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

人教版高中物理必修一 第三章 相互作用——力 第一节 重力与弹力 教学设计 物理组：xxx 2026年9月29日 目录 一、教材分析 二、学情分析 三、指导思想 四、核心素养目标 五、教学重难点 六、教学流程 七、教学方法 八、教学仪器及用具 九、课时安排 十、教学过程 十一、板书设计 十二、评价反思 一、教材分析 本节课是人教版高中物理必修一第三章"相互作用——力"的第一节，是全章学习力的概念、受力分析的基础。教材从苹果落地、衣服滴水、弹簧形变等学生熟悉的生活现象导入，让学生认识到这些司空见惯的现象背后蕴含着科学道理，从而引出重力与弹力。 本节内容包括三个板块。3.1.1重力：从"由于地球的吸引而使物体受到的力"出发，明确重力的符号、单位、施力物体和方向（竖直向下），得出重力与质量的关系G=mg，进而研究重心的概念——质量均匀分布、外形规则的物体重心在几何中心，质量分布不均匀、外形不规则的物体重心与质量分布有关，可用悬挂法（二力平衡知识）实验确定；最后学习力的图示与力的示意图两种表示方法。3.1.2弹力：在接触力的基础上认识形变，通过有机玻璃和"平面镜观察桌面微小形变"两个演示实验体会放大法思想；给出弹力定义和产生条件（直接接触、发生弹性形变），研究压力、支持力、绳的拉力、轻杆弹力等弹力方向，并学习判断有无弹力的直接法和假设法。3.1.3胡克定律：通过"探究弹簧弹力与形变量的关系"实验，得出F=kx，认识劲度系数k及其决定因素。 本节内容承上启下：重力部分建立在第二章自由落体运动（重力加速度g）的基础上，弹力、重力是后续学习摩擦力、受力分析、牛顿运动定律的基石，胡克定律又是力学实验与连接体问题的重要规律。本节渗透的"放大法""假设法""图像法"等科学方法，以及从生活现象出发、用实验探究规律的思路，是培养物理学科核心素养的重要载体。 二、学情分析 本节课的教学对象是县级综合高中的高一学生，入学基础在全县同类学生中处于最低层次，学习基础总体薄弱，具有以下特点： 1. 知识基础：学生已经学习了运动的描述与匀变速直线运动，知道自由落体加速度（重力加速度）g，会计算G=mg；在初中也初步接触过重力、弹力、二力平衡等概念，但这些知识掌握得并不牢固，概念模糊、表述不规范，对力的图示、重心等抽象概念缺乏系统认识。 2. 思维特点：学生以形象思维为主，抽象逻辑思维发展不足，习惯于凭生活经验判断问题。虽然对"重力方向竖直向下""弹力"等有生活感知，但难以准确理解"重心是等效替代点""微小形变""轻杆弹力不一定沿杆"等较抽象的内容，需要借助直观图片、演示实验和层层递进的问题引导。 3. 学习习惯与心理：学生普遍缺乏良好的学习习惯，注意力集中时间短，自主学习能力弱，对物理学习存在畏难情绪；但他们对手拉橡皮筋、按压桌面观察光点、悬挂薄板找重心等动手操作和演示实验有较强的好奇心。教学中应适当放低起点、放慢节奏，多设计直观演示、动手体验和低门槛、可参与的问题，通过小组合作与及时鼓励，帮助学生建立学好物理的信心。 三、指导思想 本节课以物理学科核心素养为导向，坚持"从生活现象出发，用实验探究规律，让概念落地生根"的教学理念。 教学中以苹果落地、衣服滴水、弹簧形变等生活情境导入，拉近物理与生活的距离；以演示实验（悬挂法确定重心、平面镜观察桌面微小形变、探究弹簧弹力与形变量关系）为主线，让学生在观察、操作、数据处理中自主建构重力、弹力、胡克定律的概念。 突出学生的主体地位，将关键问题（如何用力的示意图表示电灯所受拉力、按压桌面时光斑向哪个方向移动、怎样判断物体间有无弹力、由F-x图像能得到什么结论等）设计为小组讨论、展示质疑的形式，让学生经历"独立思考—组内论证—展示观点—质疑补充—归纳修正"的完整过程。 注重直观教学与科学方法渗透：借助放大法（微小形变）、假设法（判断弹力）、图像法（处理实验数据）等科学方法，化抽象为具体，帮助基础薄弱的学生顺利建构概念，为后续受力分析奠定基础。 