§3.1重力与弹力教学设计(2课时)

一、教学分析

1. 教材分析

本节是相互作用——力章节的开篇,是学习后续摩擦力、力的合成与分解、共点力平衡的基础。教材内容逻辑清晰:

知识主线:按照力的概念回顾 → 重力(产生、大小、方向、作用点-重心) → 弹力(产生条件、方向判断、胡克定律)的顺序展开。方法主线:贯穿了研究一个力的一般思路(产生原因、大小、方向、作用点),并突出了等效替代思想(重心)、放大法(观察微小形变)和科学探究法(探究胡克定律)。地位作用:重力是自然界中最基本的力,弹力是常见的接触力。学好本节内容对正确进行受力分析至关重要。

2. 学情分析

知识基础:学生在初中已初步学习了重力、弹力的概念,知道重力与质量的关系G=mg,对弹力有感性认识,但知识是零散和浅显的。前概念与误区:可能混淆重力和万有引力。认为重心一定在物体上。对弹力产生的条件(接触且形变)理解不深,尤其难以判断接触是否一定产生弹力。对微小形变的存在缺乏认识。能力兴趣:对实验感兴趣,但抽象思维(如重心概念)和逻辑推理(弹力方向)能力有待提高。

3. 教学目标

物理观念:知道重力是由于地球吸引而使物体受到的力,知道其大小G=mg、方向竖直向下。理解重心的概念及其影响因素,知道质量均匀分布、形状规则的物体重心位置。知道形变和弹性形变,理解弹力产生的条件(接触并发生弹性形变)。掌握常见弹力(压力、支持力、拉力)方向的判断方法。通过实验探究,掌握胡克定律F=kx,知道劲度系数的物理意义。科学思维:通过重心概念的学习,体会等效替代的思想。通过接触是否产生弹力的辨析,学习运用假设法(撤去接触面)判断弹力有无。通过处理实验数据,学习图像法在探寻物理规律中的应用。科学探究:能完成探究弹簧弹力与形变量的关系实验,学会用作图法处理数据并得出结论。科学态度与责任:通过观察微小形变等实验,感受物理学的奇妙,激发探究欲望。了解胡克定律在生产和生活中的应用,体会物理学与技术的联系。

4. 教学重难点

教学重点:重力的三要素;弹力产生的条件及方向判断;胡克定律。教学难点:重心概念的建立;弹力有无的判断;胡克定律的探究与理解。

二、教学准备

弹簧、钩码、刻度尺、铁架台、木板、细绳、砝码、演示微小形变的装置(如椭圆截面瓶子、平面镜等)、PPT课件、力的示意图作图工具。

三、教学过程(2课时)

第一课时:重力

【环节一:温故知新,导入新课】(5分钟)

问题导入:力是什么?(物体对物体的作用)。要清晰地描述一个力,我们需要描述它的哪些要素?(大小、方向、作用点——力的三要素)。引出课题:本章我们将系统地研究几种常见的力。今天首先研究我们最熟悉的力——重力。

设计意图:从力的基本概念出发,明确研究力的思路(三要素),为整章学习奠定方法论基础。

【环节二:重力的再认识】(20分钟)

重力的产生与施力物体:提问:重力是怎样产生的?施力物体是谁?学生回答/教师明确:由于地球的吸引而使物体受到的力。施力物体是地球强调与辨析:重力不等于万有引力,但在地球表面附近,可以近似认为重力等于地球对物体的万有引力。此点不必深究,但要点明。重力的大小:回忆公式:G = mg (g = 9.8 N/kg)。深化理解:指出g就是自由落体加速度,体现运动与相互作用的联系。强调g值随地理位置变化,但变化不大,通常取9.8 N/kg。重力的方向:提问:重力的方向是垂直向下吗?演示:用重锤线展示方向。明确:竖直向下(指向地心),而非垂直向下(垂直于接触面)。举例说明斜面上下滑物体,重力方向仍是竖直向下。重力的作用点——重心(教学难点):质量均匀分布、形状规则的物体:重心在几何中心。举例:均匀直棒、球体、圆柱体。质量分布不均匀或形状不规则的物体:重心位置与质量分布有关。举例:载重汽车重心变化。问题:一个物体有无数个点,重力作用在哪?引入等效思想:从效果上看,可以认为物体各部分受到的重力集中作用于一点,这一点就是重心重心位置的决定因素:重心一定在物体上吗?举例说明重心可以在物体外,如圆环、L形尺子。确定重心的方法:介绍悬挂法(二力平衡原理)。

设计意图:对初中知识进行深化和系统化,重点突破重心这一难点,通过实例和演示帮助学生建立正确的物理观念。

【环节三:力的图示和示意图】(10分钟)

概念引入:如何形象地表示一个力?(用有向线段)力的图示:严格要求,包含大小(标度)、方向(箭头)、作用点。举例练习。力的示意图:只需表示出方向和作用点,突出主要因素。明确在多数受力分析中画示意图即可。

设计意图:规范学生的作图习惯,为后续受力分析打下基础。

【环节四:课堂小结与作业布置】(5分钟)

小结:回顾重力的三要素及重心的概念。布置作业:画出静止在斜面上的木块所受重力的图示和示意图。思考:如何确定一本厚书的重心?

