3.1 重力与重心 课时教案-2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

3.1《重力与重心》课时教案 学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时 教材 鲁科版必修第一册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容选自鲁科版高中物理必修第一册第三章第一节《重力与重心》，是力学学习的起点之一。教材从生活中常见的物体下落现象引入，引导学生认识重力的存在，并通过实验探究重力的方向和大小关系。接着介绍重力的三要素：大小、方向、作用点，进而引出重心的概念，强调其在物体平衡中的重要作用。本节内容为后续学习弹力、摩擦力以及牛顿运动定律打下基础，在整个力学体系中具有承上启下的地位。 学情分析 高一学生已具备一定的生活经验，如物体自由下落、斜坡滑行等现象司空见惯，但对背后的物理本质缺乏系统认知。他们在初中阶段接触过“重力”这一概念，知道其方向竖直向下，大小G=mg，但对重力的来源、重心的确定方法及其物理意义理解不深。学生的抽象思维能力和空间想象力正在发展，对于不规则物体重心的寻找可能存在困难。因此，教学中应注重实验观察、情境创设与模型建构，帮助学生实现从感性认识到理性认知的过渡。 课时教学目标 物理观念 1. 理解重力的产生原因，掌握重力的大小计算公式G=mg，明确其方向始终竖直向下。 2. 理解重心的概念，能判断常见规则物体重心的位置，并初步掌握用悬挂法测定不规则薄板重心的方法。 科学思维 1. 能通过分析生活实例和实验现象，归纳出重力的基本特征，发展归纳与推理能力。 2. 能运用等效替代的思想理解重心的意义，建立“等效集中点”的物理模型。 科学探究 1. 经历设计并完成“探究重力方向”和“确定物体重心”的实验过程，提升实验操作与数据处理能力。 2. 在小组合作中提出问题、设计方案、动手实践、交流结论，体验完整的科学探究流程。 科学态度与责任 1. 通过对重心在生活中应用（如塔吊、杂技）的了解，体会物理学对工程技术和社会生活的支撑作用。 2. 养成实事求是的科学态度，在实验中尊重数据，勇于质疑，乐于合作。 教学重点、难点 重点 1. 重力的三要素：大小G=mg、方向竖直向下、作用点——重心。 2. 重心的概念及其在实际问题中的意义。 难点 1. 理解重心是重力的等效作用点，而非质量的集中点。 2. 掌握用悬挂法确定不规则物体重心的原理与操作技巧。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习 教具准备 弹簧测力计、钩码、细线、铁架台、水平仪、不规则薄木板、剪刀、图钉、白纸、投影仪 教学环节 教师活动 学生活动 情景导入，激发兴趣 【5分钟】 一、生活现象引发思考 （一）、播放视频：苹果落地与宇航员漂浮 教师首先播放一段对比视频：前半段是牛顿被苹果砸中的经典动画再现，苹果自然下落；后半段切换到国际空间站内，宇航员在舱内“漂浮”，手中的笔松开后悬停不动。播放完毕后，教师提问：“同样是物体，为什么在地球上会下落，而在太空中却能‘飘’着？这背后隐藏着怎样的自然之力？”引导学生回忆初中所学知识，尝试解释这种差异。 （二）、设疑激趣，引出主题 教师继续追问：“我们把这种使苹果下落的力叫做什么？它的方向如何？大小又由哪些因素决定？”鼓励学生大胆发言，回顾已有知识。随后教师指出：“今天我们将深入学习这个看似熟悉却又充满奥秘的力——重力，并进一步探讨它的作用点究竟在哪里，这就是我们要研究的‘重心’。”板书课题《重力与重心》，同时在黑板左侧写下“力的三要素：大小、方向、作用点”，为后续讲解做铺垫。 （三）、联系生活，感知重力无处不在 教师列举多个生活实例加深印象：雨滴从云层落下、滑雪者沿雪坡下滑、建筑工人用铅垂线检验墙体是否竖直、跳伞运动员打开降落伞后缓缓下降等。每举一例都引导学生说出其中涉及的力，并强调这些运动状态的变化都离不开重力的作用。