條細(xì)線(xiàn)掛一個(gè)重物，靜止時(shí)，細(xì)線(xiàn)的方向就是豎直方向.

師：重力方向在生活中有很多應(yīng)用，砌墻、掛畫(huà)等都要用到重垂線(xiàn).那么請(qǐng)問(wèn)，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(xué)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(dāng)說(shuō)明）.

師：一個(gè)物體的各部分都受到重力，這樣就無(wú)法畫(huà)出重力的受力圖，為了方便，我們可以認(rèn)為各部分受到的重力都集中作用于一個(gè)點(diǎn)，這一點(diǎn)就是重心.請(qǐng)同學(xué)們把書(shū)本上關(guān)于重心概念的一句話(huà)劃起來(lái)，重心是一個(gè)等效作用點(diǎn)，（出示一張做過(guò)手腳的賀卡和一張沒(méi)有做過(guò)手腳的賀卡）同學(xué)們能不能猜想[HJ0.95mm]一下賀卡的重心？如何用實(shí)驗(yàn)幫我確定一下賀卡的重心？

生：對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)，可以用懸掛法（對(duì)不清楚的同學(xué)可以讓同學(xué)們看一下書(shū)本做一做）.

師：請(qǐng)四個(gè)同學(xué)二組上講臺(tái)來(lái)演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，最后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)得到一張賀卡的重心正好在對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)，另一張賀卡的重心嚴(yán)重偏離對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們分析一下原因.

生：質(zhì)量分布不均勻.

師：請(qǐng)一個(gè)同學(xué)拆開(kāi)來(lái)看一下.的確如此，重心嚴(yán)重偏離對(duì)角線(xiàn)交點(diǎn)的邊緣藏了一把鋼尺，看問(wèn)題不能總是光看表面，親自做過(guò)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(guān)事例，比如背越式跳高.

下面再給同學(xué)們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，（教師出示自制欹器），簡(jiǎn)要介紹結(jié)構(gòu)后，讓同學(xué)們觀察欹器結(jié)構(gòu)，慢慢注入水，直到傾翻，問(wèn)同學(xué)們，同學(xué)們知道這叫什么儀器嗎？

虛而欹，中而正，滿(mǎn)而覆.

生：個(gè)別同學(xué)可能知道，但不能正確叫出名了.

師：看了這個(gè)實(shí)驗(yàn)以后同學(xué)們有什么啟示？

德育滲透：給同學(xué)們講孔子的故事.要同學(xué)們正確對(duì)待人生.

師：請(qǐng)同學(xué)們繼續(xù)思考，從物理角度，請(qǐng)一個(gè)同學(xué)分析一下，水注滿(mǎn)后傾翻的原因.

生：整體重心先下降后又上升.

師：再讓學(xué)生觀察幾個(gè)關(guān)于重心應(yīng)用的自制實(shí)驗(yàn)和自制玩具，物理知識(shí)應(yīng)用很廣泛，關(guān)鍵需要我們有一個(gè)敏銳的觀察力.

4 四種基本相互作用

師：物理學(xué)中力有各種表現(xiàn)，但物理學(xué)家到目前為止發(fā)現(xiàn)，基本的相互作用只有四種，請(qǐng)同學(xué)們看書(shū)本中“四種基本相互作用”，看完后填表1.

5 簡(jiǎn)要小結(jié)

附：板書(shū)：

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(yùn)動(dòng)狀態(tài)；②使物體發(fā)生形變.

（3）力的性質(zhì)：物質(zhì)性、相互性、矢量性.

（4）力的單位（N）；力的測(cè)量工具（測(cè)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(diǎn)：重心

重心：重力的等效作用點(diǎn).