第二课时:弹力

【环节一:创设情境,引入弹力】(5分钟)

演示:拉伸弹簧、压弯跳板、挤压海绵。提问:这些物体发生了什么变化?(形状改变——形变)。当它们要恢复原状时,会对与之接触的物体产生什么?(力的作用)引出定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫作弹力

设计意图:从生活实例出发,直观引出弹力概念。

【环节二:弹力产生的条件与方向】(15分钟)

产生条件(教学难点):举例:小球放在水平桌面上,接触且有弹力(支持力)。反例:并排放在光滑水平面上的两个小球,紧靠在一起但无挤压,接触但无形变,故无弹力。条件一:直接接触。条件二:发生弹性形变。(这是关键!)辨析误区:接触是否一定产生弹力?判断弹力有无的方法——假设法(撤去法):设想撤去接触面,看物体的运动状态是否改变。若改变,则原来有弹力;若不变,则无弹力。弹力的方向:压力/支持力方向:总是垂直于接触面,指向被压或被支持的物体。举例:斜面、曲面上的压力/支持力方向。绳子拉力方向:总是沿着绳子,指向绳子收缩的方向。

设计意图:通过正反例和假设法,突破弹力产生条件的难点。明确常见弹力的方向判断法则。

【环节三:探究弹力的大小——胡克定律】(15分钟)

提出问题:弹簧的弹力大小与什么有关?(形变量)定性关系:形变量越大,弹力越大。定量探究——实验:探究弹簧弹力与形变量的关系方法一:计算法,看F/x比值是否恒定。方法二(重点):图像法。以F为纵轴,x为横轴,描点作图。实验目的:寻找F与x的定量关系。实验原理:悬挂钩码,利用二力平衡(F弹 = G钩码)测弹力F;用刻度尺测弹簧伸长量x(x = L – L0)。实验步骤:教师引导,学生明确如何逐次增加钩码、读取数据、设计表格。数据处理:分析结论:图像是一条过原点的直线。结论:在弹性限度内,弹簧的弹力F与弹簧的伸长(或缩短)的长度x成正比。F = kx(胡克定律)。物理意义:k为劲度系数,单位N/m,由弹簧本身性质(材料、长短、粗细)决定。k越大,弹簧越硬。应用与讨论:解释弹簧测力计的原理。

设计意图:通过完整的探究实验,让学生体验从提出问题到分析得出结论的科学过程,重点学习图像法处理数据,深刻理解胡克定律。

【环节四:课堂总结与作业布置】(5分钟)

知识总结:回顾弹力产生的两条件、常见弹力的方向、胡克定律。方法总结:假设法判断弹力有无、图像法探究物理规律。布置作业:教材练习:分析静止在斜面上的物体所受弹力(支持力)的方向。完成胡克定律实验报告,分析F-x图像斜率的物理意义。

四、板书设计

第一课时板书:

第1节 重力与弹力(一):重力

一、重力 (G)

1.产生:地球的吸引

2.大小:G = mg (g=9.8N/kg)

3.方向:竖直向下(非垂直向下)

4.作用点:重心

概念:等效作用点

位置:质量分布、形状

规则物体:几何中心

二、力的表示

1.力的图示:三要素(大小、方向、作用点)

2.力的示意图:方向、作用点

第二课时板书:

第1节 重力与弹力(二):弹力

一、弹力

1.定义:发生弹性形变的物体产生的力

2.产生条件(缺一不可):

① 接触

② 弹性形变(关键)

判断方法:假设法(撤去接触面)

3.方向:

压力/支持力:⊥接触面,指向被压/支物体

拉力:沿绳,指向绳收缩方向

二、胡克定律(弹力大小)

1.实验探究:F = ? x

2.内容:在弹性限度内,F = kx

3.说明:

– k:劲度系数 (N/m),由弹簧决定

– x:形变量(伸长量/压缩量)

五、教学反思(预设)

成功点:通过实验和生动的例子(如重心在物体外),能有效激发兴趣,化解难点。假设法判断弹力有无是行之有效的策略。挑战点:学生对微小形变和弹性限度的理解需要反复强调。曲面接触时弹力方向的判断(总与切面垂直)可能需要额外练习。调整建议:可根据学生基础,适当增加弹力方向判断的练习量。对于学有余力的学生,可引导他们思考橡皮筋的弹力是否遵循胡克定律,作为拓展。

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