1.3重力、弹力与摩擦力综合（教案）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】

该教案聚焦重力、弹力与摩擦力综合应用，以砖夹搬砖情境导入，引出多接触面受力问题，承接单一力概念，构建“确定研究对象—逐面找力—判断方向”的受力分析学习支架。 特色在于以程序化分析培养科学思维，结合机器狗、“雪龙2”号等工程案例深化物理观念，通过交叉插页实验强化科学探究。规范作图与同伴互检提升学生分析能力，教师可依托教材任务高效开展教学。

高教版第三版《物理（通用类）》 主题一 运动和力 1.3 重力、弹力与摩擦力综合 授课班级 授课类型 新授课 授课教师 教学时长 1课时（45分钟） 教材分析 本课承接重力、弹力和摩擦力的概念、方向及计算，依托教材“实践与探索1-3”把分散知识转化为受力分析方法。教学先明确研究对象和力的来源，再以雪橇、书柜和砖夹建立由单一外力到多接触面情境的分析路径，并通过机器狗、交叉插页实验和“雪龙2”号破冰任务强化方向判断、平衡计算与工程解释，为后续处理更复杂的多力问题奠定基础。 学情分析 学生已掌握重力、常见弹力和摩擦力的基本规律，也能完成单一公式计算，但面对真实装置时容易混淆研究对象，把物体施加的力画成物体受到的力，或根据运动方向凭空添加“动力”。课堂通过逐面找力、施力物体追问、受力图互检和教材工程案例，使学生形成可重复执行的分析程序。 教学目标 1.说出受力分析的基本步骤，能正确识别重力、弹力和摩擦力的施力物体、产生条件及方向。 2.能画简单物体的受力示意图，依据各方向平衡关系和滑动摩擦力公式完成书柜、砖夹等综合计算。 3.通过机器狗、交叉插页实验、简易测力计和破冰船案例形成证据意识、工程思维与规范表达习惯。 教学重难点 重点：确定研究对象，依据力的来源和接触面完整分析重力、弹力和摩擦力；在平衡状态中进行摩擦力计算。 难点：区分受力物体与施力物体；判断多接触面上的支持力和摩擦力方向；在开放工程情境中说明合理简化条件。 教学方法 教材情境导入、程序化受力分析、教材实践任务、规范作图、平衡推理、实验解释、同伴互检和工程案例讨论。 课前准备 教师准备：教材、演示课件。 学生准备：教材、笔记本。 教学环节设计 教学环节 教学内容 设计意图 教学导入 【教材情境】观察教材图1-3-31：工人只用砖夹夹住砖块两侧，就能把一组砖块稳定提起。 【问题】把被夹起的砖块整体作为研究对象，它受到哪些物体的作用？为什么砖块不会下落？ 学生先独立说出重力、接触面的支持力和摩擦力，再比较是否存在漏画、重复画或凭运动方向添加的力。 【教师归纳】分析实际物体受力，关键是先确定研究对象，再依据施力物体、接触面和运动状态逐个寻找真实外力。本课综合运用重力、弹力和摩擦力解决教材实践问题。 用砖夹搬砖提出多接触面受力问题，使学生意识到综合分析必须先确定研究对象和真实力源。 新知讲授 一、受力分析的基本步骤 【规范结论】受力分析先确定研究对象；再按重力、接触处弹力和摩擦力逐个寻找外力；依据施力物体、接触面和运动状态判断方向，最后画图并检查。 【作图规范】只画研究对象实际受到的力，不画它对外施加的力，不把速度或运动趋势画成力；每个力都须有施力物体。 【教材实践1】如图1-3-29所示，马对雪橇的拉力为240 N。画出雪橇所受拉力的示意图。 答案：从雪橇上的作用点沿绳指向马画箭头，标注F=240 N。 解析：题目只画马对雪橇的拉力，箭头应画在雪橇上并沿绳指向马。 【即时练习1·教师原创】一盏灯由竖直绳静止悬挂。画出灯的受力示意图。 答案：重力竖直向下，绳拉力竖直向上。 解析：重力由地球施加，拉力由绳施加。 【即时练习2·教师原创】一本书静止在水平桌面上，手又竖直向下按书。书受到哪些力？ 答案：书受到重力和手的压力，方向均向下；还受到桌面的支持力，方向竖直向上。 解析：桌面与书接触并发生形变，支持力垂直桌面；不能把书对桌面的压力画在书上。 【教材任务提示】图1-3-30中的机器狗有两个不同接触面，右前轮接触墙面、右后轮接触地面；每个接触面都要分别判断支持力和摩擦力，具体方向在师生互动中完成。 【教师归纳】不漏力要检查所有相互作用，不添力要检查施力物体；同一对相互作用中的两个力分别作用在不同物体上。 二、平衡状态中的受力与摩擦力计算 【规范结论】物体保持静止或做匀速直线运动时，各方向的受力分别平衡。