3.1 重力与弹力 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“重力与弹力”核心内容，涵盖力的相互作用、微小形变、重力公式G=mg及方向、重心等效思想、力的示意图与图示等要点。通过苹果下落、弹簧形变等生活场景导入，衔接初中力的概念，为后续弹力学习搭建支架。 此资料以实验探究为特色，通过玻璃瓶微小形变、桌面形变放大实验突破前概念，悬挂法找重心培养科学探究能力。结合古代驱兽器实例渗透科学态度与责任，任务驱动规范力的图示作图，助力学生构建物理观念，教师可直接应用提升教学效率。

教学设计 课程名称 重力与弹力 选用教材 高中物理人教版必修一 教学章节 第三章第一节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课为人教版高中物理必修一第三章第一节第一课时，是相互作用整章开篇内容，先从物体间普遍的相互作用引入 “力” 的概念，回顾力的两大作用效果，通过玻璃瓶、桌面微小形变演示纠正 “坚硬物体不会形变” 的生活误区；重点复习并深化重力相关知识，结合自由落体加速度理解公式G=mg，辨析重力竖直向下的实际应用，依托悬挂法、支撑法探究薄板重心，渗透等效替代思想，讲解力的示意图与力的图示两种规范表示方法，最后结合古代驱兽器、平衡制作等生活实例落实重力知识应用，为弹力、摩擦力以及受力分析奠定概念、方法与作图基础。 二、学情分析 1.知识基础： 学生初中已经学习力的基本概念、力的两个作用效果、重力G=mg、重心、力的示意图，粗略知道重心是重力作用点，但存在顽固前概念，认为坚硬的桌子、玻璃不会发生形变；不清楚g既是重力加速度又是重力比例系数，不理解重心 “等效替代” 的本质含义，未掌握带标度的力的图示规范画法，也不了解重心知识在生产、古代器具中的实际应用。 2.能力基础： 学生能简单画出力的示意图，但不会设定标度绘制规范力的图示；具备基础动手操作能力，但自主利用悬挂法探究薄板重心、归纳等效思想的探究能力较弱；难以将重力、重心知识迁移到生活器具原理分析中，理论联系实际解题能力不足。 3.思维基础： 学生以直观具象思维为主，仅凭肉眼判断物体是否形变，看不到微小形变便认定无形变；无法理解重心是等效作用点，容易误认为重心一定在物体实体内部；缺乏等效替代、模型化物理思维，区分示意图与图示规范作图的逻辑思维薄弱。 三、教学目标 1. 物理观念 建立物体间存在相互作用的力的观念，理解力能使物体形变、改变运动状态，知道所有受力物体都会发生形变；深化重力概念，掌握G=mg，明确重力方向竖直向下；理解重心是重力等效作用点，建立等效替代的相互作用物理观念。 2. 科学思维 通过微小形变演示破除直观错误认知，培养透过现象看本质的思维；借助薄板重心实验体会等效替代科学方法；区分力的示意图、力的图示，建立标准化、量化描述力的数理思维。 3. 科学探究 动手开展悬挂法、支撑法确定薄板重心的探究实验；观察玻璃瓶微小形变演示，自主归纳 “一切物体受力均有形变”；通过任务驱动练习力的图示绘制，在实操、观察中完成探究归纳。 4. 科学态度与责任 能够运用重力、重心知识解释古代器具、日常平衡物品原理，激发物理应用求知欲；养成规范作图、严谨观察的科学习惯，体会物理知识服务生活生产的实用价值。 四、教学重难点 重点： 力的作用效果，认识坚硬物体也存在微小形变； 重力公式G=mg、重力竖直向下的实际应用； 重心的等效含义，悬挂法找重心； 力的示意图与力的图示的规范画法。 难点： 理解微小形变，破除坚硬物体无形变的前概念； 重心等效替代思想的理解； 规范绘制带标度的力的图示。 五、教学方法 情境引入法：列举生活中物体相互作用情景，引出力的概念； 演示实验法：玻璃瓶微小形变、桌面形变演示，直观展示坚硬物体形变； 问题引导法：层层设问深化重力大小、方向、重心相关理解； 动手探究法：学生实操悬挂、支撑法寻找薄板重心； 任务驱动法：设置作图任务，区分并练习力的示意图、力的图示； 实例分析法：结合古代驱兽器、平衡玩具分析重心应用； 归纳小结法：梳理形变、重力、重心、力的表示四大板块知识。 