第1节 重力与重心（表格式教学设计） 物理鲁科版2019必修第一册

本文围绕“重力与重心”展开，承接力的基本概念，为后续力学学习奠基。通过实验演示、分组探究等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养，如在探究重力三要素中渗透科学思维与探究能力。 该设计亮点在于结合生活实例与科技情境，采用任务驱动法。从学生层面看，能提升探究创新能力；从教师角度，提供清晰授课思路；课堂效果上，有效突破重心概念等教学难点。

第1节 重力与重心（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第1节 重力与重心 教学 目标 物理观念 学生理解重力的产生、大小和方向，建立对物体所受重力及重心概念的基本物理观念。 科学思维 通过分析物体重心位置，培养用等效替代法研究物理问题的科学思维能力。 科学探究 设计实验确定物体重心，尝试用新方法探究重心影响因素，提升探究创新能力。 科学态度 与责任 认识重力应用价值，培养严谨实验态度，增强运用知识解决实际问题的责任感。 教学重难点 教学重点： 理解重力的大小、方向及重心概念，能确定物体重心位置。 教学难点： 理解重心的等效替代意义及不规则物体重心的确定。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 欹器是中国古代一种具有警示意义的礼器，其核心特征为“虚则欹（歪斜）、中则正、满则覆（倾倒）”，据《荀子》记载，孔子在鲁桓公庙初次见到欹器时，询问守庙人得知其用途后，亲自注水验证了这一特性。参悟其中的道理对你有何启示？ 实验演示 展示欹器模型，请同学配合演示。 提出疑问 发生刚才现象的原因是什么？ 设置悬念 刚才同学们的看法很好，但不够准确，希望这节课后能更准确的解释刚才的现象。 观察欹器的结构。 缓慢向欹器注水，观察欹器由空到满的过程中姿态变化。 思考教师提出的问题，发表自己的看法，并带着任务进入新课的学习。 新课讲授 一、力 多媒体展示图片： 谈谈你对“力”有哪些方面的认识？ 实验演示 组织学生参与“你说我猜”活动，用文字语言描述力。 教师引导 1、除了语言文字，我们还能用什么工具更加形象直观的表示力？ 2、有向线段的长短表示力的大小，但力的示意图中线段的长短没有 严格的定量规定，6N 和 8N 大小的关系无法清晰明了的看出来。提问：可以用什么样的方法解决? 3、引导学生归纳总结力的图示中如何表示力的大小方向和作用点。 得出结论： 老师和同学们一起对“力”这个物理概念做了系统的讨论，今后我们会遇到各种各样的力，它们的研究和处理方法都是如此，接下来一起用这种方法研究重力。 学生对人与箱子间的作用力进行描述。 回忆地图的比例尺 新课讲授 二、重力与重心 教师引导 1、力具有物质性，重力如何产生？ 2、重力的施力物体是什么？ 3、利用重力的三要素进行分组任务探究——“嫦娥工程”中的重力知识。 探究任务一（A组 重力大小） 文昌发射卫星的区位优势 文昌卫星发射中心位于中国海南省文昌市，是中国最年轻的卫星发射场，也是世界上为数不多的低纬度发射场之一，主要承担大吨位的航天器发射任务。 【思考与交流1】 1、假设在莫斯科和赤道发射同一颗卫星，卫星的质量是 10t，那么在莫斯科发射比赤道需要增加多大的力？ 2、学习了重力大小和维度的关系，你会用弹簧秤购买黄金吗？（假设弹簧秤精度足够） 3、你会用什么工具购买黄金？为什么？ 4、强调：今后会学到重力并非地球对物体的引力，而是引力的一部分，这也是为何 g 值随纬度变化的原因。是我们只关注物体各部分的运动。 探究任务二（B组 重力方向） 如何校正火箭发射姿态 1、发射火箭需要经过非常精准的计算，任何角度的偏差都可能“失之毫厘谬以千里”，导致发射任务失败。 2、故宫气势恢宏，所有的梁柱都是平行、竖直的矗立在地面上。 【思考与交流2】 1、你能否用身边的器材自制一个“重锤线”，验证教室的墙壁是否竖直？ 2、尝试使用手机中的“水平仪”功能，并与重锤线进行比较。 3、实际火箭吊装过程中使用了陀螺仪、传感器等多个精密电学器件保障发射姿态竖直。 4、强调：竖直向下既不是垂直向下，也不指向地心。（今后的学习中我们会逐渐解开这些疑惑）际生活中并不存在。 探究任务三（C组 重力作用点） 怎样运输火箭箭体更可靠 火箭组装完成，有时需要竖直运输到发射塔架。