水平面上的物体若在竖直方向只受重力和支持力，则正压力大小等于重力大小；计算摩擦力前必须先核对这一条件。 【公式回顾】重力大小满足；滑动摩擦力大小满足。公式给出大小，方向仍由相对运动判断。 【教材实践3】已知书柜和地板间的动摩擦因数为0.3，要推着一个质量为60 kg的书柜在水平地板上匀速运动，需要用多大的推力？ 【分析】书柜竖直方向受重力和支持力且保持平衡；水平方向推力与滑动摩擦力平衡。取。 解：；；。书柜匀速，推力大小为180 N。 答案：需要180 N的水平推力。 解析：先由竖直平衡确定正压力，再求滑动摩擦力；匀速条件用于确定推力与摩擦力等大、反向。 【即时练习3·教师原创】水平托盘托着一个零件一起做匀速直线运动，零件与托盘间没有相对运动趋势，也没有其他水平力。零件受到哪些力？水平摩擦力多大？ 答案：零件受到重力和托盘的支持力；水平摩擦力为0 N。 解析：接触并不必然产生摩擦力；没有相对运动或相对运动趋势时，实际摩擦力为零。 【教材实践4说明】两本课本逐页交叉对插后很难直接拉开，说明多处接触产生的摩擦作用能够累积；该实验的观察、解释和分离方案在师生互动中完成。 【即时练习4·教师原创】质量为40 kg的箱体在水平地面上匀速滑动，水平拉力为100 N。取，求箱体与地面间的动摩擦因数。 答案：竖直方向平衡，=400 N；水平方向平衡，=100 N；。 解析：本题由匀速条件先确定滑动摩擦力，再由质量确定正压力，最后反求动摩擦因数。 【教师归纳】综合计算要按“画受力图—分方向判断平衡—确定正压力—选择公式—补写方向与单位”的顺序进行。 三、多接触面与工程情境的受力分析 【规范结论】同一物体可同时与多个物体接触，每个接触面都可能产生支持力和摩擦力。分析时应逐个检查接触面，并明确把单个物体还是若干物体组成的整体作为研究对象。 【教材实践5】工人用砖夹装卸砖块。把被夹起的砖块整体作为研究对象，分析砖块受到几个外力，并画出受力示意图。 答案：砖块整体受到5个外力：地球施加的重力竖直向下；砖夹两侧分别施加水平支持力；两侧接触面分别施加竖直向上的静摩擦力。 解析：两侧支持力阻止砖块被横向压入，两个向上的静摩擦力共同阻碍砖块下滑；整体分析时砖块之间的作用属于内力，不画在整体受力图中。 【即时练习5·教师原创】用水平推力把物块压在竖直墙面上，物块保持静止。画出物块的受力示意图。 答案：物块受到重力向下、推力指向墙面、墙面对物块的支持力离开墙面、墙面对物块的静摩擦力竖直向上。 解析：支持力垂直墙面，静摩擦力沿墙面并阻碍物块向下滑动的趋势。 【教材实践6】“雪龙2”号能以1.5 m/s的航速破开1.5 m厚的冰连续航行。查找其结构和破冰原理，画出破冰时的受力示意图。 答案：简化分析时可画重力向下、海水浮力向上、螺旋桨获得的推进作用指向航行方向、水和冰的阻力与航行方向相反；船体与冰直接接触时还应按接触面画冰对船体的接触作用力。 解析：开放工程情境要先说明研究状态和简化条件；不同破冰阶段的接触位置不同，受力图可有差异，但每个力都必须有明确施力物体。 【即时练习6·教师原创】汽车在水平路面上向右行驶并制动，忽略空气阻力。画出汽车的受力示意图。 答案：汽车受到重力竖直向下、路面支持力竖直向上、路面对汽车的摩擦力水平向左。 解析：制动时轮胎相对路面具有向右滑动的趋势，路面对汽车的摩擦力阻碍这一趋势。 【教师归纳】复杂情境仍按同一流程处理：先选对象，再逐面找接触力，最后用运动状态检查方向和大小关系。 按基本步骤、平衡计算和工程情境递进，把三类力的旧知组织成可重复执行的受力分析程序。 课堂背诵 1.请完整说出受力分析的基本步骤。 答案：确定研究对象；逐个找外力；判断施力物体和方向；画图标注；检查漏力和添力。 2.填空：重力方向______；支持力______接触面；摩擦力沿______。 答案：竖直向下；垂直；接触面。 3.物体保持静止或做匀速直线运动时，分析各方向受力应满足什么关系？ 答案：各方向的受力分别平衡。 4.滑动摩擦力公式是什么？计算前先确定哪个力？ 答案：；计算前必须先根据接触和受力情况确定正压力。 5.填空：受力图只画研究对象______的力，每个力须找到______物体。 答案：实际受到；施力。 通过提问和填空回收对象、方向、平衡、公式及作图规范，强化口头表达和条件意识。 