1.3重力与弹力（教案）-高教版第三版《物理（通用类）》【上好课】

该教案聚焦“重力与弹力”核心知识，通过北京冬奥会冰雪运动情境导入，从运动现象追问物体间相互作用，衔接运动描述与受力分析，为后续摩擦力学习搭建知识支架。 特色在于融合物理观念与科学思维，以弹簧实验数据归纳胡克定律培养科学探究能力，用等效法处理重心、放大法观察微小形变，结合古代弹性认识与现代技术渗透科学态度。帮助学生形成规范分析习惯，为教师提供完整教学方案与易错点指导。

高教版第三版《物理（通用类）》 主题一 运动和力 1.3 重力与弹力 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 本课由运动描述转入物体受力分析，先从物体运动状态和形状变化建立力是物体间相互作用的认识，学习力的三要素、图示和示意图；再由地球吸引建立重力概念、大小关系、方向与重心；最后从形变现象进入弹力，借助弹簧实验归纳胡克定律，并判断压力、支持力和绳拉力方向。内容把概念、规范作图、实验数据和工程应用连成完整学习链，为后续摩擦力和受力分析奠定基础。 学情分析 学生对推、拉、提、压和物体下落等现象有丰富经验，具备质量、加速度和简单正比例关系基础，但容易把力看成物体自身属性，混淆竖直向下与垂直接触面，把弹簧总长度当作形变量，或忽略弹力产生所需的形变。课堂用施力和受力对象辨析、规范作图、弹簧数据处理及微小形变实验，引导学生依据定义和证据作答。 教学目标 1.理解力、重力、形变和弹力的含义，知道力的三要素、单位、表示方法及常见弹力方向，掌握重力大小关系和胡克定律。 2.能确定施力物体和受力物体，规范画力的图示或示意图，计算重力与弹簧弹力，并依据接触面或绳的方向判断弹力方向。 3.通过弹簧实验和桌面微小形变分析，形成用实验数据归纳规律、用等效法和放大法处理物理问题的意识，体会我国古代科学认识和现代空气弹簧技术。 教学重难点 重点：力的概念与三要素；重力的大小、方向和作用点；弹力产生条件、胡克定律及常见弹力方向。 难点：区分力的图示和示意图；依据研究对象与形变判断弹力；把弹簧形变量、劲度系数和弹力正确对应。 教学方法 教材情境导入、概念辨析、规范作图、实验观察、数据处理、同伴互检、即时练习和归纳总结。 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】北京冬奥会、冬残奥会推动了冰雪运动的发展。人们平时在地面上能轻松行走，穿上滑冰鞋学习滑冰时却容易步履蹒跚、摔跤。 【问题】从力学角度看，人的运动状态为什么会改变？要准确分析物体受力，首先应知道力有哪些基本属性。 学生结合推门、踢球、提物等经验，说出施力物体、受力物体及观察到的运动或形状变化。 【教师归纳】物体运动状态或形状的改变与物体间相互作用有关。本课学习力的概念与表示、重力、弹力及其方向和大小规律，为继续分析冰面行走受力作准备。 用教材冰雪运动情境唤起生活经验，引导学生从运动现象追问物体间相互作用，建立受力分析需要。 新知讲授 一、力的概念、三要素和表示 【教材定义】力是物体间的相互作用。 【教材结论】物体运动状态的改变或物体形状的改变，都是物体间相互作用的结果；如果物体的运动状态或形状发生改变，可以推断该物体受到了力。 【教材结论】力的大小可以用测力计测量；在国际单位制中，力的单位是N（牛）。力是矢量，既有大小，又有方向。 【教材结论】力的作用效果与力的大小、方向和作用点有关，大小、方向和作用点称为力的三要素。 【教材案例】机器人写字时，机械手抓笔，笔也使机械手手指发生形变；颠足球时，脚使足球运动状态改变，足球也使脚受到震动。 【概念解释】一个力必有施力物体和受力物体。分析时先确定研究对象，再写清“哪个物体对哪个物体施力”。 【力的图示】按一定标度画有向线段：线段长度表示力的大小，箭头指向表示力的方向，箭尾表示力的作用点。教材用100 N、与水平方向成30°的拉力示范规范作图。 【力的示意图】只画力的作用点和方向，表示物体在该方向受到力；与力的图示相比，不要求按标度表示大小。 【易错辨析】错误说法：“物体能施力而不受力。”判断依据：力是物体间的相互作用；结论：施力与受力涉及相互作用的两个物体，分析某个力时必须同时明确两者。 【即时练习1·教师原创】足球被踢后速度发生变化，这一现象说明什么？指出该过程中脚对足球的力的施力物体和受力物体。 答案：足球受到力的作用；施力物体是脚，受力物体是足球。 解析：速度改变属于运动状态改变，可据此判断物体受到了力。 【即时练习2·教师原创】用2 N表示1 cm的标度，画出作用在小车上、水平向右的8 N拉力图示。 