在这个过程中需要保证火箭不侧翻；火箭在发射塔架上遇到强风，需要确保稳定性。 【思考与交流3】 1、物体各部分都受重力，如何画重力的作用点？ 2、如何寻找薄板的重心？ 3、悬挂法为什么可以测重心？为什么可以测两次？如何验证所找重心是否正确？ 4、分发薄板，寻找重心，重心是否一定在物体上？影响重心分布的因素有哪些？ 5、你能举出生活中那些利用重心解决实际问题的例子？ 【例题1】欹（qī）器是我国古代一种倾斜易覆的盛水器，其特点是“水少则倾，中则正，满则覆”，如图1所示为仿制欹器的空桶，桶可绕水平轴转动，图2为其截面图，OOʹ为桶的对称轴，下列说法正确的是（　　） A．空桶静止时其重心高于水平轴 B．空桶静止时其重心不在水平轴的正下方 C．注水的过程中桶与水整体的重心远离OOʹ D．桶装满水后重心位于水平轴上方 【答案】D 【详解】AB．空桶静止时，若重心在转轴正上方，则不会倾斜，若容器略有倾斜，容器即刻翻倒，一旦静止则重心比在转轴下方，故A B错误； C．注水的过程中整体的重心位置先降低然后逐渐升高，不是远离OOʹ，故C错误； D．当盛满水时，容器和水的整体重心在转轴的上方，在重力的作用下，容器倾斜，水流出，故D正确。 故选D。 针对训练1 如图所示，粗细均匀的直棒OAB由两种不同材料组成，长为L，OA＝AB，OA段的密度是AB段的两倍，则直棒的重心距O点距离可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】OA段的重心位于OA段的中点，AB段的重心位于AB段的中点，则OA段的重心与AB段的重心之间的距离为 由于OA段的密度是AB段的两倍，且OA＝AB，则OA段的质量是AB段的质量的两倍，则直棒的重心与之间的距离是与之间的距离的两倍，设与之间的距离为，则有 解得 则直棒的重心距O点距离为 故选C。 证据解释与交流 证据解释与交流 证据解释与交流 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.如图，关于一串葡萄的重心，下列说法正确的是（　　） A．葡萄的重心一定在最大的那一粒葡萄上 B．葡萄的重心一定在中间的那一粒葡萄上 C．一串葡萄形状不规则，没有重心 D．如果把葡萄的重力全部集中到重心上，重力的效果不变 【答案】D 【解析】A：重心是等效作用点，并非实际存在的点，更不一定落在某一粒葡萄上（包括最大的葡萄）。例如，一串葡萄中各粒葡萄分布分散时，重心可能位于葡萄之间的空隙处，因此A错误。 B：同理，重心的位置由整串葡萄的质量分布和形状决定，与是否在“中间的葡萄”上无关，可能在葡萄外部，因此B错误。 C：任何物体（无论形状是否规则）都有重心，重心是物体重力的等效作用点，与形状是否规则无关，因此C错误。 D：重心的物理意义就是重力的等效作用点，把葡萄的重力全部集中到重心上，其产生的重力效果（如对支撑点的拉力、使物体倾倒的趋势等）与原来完全相同，因此D正确。 故选B。 2.质量分布均匀、厚度相等的三角薄板，用一根细绳将其悬挂在空中。为使三角薄板在空中保持水平，细绳应该系在三角薄板上的（　　） A．甲图中过点的的垂线与过的点的垂线的交点 B．乙图中点与的中点连线和点与的中点连线的交点 C．丙图中的角平分线与的角平分线的交点 D．丁图中的中垂线与的中垂线的交点 【答案】B 【详解】细绳系在三角薄板重心位置时，可使其在空中保持水平，质量分布均匀的三角薄板重心在其几何中心处，即乙图中点与的中点连线和点与的中点连线的交点。故选B。 3.下列说法中正确的是(　　) A．拳击比赛时，甲打乙一拳，乙感到痛，而甲未感到痛，说明甲对乙施加了力，而乙未对甲施加力 B．“风吹草动”，草受到了力，但没有施力物体，说明没有施力物体的力也是存在的 C．磁铁吸引铁钉时，磁铁不需要与铁钉接触，说明力可以脱离物体而存在 D．网球运动员用力击球，网球受力飞出后，网球受力的施力物体不再是人 【答案】　D 【解析】　甲对乙施力的同时，乙对甲也施力，但甲的“拳头”比乙“被打的部位”——如肚子、胸部更能承受打击，所以乙感到痛而甲未感到痛，A错误；“风吹草动”的施力物体是空气，B错误；力不可以离开物体而存在，磁铁对铁钉的作用是通过磁铁周围的磁场产生的，磁场离不开磁铁，磁场是一种特殊的物质，C错误；网球飞出后受重力和阻力，施力物体是地球和空气，而不再是人，D正确。 4.一辆洒水车及其剖面图如图所示，洒水车的水罐内装满了水，当洒水车在水平路面上进行洒水作业时，水罐和水的共同重心将(　　)  A．