四、核心素养目标 1. 物理观念：知道重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，理解重力与质量的关系G=mg；理解重心的概念，知道质量均匀、外形规则物体的重心在几何中心；知道弹力的定义及产生条件（直接接触、发生弹性形变），掌握压力、支持力、绳的拉力、轻杆弹力的方向特点；理解胡克定律F=kx及劲度系数的意义。 2. 科学思维：经历"微小形变"的放大法、判断弹力的假设法、由F-x图像归纳胡克定律的图像法，学会用科学方法分析力的问题；能正确区分力的图示与力的示意图，规范画力；能运用"整体看效果"的等效思想理解重心。 3. 科学探究：通过"探究弹簧弹力与形变量的关系"实验，经历"提出问题—设计实验—测量数据—描点作图—归纳结论"的完整探究过程；通过悬挂法实验确定不规则薄板的重心，提高实验操作与数据分析能力。 4. 科学态度与责任：通过观察微小形变、探究弹力规律，体会严谨求实的科学态度；感受重力、弹力与生活的紧密联系（苹果落地、衣服滴水、跳水跳板、橡皮筋等），增强用物理知识解释生活现象的意识。 五、教学重难点 教学重点： 1. 重力的概念、方向及重力与质量的关系G=mg； 2. 重心的概念及确定重心的方法； 3. 弹力的产生条件、方向判断； 4. 胡克定律F=kx及应用。 教学难点： 1. 理解"重力的方向总是竖直向下，不能说垂直向下"； 2. 通过微小形变实验理解"物体间接触处有形变"及放大法思想； 3. 判断弹力的方向（压力、支持力垂直接触面，绳沿绳收缩方向，轻杆弹力不一定沿杆）； 4. 通过实验数据绘制F-x图像并归纳胡克定律。 六、教学流程 第一课时： 1. 课前导入·生活情境：由苹果落地、衣服滴水、弹簧形变等现象，引出重力与弹力。 2. 重力：学习重力的定义、方向、重力与质量的关系G=mg；理解重心概念，通过悬挂法实验确定不规则薄板的重心；学习力的图示与力的示意图。 3. 接触力与形变：认识接触力，理解形变概念，通过有机玻璃和平面镜实验观察微小形变。 4. 课堂小结与布置作业。 第二课时： 1. 复习导入：回顾重力知识，引出弹力。 2. 弹力：学习弹力定义、产生条件、弹力方向（压力、支持力、绳的拉力、轻杆弹力），用直接法和假设法判断有无弹力。 3. 胡克定律：认识弹性形变与弹性限度，通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系，得出胡克定律F=kx及劲度系数。 4. 课堂小结与布置作业。 七、教学方法 情境教学法、实验探究法、演示实验法、小组讨论法（讨论—展示—质疑—点评）、类比迁移法、讲练结合法。 八、教学仪器及用具 多媒体课件、电脑及投影仪、白板、粉笔、弹簧、铁架台、50g钩码5只、刻度尺、不规则薄板及细线、两个平面镜、一束激光（光源）、大桌子、有机玻璃板两块、橡皮筋、苹果图片、衣物滴水图片等。 九、课时安排 2课时（每课时40分钟，共80分钟）。第一课时完成重力的学习（含重心、力的表示方法）与接触力、形变的初步认识；第二课时完成弹力与胡克定律的学习。 十、教学过程 第一课时 （一）课前导入·生活情境（3分钟） 1. 教师出示苹果落地图片并提出问题："在生活中有许多司空见惯的现象，但这些现象都包含有一定的科学道理。苹果为什么会落向地面？衣服上的水为什么会向下？" 苹果为什么会落向地面 2. 教师继续提问："弹簧为什么能被拉伸和压缩呢？"引导学生思考这些现象都与今天要讲的重力、弹力有关，从而引出课题。 设计意图：以学生熟悉的生活现象创设情境，激发学习兴趣，让学生体会"物理来源于生活"，自然引出重力和弹力两个主题。 （二）重力（17分钟） 1. 重力的定义与方向（3分钟） 教师讲解：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫作重力，符号G；单位是牛顿，简称牛，符号用N表示；重力的施力物体是地球，方向竖直向下。 