通过丰富的现实情境，让学生意识到重力不仅存在于下落过程中，更是影响一切地面物体行为的基础力量。 1. 观看视频，思考差异原因。 2. 回忆并回答重力相关知识。 3. 举例说明生活中的重力现象。 4. 明确本节课学习主题。 评价任务 观察能力：☆☆☆ 表达能力：☆☆☆ 联想能力：☆☆☆ 设计意图 利用强烈对比的视觉冲击引发认知冲突，激发学生探究欲望；通过贴近生活的实例唤醒已有经验，构建物理与生活的联系；以“力的三要素”为主线贯穿教学，帮助学生建立系统的知识框架。 实验探究，建构概念 【18分钟】 一、探究重力的方向 （一）、提出问题：重力的方向到底是不是“垂直向下”？ 教师拿出一个装满水的透明塑料瓶，在侧面不同位置戳几个小孔，打开瓶盖时水从小孔喷出，方向各不相同。然后盖紧瓶盖，再打开，发现水流方向均指向地面。提问：“刚才的实验说明了什么？重力的方向是否随位置变化？”引导学生思考液体表面总是趋于水平的原因。 （二）、分组实验：使用铅垂线验证方向 将学生分成四人小组，每组发放一根细线、一个重物（如螺母）、一把直尺和一张画有斜线的白纸。要求学生将细线一端系住重物做成简易铅垂线，另一端固定在纸面某点上方，待其静止后沿细线方向画一条直线。然后改变固定点位置重复操作两次，观察三条线是否交于一点且方向一致。教师巡视指导，提醒学生确保重物不受其他外力干扰。 （三）、归纳结论：竖直向下的确切含义 各小组汇报结果后，教师总结：“无论在何处测量，重垂线的方向总是相同的——指向地心方向，我们称之为‘竖直向下’。注意它不同于‘垂直于接触面’，比如在斜面上，重力方向仍是竖直向下，而不是垂直于斜面向下。”配合PPT展示地球模型，标出不同位置的“竖直向下”均指向球心，强化空间概念。 二、认识重力的大小与作用点 （一）、复习重力公式G=mg，强调g的取值 教师提问：“如果一个质量为50kg的同学站在地面上，他受到的重力是多少？”引导学生写出计算过程：G = mg = 50kg × 9.8N/kg = 490N。强调g一般取9.8N/kg，有时可近似为10N/kg，并说明g的物理意义是重力加速度，将在后续章节深入学习。 （二）、引入“作用点”问题：重力究竟作用在哪？ 教师举起一块长方体木块，提问：“这块木头受到的重力，是作用在整个体积上，还是可以简化到某个点？”演示将其放在指尖上缓慢移动，直到找到能让木块保持平衡的位置。“这个点就是它的重心。”由此引出重心定义：物体各部分所受重力的合力的作用点，可用一个等效集中点来表示整个物体的重力效果。 （三）、探究规则物体重心位置 出示均匀材质的圆形薄片、正方形木板、直棒等，让学生猜测它们的重心位置。通过实验验证：用细线悬挂圆片边缘任意两点，分别沿悬线方向在背面画线，两条线的交点即为重心，恰好位于几何中心。同理验证矩形和直棒的重心在其对角线交点或中点。得出结论：形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心。 1. 分组进行铅垂线实验。 2. 记录并分析实验数据。 3. 参与讨论得出方向结论。 4. 动手验证规则物体重心。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 数据分析：☆☆☆ 结论归纳：☆☆☆ 设计意图 通过自主实验培养学生的动手能力和科学探究精神；借助直观操作理解“竖直向下”的真实含义；从平衡实验自然过渡到重心概念，体现知识生成的过程性；利用等效思想帮助学生建立理想化物理模型。 创新实验，深化理解 【12分钟】 一、挑战难题：如何找不规则物体重心？ （一）、提出任务：寻找奇形怪状纸板的重心 教师展示一块剪成鸟形的硬纸板，提问：“这只‘小鸟’的重心在哪？还能靠猜吗？”学生普遍表示难以判断。教师顺势提出挑战任务：“有没有一种方法，能准确找出任意形状薄板的重心？”引发学生思考与讨论。 （二）、启发思路：类比重心平衡原理 教师再次演示用手指托起纸板使其平衡，提示：“当物体平衡时，支撑力与重力在同一直线上。