六、教学资源 厚玻璃瓶、细玻璃管、有色水；桌面微小形变演示装置；各类形状薄硬纸板、细线、支架；直尺、铅笔、坐标草稿纸；古代驱兽器图文素材；多媒体白板 八、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激趣启思，引出课题 1. 实景素材展示：依次播放、现场演示三组生活化物理场景，动态呈现物体间的相互作用：一是松手后苹果自由下落、粉笔落地；二是用手拉伸、压缩弹簧，弹簧发生伸缩形变；三是将书本平稳放置在水平桌面，桌面承接书本产生挤压作用。 2. 递进式提问引导：面向全体学生提问“这些场景中物体之间都存在什么联系？单独一个物体能否产生这种作用？”，留给学生30秒独立思考时间，随机抽取2-3名学生发言。 3. 归纳引出课题：结合学生发言总结，自然界中所有物体都无法孤立存在，物体与物体之间普遍存在相互作用，物理学中将物体间的相互作用定义为力。基于生活中最常见的下落、挤压形变现象，顺势明确本节课核心学习内容：重点探究重力的基本规律、物体受力形变的特点，开启新课学习。 1. 认真观察实景、演示现象，直观感知苹果与地球、手与弹簧、书本与桌面的相互作用过程。 2. 结合场景独立思考教师问题，主动参与课堂发言，总结出“力是物体间的相互作用，单个物体不能产生力”的初步认知。 3. 明确本节课学习主题，快速记录课题，做好新课知识学习准备。 实验探究，突破认知：一切物体受力均会形变 1. 旧知回顾铺垫：提问复习“力的两个作用效果是什么？”，待学生准确回答“改变物体的运动状态、使物体发生形变”后，抛出认知冲突问题：“弹簧、海绵受力形变肉眼清晰可见，那桌子、玻璃瓶、黑板这些坚硬的物体，受力时会不会发生形变？”，引导学生自由举手表达观点，统计班级多数认知（普遍认为坚硬物体不会形变）。 2. 分组演示实验（全员可视）： 实验一：有色水玻璃瓶微小形变实验。取装满红色墨水、密封带细玻璃管的硬质玻璃瓶，面向全班缓慢按压瓶身两侧，引导学生重点观察细管内液面高度变化，停顿3秒让学生清晰观察现象，松手后液面复位，重复操作2次。 实验二：桌面微小形变放大实验。利用激光反射放大装置，将激光投射在墙面形成清晰光点，在桌面中央放置重物，引导学生观察墙面光点的位置偏移变化，移除重物后光点复位，直观呈现桌面形变现象。 3. 总结归纳新知：结合两组实验现象，逐一拆解实验原理，强调实验采用放大法将微小形变可视化，最终得出精准结论：一切物体受力都会发生形变，软质物体形变量大，肉眼可直接观察；坚硬物体形变量极其微小，属于微小形变，肉眼难以直接察觉，可通过实验放大观察。同时板书核心结论，标注实验方法。 1. 主动举手回答力的作用效果相关问题，精准回顾旧知。 2. 结合生活直觉大胆表达观点，带着“坚硬物体是否会形变”的疑惑，专注观察两组演示实验。 3. 细致对比按压/施压前后的实验变化：记录细管液面升降、墙面光点偏移的现象，自主推翻“硬物体受力不形变”的错误认知。 4. 完整记录实验方法、实验现象及核心结论，理解微小形变的存在和放大法的物理应用。 问题链递进探究，深度解读重力与重心 设计三层递进问题链，由浅入深引导学生自主探究，逐一突破重难点，全程以提问、点拨、拓展相结合的方式开展教学： 1. 基础层问题：回顾重力公式G=mg，提问“公式中g的物理意义是什么？数值为多少？可以结合上一节自由落体运动的重力加速度知识解释吗？”，引导学生新旧知识衔接，对回答不完整的学生进行针对性点拨，明确g是重力与质量的比值，是重力加速度。 2. 重难点问题：聚焦易错点提问“重力方向是竖直向下，能否说成垂直向下？二者有什么区别？”，结合水平地面、倾斜斜面两个场景画图对比，列举建筑工人用重垂线砌墙、挂相框找平的生活实例，详细讲解竖直向下的核心含义（垂直于水平面），突破易错难点。 3. 拓展探究问题：提问“什么是重心？初中阶段我们如何定义重心？”，引导学生回忆旧知后，开展实操探究教学。