答案：从小车上的作用点水平向右画4 cm有向线段，标出箭头和符号F，并注明标度。 解析：力的图示必须同时体现标度、大小、方向和作用点。 【教师归纳】力来自物体间相互作用；判断作用效果要看三要素；表达受力时先确定研究对象，再按任务选择力的图示或示意图。 二、重力 【教材定义】物理学中，通常把地球表面附近的物体由于地球的吸引而受到的力称为重力，用G表示。 【教材结论】物体所受重力G与物体质量m的关系是，式中g为重力加速度。 【教材结论】重力的方向总是竖直向下的，并可认为重力作用在物体的重心上。 【来源说明】熟透的苹果落向地面、江河向低处流淌、地表空气没有飘散到外太空，都与地球对物体的吸引有关。 【量与单位】G的单位是N，m的单位是kg；本课计算取。 【思维与方法——等效方法】在保证效果相同的前提下，把物体各部分受到的重力等效为一个作用在重心上的力，使复杂问题转化为便于处理的问题。 【教材思考】静止、上升、下降或沿水平方向运动的物体，所受重力方向都竖直向下；运动状态不改变重力方向。 【易错辨析】错误说法：“竖直向下就是垂直接触面向下。”正确结论：竖直向下由重力方向决定；只有水平接触面时，竖直方向才与接触面垂直。 【即时练习3·教师原创】质量为2 kg的工具箱放在地面附近，求其所受重力的大小和方向。 答案：由得，方向竖直向下。 解析：质量用kg，重力用N；重力方向与物体是否静止无关。 【即时练习4·教材思考改编】一只小球竖直向上运动时，它所受重力的方向是否随运动方向改变？ 答案：不改变，重力方向始终竖直向下。 解析：运动方向不是判断重力方向的依据。 【教师归纳】分析重力需写清产生原因、大小、方向和作用点；重力大小由质量与重力加速度决定，方向始终竖直向下。 三、弹力、胡克定律与常见弹力方向 【教材定义】物体在力的作用下形状或体积发生的变化，称为形变。 【教材定义】发生形变后的物体由于要恢复原状，会对与它接触的物体产生作用力，这种力称为弹力。 【教材定义】物体发生形变后，撤去作用力能够恢复原状，这种形变称为弹性形变；形变过大时，撤去作用力后物体不能完全恢复原状，这个限度称为弹性限度。 【规范结论】弹力产生的条件是物体相互接触并发生形变；弹力方向指向物体恢复原状的方向。 【教材案例】弹簧压缩后对接触物产生向外的弹力，弹簧伸长后对相连物产生向内的弹力。 【观察与体验】把约20 cm长的弹簧和刻度尺固定在铁架台上，先读自然长度；依次悬挂钩码，待静止后记录弹簧长度，计算形变量；以形变量为横轴、弹力为纵轴描点并连线。 【教材结论】在弹性限度内，弹簧发生形变时，弹力大小F与弹簧伸长或缩短的长度x成正比，即。 【物理量说明】k为弹簧的劲度系数，单位是N/m，不同弹簧的劲度系数一般不同；这一规律称为胡克定律。 【科学文化】我国汉代郑玄已经认识到弓具有弹性限度和线性弹力特点，比胡克发现胡克定律早约1500年。 【微小形变与放大法】桌面受压会发生不易察觉的形变。利用平面镜反射激光，把微小角度变化转化为远处光斑的明显移动，可证明桌面发生形变。 【教材结论】压力和支持力都是弹力，方向都垂直于物体的接触面；绳的拉力也是弹力，方向沿绳并指向绳收缩的方向。 【应用与拓展】复兴号动车组使用空气弹簧实现弹性缓冲、隔振消声，并使刚度和承载力随载荷变化调节，提高运行稳定性与乘坐舒适性。 【易错辨析】错误说法：“两个物体只要接触就一定有弹力。”判断依据：弹力还要求接触处发生形变；结论：判断弹力要同时检查接触和形变，并确定恢复原状的方向。 【即时练习5·教师原创】在弹性限度内，某弹簧的劲度系数为200 N/m，形变量为0.03 m，求弹力大小。 答案：由得。 解析：先确认处于弹性限度内，再把形变量用m表示。 【即时练习6·教材内容改编】一本书静止放在水平桌面上，桌面对书的支持力方向怎样？说明依据。 答案：支持力垂直于接触面并指向书，即竖直向上。 解析：支持力是接触处形变产生的弹力，方向垂直接触面。 【教师归纳】弹力判断遵循“接触—形变—恢复方向”；定量研究弹簧弹力时还要检查弹性限度，规范记录数据并由图像归纳规律。 按力的表示—重力—弹力递进，用规范作图、实验数据和工程案例把概念、规律与应用贯通起来。 课堂背诵 1.请完整说出力的定义、单位和三要素。 答案：力是物体间的相互作用；单位是N（牛）；三要素是大小、方向和作用点。 2.请完整说出重力的定义、大小关系、方向和作用点。 答案：地球表面附近的物体由于地球的吸引而受到的力称为重力；；方向竖直向下，可认为作用在物体的重心上。 3.填空：发生形变后的物体由于要恢复______，会对与它接触的物体产生作用力，这种力称为______。 