如果我们换一种方式支撑——用一根细线悬挂起来，会发生什么？”引导学生想到悬挂状态下，重心一定在悬线的延长线上。 （三）、教授方法：双悬挂法确定重心 教师详细讲解操作步骤：第一步，用图钉将纸板边缘某点A固定在墙上，使其自由下垂，在纸板背面沿悬线方向画一条直线L₁；第二步，取下纸板，换另一个非对称点B重新悬挂，同样画出直线L₂；第三步，两线交点O即为重心。强调两点必须不在同一铅垂线上，否则无法确定唯一交点。 （四）、学生实践：动手测定“小鸟”重心 发放材料包（含鸟形纸板、图钉、细线、白纸），学生两人一组进行实验。教师巡回指导，纠正错误操作，如未等纸板静止就画线、画线方向不准等。完成后请几组分享成果，并将找到的重心点标记出来。 二、拓展延伸：重心的应用与稳定性 （一）、展示应用实例：塔吊与不倒翁 PPT展示塔吊工作图片，指出其底部配重大大降低整体重心，增强抗倾覆能力；播放不倒翁摇晃却不倒的视频，解释因其重心很低，偏离平衡位置后重力会产生恢复力矩。 （二）、小游戏：谁更能站稳？ 邀请两名学生背靠背站立，双脚并拢，尝试弯腰捡起地上的笔。多数人会因重心前移超出支撑面而失去平衡。教师解释：“人的重心大约在腹部附近，当身体前倾时，若重心垂线超出脚掌范围，就会摔倒。”引导学生理解支撑面与重心高度对稳定性的双重影响。 1. 小组讨论寻找重心方法。 2. 学习并操作双悬挂法。 3. 完成不规则物体重心测定。 4. 参与小游戏理解稳定性。 评价任务 方案设计：☆☆☆ 动手能力：☆☆☆ 合作意识：☆☆☆ 设计意图 设置真实问题情境，驱动学生主动探究；通过“做中学”掌握核心技能；结合工程实例和趣味游戏，体现物理知识的实用价值；促进跨学科思维（如生物中人体平衡）的发展。 课堂总结，升华认知 【6分钟】 一、结构化回顾知识点 （一）、梳理主线：重力三要素与重心 教师带领学生回顾整节课的知识脉络：“今天我们沿着‘力的三要素’这条主线，系统学习了重力——它的大小由G=mg决定，方向始终竖直向下指向地心，而作用点则集中于重心。我们发现，规则物体的重心在几何中心，而不规则物体可通过悬挂法精确测定。”边说边完善板书，形成清晰的知识网络。 （二）、澄清误区：重心不是质量中心？ 强调：“重心是重力的等效作用点，虽然通常与质心重合，但在非均匀引力场中二者可能不同。例如月球对地球近侧海水的引力大于远侧，导致潮汐现象，此时海洋系统的重心与质心并不完全一致。”简要拓展，激发兴趣。 二、激励性升华：物理照亮生活 （一）、引用名言，情感共鸣 “伽利略曾说：‘数学是上帝用来书写宇宙的语言。’而我们今天所学的重力与重心，正是这门语言中最基本的词汇之一。从牛顿树下的沉思，到现代高楼大厦的稳固根基，再到航天器轨道的精密计算，无不闪耀着这一简单却又深刻规律的光芒。” （二）、寄语未来，播种理想 “希望同学们不仅能记住G=mg这个公式，更能学会用物理的眼光观察世界——当你看到一座桥梁、一架飞机，甚至是一个旋转的陀螺时，都能想到背后那看不见却无处不在的重力之手。愿你们心中都有一颗探索未知的种子，在今后的学习中不断生长，终有一天也能揭开自然更多的奥秘！” 1. 跟随教师回顾知识要点。 2. 理解重心与质心的区别。 3. 感受物理之美与科学精神。 4. 树立探索自然的志向。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 概念辨析：☆☆☆ 情感认同：☆☆☆ 设计意图 通过结构化总结强化记忆，澄清易混概念；借助名人名言和诗意语言提升课堂格调，激发学生对物理学的热爱；以展望式结尾点燃求知热情，实现知识传授与价值引领的统一。 布置作业，巩固提升 【4分钟】 一、基础巩固题 （一）、完成书面练习 请同学们翻开课本第45页，完成“自我评价”第1、2、3题： 1. 一个质量为60kg的人，其所受重力为______N。（取g=9.8N/kg） 2. 重力的方向总是_________，可以用_________来检验墙体是否竖直。 