3.1 重力与弹力 教学设计-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

教 案 教 学 设 计

教学内容

普通高中教科书·物理必修第一册

第三章    第1节《重力与弹力》

学科/教材版本

年级：高一年级

人教版 必修第一册

学情分析

学生在初中已学过力的基本概念、重力及其大小 G=mg、方向竖直向下，知道力的三要素，会用弹簧测力计测量力。本章第一节从初中定性认识走向高中定量与实验探究。

学生已学习第二章匀变速直线运动特别是自由落体运动，知道 g 是自由落体加速度，这为本节理解 G=mg 中 g 的物理意义、建立“运动与相互作用”观念提供了基础。

但学生的困难在于：一是“重心”概念抽象，由等效思想引出，学生缺乏直接体验，是本节难点 ；二是容易混淆弹力的施力物体和受力物体，对“接触是否一定产生弹力”存在错误认识 ；三是初中未经历实验探究胡克定律的完整过程，数据处理与图像法（F-x 图像）能力需要在高中重点培养 。

教材分析

本节内容包括重力和弹力两部分，两部分主线一致：都是先讲述力的产生原因或条件，然后研究力的方向和大小 。重力部分以重力的作用点——重心作为知识载体，体现等效思想（重心在效果上可等效替代物体各部分所受重力的作用点）；并以重力为例，呈现如何用力的图示和力的示意图表示力的三要素 。弹力部分按照从一般弹力到特殊弹力（弹簧弹力、绳上弹力）的思路，具体讨论弹力的大小和方向，体现“先定性再定量”的研究思路 。

教材在“问题”栏目提出认识一个力需要弄清：谁受到的力、谁施加的力；怎样量度大小；方向如何、作用点在哪里，并分析空中人所受的重力。重力定义为由于地球的吸引而使物体受到的力，施力物体是地球，方向竖直向下，G=mg，其中 g 是自由落体加速度（g 既可以是 N/kg 也可以是 m/s²，1 N/kg = 1 m/s²）。重心部分说明：物体各部分都受重力，从效果上看可认为集中于一点即重心；质量均匀分布的物体重心只跟形状有关，形状规则均匀物体重心易确定（均匀细直棒在中点、均匀球体在球心、均匀圆柱体在轴线中点）；质量分布不均匀物体重心还跟质量分布有关；可用二力平衡知识通过悬挂法确定形状不规则薄板的重心。力的图示用有向线段表示，长短表大小、箭头表方向、箭尾（或箭头）表作用点；不需准确标度时画力的示意图。

弹力部分：物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变；发生形变的物体要恢复原状，对与它接触的物体产生的力叫弹力 。压力和支持力都是弹力，方向跟接触面垂直；绳子的拉力也是弹力，方向沿着绳子而指向绳子收缩的方向 。胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力 F 的大小跟弹簧伸长（或缩短）的长度 x 成正比，即 F=kx，k 为劲度系数，单位 N/m，表示弹簧“软”“硬”程度 。课程标准明确要求“通过实验，了解胡克定律”，“探究弹簧弹力与形变量的关系”是高中物理必修课程 12 个必做实验之一 。

教学目标

物理观念

知道重力产生的原因（由于地球的吸引）、大小和方向（G=mg，竖直向下，施力物体是地球），会测量物体重力的大小 ；知道压力、支持力和拉力都是弹力，会根据弹力产生的条件或物体的运动状态及其变化分析弹力的方向；会用力的图示和力的示意图表示力 。

科学思维

知道重心的概念，初步体会等效替代的思想，体会引入重心概念的意义 ；通过分析并找出物体重力的作用点——重心，体会等效替代思想的应用 ；能区分力的图示与力的示意图，建立用有向线段表示矢量的程序性知识 。

科学探究

通过实验观察，抽象概括弹力产生的条件 ；通过实验探究弹簧弹力和形变量的关系，了解胡克定律，了解科学探究中获取及处理数据（F-x 图像）的研究方法 。

科学态度与责任

在实际问题中确定物体的重心，体会引入重心概念的必要性和意义 ；了解重力和弹力在生产和生活中的应用，体会物理学与生产、生活的紧密联系 。

教学重点与难点

教学重点

①通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系（本节重点，是弹力大小的重要内容，体验探究方法，为后续探究提供参照，培养建模与推理论证能力，且与生活紧密联系）；②重力产生的原因、大小、方向及作用点 ；③能区分力的图示和力的示意图，会用其表示力 ；④理解胡克定律，会用 F=kx 解决有关问题 。

教学难点

①理解重心的概念（概念抽象，由等效思想引出，学生往往缺乏直接体验）；②理解弹力产生的原因，会判断弹力的方向（学生易混淆施力物体与受力物体）；③探究弹簧弹力与形变量关系的实验设计与数据处理。

教学过程

环节/时间

教师活动

学生活动

核心

素养

环节1 问题引入·认识一个力的角度（6分钟）

展示教科书“问题”栏目：力是一个物体对另一个物体的作用。认识一个力，需要弄清：

①谁受到的力，谁施加的力？

②怎样量度它的大小？

③它的方向如何？作用点在哪里？

“分析空中人所受的重力”。关于上述问题，你知道哪些？

教学建议：通过具体问题引导学生回忆初中所学过的重力及其大小和方向；在复习之后，帮助学生理顺应该从哪些角度研究一个力，为后面研究弹力、摩擦力奠定基础 。

回忆初中重力知识，尝试回答空中人所受重力的施力物体、受力物体、大小、方向、作用点；在教师引导下归纳出研究一个力的一般思路（产生原因→大小→方向→作用点）。

物理观念（运动与相互作用）、科学思维（研究思路建构）。

环节2 重力：产生原因、大小与方向（10分钟）

讲解：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力（gravity），单位牛顿（N），施力物体是地球，方向竖直向下。

给出 G=mg，并深化指出：g 就是自由落体加速度；没有空气阻力时由静止下落的物体做自由落体运动、只受重力，此时加速度即自由落体加速度，这正是运动与相互作用关系的具体体现 。

说明 g 既可以是 N/kg 又可以是 m/s²，且 1 N/kg = 1 m/s²。

补充：重力与万有引力的关系现阶段不要求说清楚；地球表面重力会随位置变化，可联系自由落体加速度 g 的认识，但不必过多解释 。

演示用弹簧测力计测重力（物体保持静止时读数，二力平衡）。

记录重力的定义、公式、方向；理解 G=mg 中 g 与第二章自由落体加速度的联系；用弹簧测力计测量钩码重力，体会“静止时读数”依据二力平衡。

物理观念（重力观念、运动与相互作用观念）、科学探究（测量技能）。