先上升后下降　　　　　 B．一直上升 C．一直下降 D．先下降后上升 【答案】C 【解析】容器中装满水后，整个容器和水的重心在球心位置；随着水从阀门不断流出，重心位置会随着水位的下降而逐渐降低，当水快要流完时，重心又上升，最后处于球心。故在此过程中，容器和容器内的水组成的系统的重力先下降后上升，ABD错误，D正确。故本题选D。 5.下列几种说法中正确的是(　　) A．一个挂在绳子上静止的物体，它受的重力和它拉紧悬绳的力是同一性质的力 B．地球上的物体只有静止时才受到重力的作用 C．同一个物体，向下运动时受到的重力最大，向上运动时受到的重力最小 D．同一物体在同一地点，不论处于什么状态，受到的重力都一样 【答案】D 【解析】A、重力属于万有引力，拉力属于弹力，所以A选项错误。B、地球上的任何物体都受重力，不受运动状态的影响，所以B选项错误。C、同一个物体，重力不变，不受运动状态的影响，所以C选项错误。D、同一物体在同一地点，不论处于什么状态，受到的重力都一样，所以D选项正确。故选D。 6.如图所示，平衡鸟是一种利用鸟嘴停在手指上的玩具，它只有鸟的嘴尖部分与手指接触，身体悬空保持平衡而不掉落，仿佛真鸟在飞翔一般。则下列说法正确的是(　　) A．平衡鸟受到的重力就是地球对它的吸引力 B．平衡鸟的重心所在的竖直线一定过鸟的嘴尖 C．平衡鸟所受重力的方向一定指向地心 D．平衡鸟向前伸出翅膀只是单纯为了姿势好看，不会影响它的重心位置 【答案】B 【详解】A．平衡鸟受到的重力是由于受到地球吸引而产生的，但并不是地球对它的吸引力，A错误； B．对平衡鸟进行受力分析，只受重力和手指的支持力，根据二力平衡条件可知，重力和支持力共线，所以整体的重心所在的竖直线一定过鸟的嘴尖，B正确； C．重力方向总是竖直向下，并不一定指向地心，C错误； D．平衡鸟向前伸出翅膀，不仅仅是为了姿势好看，更重要的是为了保持平衡，即让平衡鸟的重心所在竖直线过鸟的嘴尖，D错误。故选B。 7.跳高运动员在如图所示的四种过杆姿势中，重心最能接近甚至低于横杆的是(　　) 【答案】D 【详解】四种过杆姿势中，前三种过杆时重心均在横杆之上，而背越式过杆时，头、躯干、腿依次过杆，身体的大部分与杆接近，重心甚至低于杆，故A、B、C错误，D正确。 8.如图是儿童常玩的玩具不倒翁，将站立的不倒翁左右按倒在桌面上，不倒翁会重新立起，下列说法正确的是（　　） A．按倒不倒翁，其重心高度降低 B．按倒不倒翁，其重心高度不变 C．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是垂直向下 D．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下 【答案】D 【详解】AB．立起的不倒翁的重心很低，左右按倒不倒翁，其重心高度升高，故AB错误； CD．不论不倒翁处于何种状态，其所受重力的方向总是竖直向下，故D正确。故选D。 板 书 设 计 重力与重心 1、产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。 2、大小 (1)在实验室中可以用弹簧测力计测量重力的大小。 (2)重力的计算公式是G＝mg，公式中G是物体的重力，m是物体的质量，g是自由落体加速度。 3、方向：总是竖直向下。 4、重心 (1)定义：重力的等效作用点。 (2)重心位置决定因素：物体的形状和质量分布。 课 堂 小 结 作 业 布置 1.完成教材课后习题第1、3题（书面作业），用图示法分析物体所受重力方向，并说明重心的位置与物体形状的关系。‌ 2.用硬纸板制作不同形状的物体（如L型、T型），通过悬挂法找出其重心位置，拍照记录实验过程并附简要说明。‌ 3.观察家庭物品（如花瓶、椅子）的设计如何利用重心原理保持稳定性，列举1-2例并撰写100字分析报告。 教学反思 通过生活实例引入重力，学生易理解，但对重力方向“竖直向下”与“垂直向下”的区别，部分学生仍混淆，需加强对比练习。重心概念抽象，虽用几何模型和实验演示（如悬挂法找重心），但对不规则物体重心位置的理解，少数学生仍有困难，可增加小组动手操作环节。整体互动良好，但应更关注学困生，设计分层问题，提升课堂参与度。时间分配需优化，确保重难点讲解更充分。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$