师生互动 【任务一：机器狗接触面互检】观察教材图1-3-30，分别判断右前轮与墙面、右后轮与地面接触时所受支持力和摩擦力方向。 答案：右前轮所受墙面支持力垂直墙面并指向离开墙面的一侧，摩擦力沿墙面向上；右后轮所受地面支持力竖直向上，摩擦力沿地面指向矮墙。 【教师归纳】支持力沿接触面法线，摩擦力沿接触面；接触面改变，两个方向都要重新判断。 【任务二：交叉插页实验解释】按教材实践4把两本课本逐页交叉对插，尝试拉开并解释现象，提出较容易分开的操作方案。 答案：大量页面同时接触，拉动时各接触处的摩擦作用累积，因此很难直接拉开。可先抖松页面、减小压紧程度，或分批退出交叉页面，使同时接触的页面数量或正压力减小后再分开。 【教师评价】解释必须同时说清接触面数量、压紧程度和摩擦累积，操作方案应对应减少接触或减小正压力。 【任务三：简易测力计方案】仿照标准弹簧测力计，说明简易测力计应包含哪些结构，怎样标定和检验。 答案：选用弹性元件、指针和刻度板，先标零点；在弹性限度内用若干已知大小的力逐点标定刻度，再用其他已知力重复测量，比较示值并检查回零情况。 【教师归纳】测力计利用弹性元件形变量随力变化的规律，标定范围不得超过弹性限度，检验时既看准确性也看能否回零。 用机器狗、交叉插页和测力计任务开展观察、实验解释与方案设计，检验知识迁移能力。 课堂练习 1.关于受力分析，下列说法正确的是（　　）。 A．把物体的运动方向画成一个力　　B．只画与研究对象接触的物体施加的力 C．研究对象受到的每个力都应找到施力物体　　D．运动物体一定受到向前的力 答案：C。 解析：受力图只画实际外力；重力不需要接触，运动方向不是力。 2.物块随水平传送带匀速运动，且无相对运动趋势和其他水平力。物块所受水平摩擦力为______N。 答案：0。 解析：没有相对运动或趋势，实际摩擦力为零。 3.物块在粗糙水平面上向左滑动，同时受到绳水平向右的拉力。画出物块的受力示意图。 答案：重力向下、支持力向上，绳拉力和滑动摩擦力均向右。 解析：物块相对地面向左滑动，故滑动摩擦力向右；运动方向不是力。 4.质量为50 kg的箱体在水平地面上滑动，动摩擦因数为0.20。现把质量为10 kg的货物固定在箱体上一起滑动。取，求加载前、后的滑动摩擦力。 答案：加载前正压力为500 N，加载后为600 N。由得。 解析：把箱体与货物视为整体，加载后总质量和正压力增大，动摩擦因数不变。 5.质量为10 kg的一组砖被砖夹从左右两侧对称夹紧并静止提起，两侧静摩擦力大小相等。取，求每侧静摩擦力。 答案：竖直方向平衡，。 解析：两侧静摩擦力共同平衡砖块重力；对称条件说明两个摩擦力大小相等。 6.一根水平绳以150 N的拉力向右牵引物流托盘，托盘在粗糙水平地面上匀速滑动。画出托盘的受力示意图，并求滑动摩擦力。 答案：托盘受重力向下、支持力向上、拉力向右、滑动摩擦力向左；滑动摩擦力大小为150 N。 解析：托盘匀速，水平方向拉力与滑动摩擦力平衡；方向与托盘相对地面的运动方向相反。 综合检测真假力辨析、摩擦条件、受力图和分步计算，及时发现漏力、添力与方向错误。 课堂小结 核心知识： 受力分析先确定研究对象，再按力的来源逐个寻找重力、弹力和摩擦力，并依据施力物体、接触面和运动状态确定方向。 方法与规范： 静止或匀速时分方向判断平衡；先确定正压力，再用滑动摩擦力公式计算；受力图只画研究对象实际受到的力。 工程应用： 机器狗、砖夹和破冰船等复杂情境都可通过“选对象—逐面找力—判断方向—检查状态”的流程化简。 回应导入：砖夹两侧的支持力提供挤压条件，两侧向上的静摩擦力共同平衡砖块重力，因此砖块能够被稳定提起。 归纳选对象、找力源、判方向和查状态的流程，并用砖夹情境验证方法的完整性。 作业布置 1．复习本节课的知识点； 2．完成课后练习； 3．整理笔记和易错题。 教学反思 ①本课目标达成和学生参与情况：多数学生能先确定研究对象，识别重力、支持力、拉力和摩擦力，并完成书柜及砖夹问题。 ②典型问题：部分学生会把运动方向画成力，混淆物体受到的力与物体施加的力，或在多个接触面中漏画支持力和摩擦力。 ③问题原因分析：学生仍依赖生活直觉，尚未形成从施力物体和接触面逐项检查的稳定程序，对整体研究对象的内外力区分不熟。 ④下一课时具体改进措施：继续使用受力图同伴互检，先巩固对象与力源，再通过方向不同的两个力引出多力等效处理。 学科网（北京）股份有限公司 $