一是现场演示悬挂法、支撑法找不规则薄板重心，分步讲解操作步骤、注意事项、实验原理；二是展示古代驱兽器、不倒翁图文资料，组织学生4人一组限时2分钟讨论，利用重心原理解释器具平衡、防倾倒的工作逻辑；三是布置课后简易平衡小制作任务（自制不倒翁、平衡鸟），明确制作思路和探究要求。 1. 跟随问题链逐层思考，主动关联自由落体运动知识点，准确阐述g的物理意义和数值，完成新旧知识衔接。 2. 对比水平、倾斜场景，区分“竖直向下”与“垂直向下”的差异，记录重垂线生活应用实例，攻克重力方向易错知识点。 3. 准确回忆重心初中定义，认真观察教师实验操作，熟记悬挂法、支撑法的操作流程和原理。 4. 积极参与小组合作讨论，结合重心知识分析古代驱兽器、不倒翁的工作原理，主动分享小组观点。 5. 记录课后小制作任务，初步构思制作方案和探究思路。 任务驱动实操，规范重力作图方法 1. 旧知实操预热：布置基础任务，让学生在草稿纸上独立画出水平桌面上书本所受重力的示意图，限时2分钟，快速巡视学生作图情况，梳理普遍存在的不规范问题。 2. 新知规范讲解：结合学生作图问题，对比讲解力的示意图和力的图示的核心区别，重点细化力的图示四大规范要求：设定统一标度、线段长度与力的大小成正比、线段末端标注箭头、完整标注力的符号和数值。逐条板书规范要点，标注易错细节。 3. 例题分步示范：以“质量为5kg的物体所受重力作图”为例，第一步计算重力大小，第二步设定标度，第三步规范画线段、标箭头，第四步标注符号和数值，全程分步板书、慢速演示，同步讲解每一步的注意事项。 4. 课堂实操巩固：布置分层作图练习，基础题：绘制竖直下落小球的重力图示；提升题：绘制斜面上物体的重力图示，限时5分钟。巡视指导学困生，针对性纠正作图不规范问题，挑选典型对错案例投屏展示、集体点评。 1. 独立完成重力示意图基础作图，自查自身作图漏洞，跟随教师讲解修正不规范之处。 2. 认真记录力的图示四大规范要素，清晰区分力的示意图与力的图示的核心差异，梳理作图易错点。 3. 跟随教师分步学习例题作图流程，熟记作图步骤和规范要求。 4. 独立完成课堂分层作图练习，主动对照规范自查自纠，积极参与课堂点评，修正自身作图问题，熟练掌握重力的两种作图方法。 课堂梳理总结，布置课后探究任务 1. 体系化梳理：带领学生共同复盘本节课核心知识，以思维导图逻辑串联重点内容：力的相互性与物体形变规律、重力公式与方向、重心等效思想、力的示意图与图示两种作图方法，帮助学生构建完整知识框架。 2. 布置探究思考题：抛出深度探究问题“胡萝卜、土豆等不规则立体物体，能否直接用悬挂法确定重心？为什么？”，不给出标准答案，鼓励学生课后自主猜想、动手实验验证。 3. 明确课后任务：完善课堂笔记、整理错题，完成课后小制作和重心探究实验，下节课预留时间分享探究成果。 1. 跟随教师复盘梳理知识，补充完善课堂笔记，梳理本节课重难点、易错点，构建个人知识体系。 2. 认真记录课后探究思考题，主动思考问题、大胆猜想答案。 3. 规划课后实验和小制作流程，准备实验材料，为课后动手探究、下节课成果分享做好准备。 九、板书设计 十、课程思政 本节课借助古代驱兽器等传统器具结合重心物理知识，让学生感受我国古代劳动人民利用力学智慧解决生产难题，增强文化自信；通过微小形变实验培养学生不局限肉眼直观、严谨求真的科学探究品格；结合重垂线建筑、平衡工艺等生活生产应用，引导学生树立学以致用，用物理知识服务社会生产的责任意识。 十一、教学反思和修改 1. 教学反思： 本节课以生活相互作用情境导入，通过微小形变实验突破学生直观前概念，依托问题链深化重力、重心知识，搭配作图任务落实力的表示规范，同时融入古代器具拓展应用，但微小形变演示可视范围有限，后排学生观察不清；重心探究仅教师口述操作，缺少学生分组实操；力的图示练习时间不足，学困生对标度设置容易出错，课后思考题缺少配套简易操作指引。 2. 修改措施： 微小形变实验搭配投影放大展示，保证全体学生清晰观察；增加分组实验材料，让每位学生动手用悬挂法寻找薄板重心；延长作图训练时长，增设梯度作图小题，规范标度书写；课后补充胡萝卜重心探究简易操作步骤，配套实践小任务单。 学科网（北京）股份有限公司 $