答案：原状；弹力。 4.请说出胡克定律的内容、公式及劲度系数的单位。 答案：在弹性限度内，弹簧弹力大小与形变量成正比；；劲度系数k的单位是N/m。 5.填空：压力和支持力的方向都______于接触面；绳的拉力方向沿绳并指向绳______的方向。 答案：垂直；收缩。 通过口述和填空回收定义、公式、单位与方向规则，形成能够准确表达和迁移的基础知识链。 师生互动 【任务一：重力示意图互检】小组分别画出静止、竖直上升和水平运动物体的重力示意图，互检作用点和方向。 答案：重力均从重心竖直向下，标注G。 【教师归纳】重力方向不随运动状态改变。 【任务二：弹簧数据处理】根据教师给出的弹簧自然长度、各次悬挂后的长度和弹力数据，计算形变量，在坐标系中描点并判断F与x的关系。 答案：弹性限度内，数据点近似在一条过原点的直线上，弹力F与形变量x成正比；图线斜率表示劲度系数k。 【教师评价】能正确设置标度、标注单位并从图像证据得出结论的作答达成；只凭单组数据下结论的作答需补充多组证据。 【任务三：微小形变解释】用力按压两平面镜之间的桌面时，桌面外观看不出明显变化，墙上激光光斑却移动。小组解释现象并判断能否证明桌面发生形变。 答案：能。桌面发生微小形变，使平面镜角度和反射光路改变；远处光斑把微小变化放大，这是放大法。 【教师归纳】弹力可由明显形变或被放大的微小形变提供证据；判断时要把现象、形变和弹力方向联系起来。 让学生互检重力作图、处理弹簧数据并解释微小形变，使结论建立在规范表示和实验证据上。 课堂练习 1.关于力的说法，正确的是（　　）。 A．力可以脱离物体单独存在　　B．力是物体间的相互作用 C．只有运动物体才受到力　　D．物体形状改变与力无关 答案：B。 解析：力不能脱离物体；力可改变物体的运动状态或形状。 2.填空：力的三要素是______、______和______；力的国际单位是______。 答案：大小；方向；作用点；N（牛）。 解析：三要素共同影响力的作用效果。 3.质量为5 kg的物体位于地面附近，求其所受重力的大小和方向。 解：由得。 答案：重力大小为49 N，方向竖直向下。 解析：重力方向不随物体运动状态改变。 4.用10 N表示1 cm的标度，画出作用在物体上、与水平方向成30°斜向右上方的20 N拉力图示。 答案：从作用点沿与水平成30°的右上方向画2 cm有向线段，标注箭头、F及标度。 解析：图示线段长度必须按标度反映20 N，箭头和箭尾分别反映方向与作用点。 5.在弹性限度内，一根弹簧的自然长度为12 cm，受力后长度为15 cm，劲度系数为300 N/m。求弹力大小。 解：形变量；。 答案：弹力大小为9 N。 解析：形变量是长度的变化量，不是弹簧受力后的总长度；代入前换算为m。 6.一本书放在水平桌面上，一个灯笼由竖直绳悬挂。分别说明书所受支持力和灯笼所受绳拉力的方向。 答案：书所受支持力垂直桌面向上；灯笼所受拉力沿绳向上，指向绳收缩的方向。 解析：支持力垂直接触面，绳的拉力沿绳；两者都是弹力。 用选择、填空、作图和计算综合检测研究对象、方向依据、单位换算及形变量辨析，暴露典型错误。 课堂小结 核心知识： 力是物体间的相互作用，单位是N，大小、方向和作用点是力的三要素；力的图示按标度表示大小。 重力由地球吸引产生，大小满足，方向始终竖直向下，可认为作用在重心上。 弹力由接触物体发生形变并要恢复原状而产生；弹性限度内弹簧满足。 压力、支持力垂直接触面；绳拉力沿绳并指向绳收缩方向。 方法与规范： 先选研究对象，再找施力物体和受力物体；按“作用点—方向—大小”规范作图；用等效法处理重心，用放大法观察微小形变。 回应导入：冰面上的运动状态变化需要从物体受力分析；本课建立了力、重力和弹力的分析工具，摩擦作用将在后续继续研究。 集中归纳力、重力和弹力的概念规律及分析步骤，并回到冰面情境，为下一课时研究摩擦力留出接口。 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：多数学生能说出力、重力和弹力的基本含义，完成重力与弹簧弹力计算，并在互检中规范力的方向和作用点。 ②典型问题：部分学生把重力方向画成物体运动方向，把弹簧总长度当作形变量，或只因物体接触就直接判断存在弹力。 ③问题原因分析：学生对研究对象、形变证据和方向依据的联系尚不稳定，作图时容易依赖生活直觉而忽略定义与条件。 ④下一课时具体改进措施：课前用三幅受力示意图开展方向互检，复习接触和形变条件；学习摩擦力时继续要求先确定研究对象、接触面及相对运动趋势。 学科网（北京）股份有限公司 $