3. 形状规则且质量分布均匀的物体，其重心在_________。例如，均匀圆球的重心在_________。 二、实践探究题 （一）、家庭小实验：自制不倒翁 利用废旧乒乓球、橡皮泥或小石子，制作一个简易不倒翁。要求：将重物固定在球底内部，使其重心尽可能低。测试其稳定性，并思考：如果把重物放在顶部，会发生什么？记录你的发现，下节课分享。 （二）、观察与思考 观察家中或校园里的自行车、电瓶车停放时的状态。为什么它们能稳定直立？当车辆倾斜角度过大时为什么会倒下？尝试用本节课所学的“重心”与“支撑面”知识解释这一现象，写一段不少于100字的小短文。 1. 独立完成课后习题。 2. 动手制作不倒翁。 3. 观察生活现象并记录。 4. 撰写解释性短文。 评价任务 计算准确：☆☆☆ 操作认真：☆☆☆ 表达清晰：☆☆☆ 设计意图 分层作业满足不同学生需求；基础题巩固核心知识；实践题增强动手能力与生活关联；观察写作题促进深度思考与表达，实现从课堂走向生活的延伸。 作业设计 一、基础巩固题 1. 一个质量为60kg的人，其所受重力为______N。（取g=9.8N/kg） 2. 重力的方向总是_________，可以用_________来检验墙体是否竖直。 3. 形状规则且质量分布均匀的物体，其重心在_________。例如，均匀圆球的重心在_________。 4. 下列关于重心的说法正确的是（ ） 　A. 重心就是物体上最重的一点 　B. 重心一定在物体内部 　C. 物体的重心位置跟物体如何放置有关 　D. 用悬挂法可以测定薄板的重心位置 二、实践探究题 1. 利用废旧乒乓球、橡皮泥或小石子，制作一个简易不倒翁。要求：将重物固定在球底内部，使其重心尽可能低。测试其稳定性，并思考：如果把重物放在顶部，会发生什么？记录你的发现，下节课分享。 2. 观察家中或校园里的自行车、电瓶车停放时的状态。为什么它们能稳定直立？当车辆倾斜角度过大时为什么会倒下？尝试用本节课所学的“重心”与“支撑面”知识解释这一现象，写一段不少于100字的小短文。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. 588N（计算过程：G = mg = 60kg × 9.8N/kg = 588N） 2. 竖直向下；铅垂线 3. 几何中心；球心 4. D（解析：A错误，重心不是最重的点；B错误，如圆环重心在中心空洞处；C错误，重心位置由物体形状和质量分布决定，与放置方式无关） 二、实践探究题 1. 实验提示：底部加重后重心降低，稳定性增强；顶部加重则重心升高，极易倾倒。 2. 写作要点：车辆直立时，重心垂线落在两轮与地面接触点构成的支撑面内；倾斜过大时，重心垂线超出支撑面，重力产生倾覆力矩导致摔倒。 板书设计 《重力与重心》 —— 力的三要素视角下的自然界基本力 ● 重力 G 　├─ 大小：G = mg （g ≈ 9.8 N/kg） 　├─ 方向：竖直向下 → 指向地心 　└─ 作用点：重心（等效集中点） ● 重心 O 　├─ 定义：重力合力的作用点 　├─ 规则物体：几何中心（圆心、中点、对角线交点） 　├─ 不规则物体：悬挂法（两线交点） 　└─ 应用：塔吊配重、不倒翁、人体平衡 ● 关键词：等效替代｜稳定性｜支撑面｜竖直 vs 垂直 教学反思 成功之处 1. 以“苹果落地”与“太空漂浮”的强烈对比导入，有效激发了学生的探究兴趣，课堂气氛活跃。 2. 实验设计层次分明，从铅垂线到悬挂法，学生在“做中学”中深刻理解了重力方向与重心测定原理。 3. 板书结构清晰，围绕“力的三要素”展开，逻辑性强，有助于学生构建知识体系。 不足之处 1. 部分学生在悬挂法操作中画线不够精准，导致重心定位偏差较大，今后需加强实验细节指导。 2. 对于“重心与质心区别”的拓展内容，部分学生理解困难，应辅以更直观的多媒体动画辅助说明。 3. 时间分配略显紧张，最后的总结升华环节稍显仓促，未能让更多学生分享感悟。 学科网（北京）股份有限公司 $