教师强调：重力的方向总是竖直向下的，不能说垂直向下。 重力的方向总是竖直向下 2. 重力与质量的关系（3分钟） 教师讲解：物体受到的重力G与物体质量m的关系是G=mg。其中g是自由落体加速度（重力加速度），单位是N/kg，也写作m/s²，1N/kg=1m/s²；在没有空气阻力时，由静止下落的物体做自由落体运动，做自由落体运动的物体只受到重力的作用，g又叫作重力加速度。 3. 重心（6分钟） 教师讲解：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心。重心可以看作是物体所受重力的作用点。 教师讲解：（1）质量均匀分布的物体，重心的位置只跟物体的形状有关。质地均匀、外形规则的物体的重心，在它的几何中心上——均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱体的重心在轴线的中点。 形状规则的均匀物体的重心 教师讲解：（2）质量分布不均匀的物体，重心的位置除了跟物体的形状有关外，还跟物体内质量的分布有关。 质量分布不同，重心的位置不同 教师演示并讲解悬挂法：质量不均匀、外形不规则物体的重心可以用二力平衡的知识通过实验来确定。先在A点把物体悬挂起来，通过A点画一条竖直线AB，由于A点悬线的拉力跟薄板的重力平衡，薄板的重心必定在AB连线上；再选另一处D点把物体悬挂起来，过D点画一条竖直线DE，薄板的重心必定在DE连线上。因此，AB和DE的交点C，就是薄板的重心。 悬挂法确定形状不规则物体的重心 4. 力的表示方法（5分钟） 教师讲解力的图示：用有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点，这种表示力的方法，叫作力的图示。画力的图示时注意：①力的大小——用包括箭头在内的线段的长度表示；②力的方向——箭头表示力的方向；③力的作用点——线段的起点或终点表示力的作用点。 力的图示：球所受的重力大小为6N，方向竖直向下 教师讲解力的示意图：从力的作用点开始，沿力的方向画出一条长度合适的线段，并在末端画出箭头；通常只需画出力的作用点和方向。 教师出示针对练习并组织学生小组讨论："用力的示意图法表示电线对电灯6N的拉力。"各小组代表上台展示画法，其他组质疑、补充，教师点评规范。 电线对电灯6N拉力的示意图 设计意图：从定义到关系式再到重心，层层递进，借助图片和悬挂法演示实验直观理解重心的等效思想；通过小组讨论画力的示意图，规范学生画力方法，落实"力的示意图只画作用点和方向"的教学要求。 （三）接触力与形变（15分钟） 1. 接触力（2分钟） 教师讲解：物体与物体相互作用时是通过接触发生的，这种相互作用可以称为接触力。通常所说的拉力、压力、支持力等都是接触力。接触力按其性质可以分为弹力和摩擦力，下面先研究弹力。 2. 形变（3分钟） 教师讲解：物体的形状或体积的改变叫作形变。有时物体的形变很小，不易被觉察——一块剖面为三角形的有机玻璃压在另一块有机玻璃上，发生的形变肉眼不能看出；但形变后，当特殊的光通过有机玻璃不同部位时，产生的花纹会发生变化，利用仪器可以看到这种差异。 用手拉橡皮筋：观察形变 3. 演示实验：通过平面镜观察桌面的微小形变（5分钟） 教师演示实验：在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点；按压两镜之间的桌面，观察墙上光点位置的变化。 4. 小组讨论·展示质疑（5分钟） 教师出示练习："在一张大桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被两面镜子反射，最后射到墙上，形成一个光点P。用力压桌面时，观察墙上光点位置的变化。下列说法中正确的是（　　）A．光斑上移　B．光斑下移　C．光斑左移　D．光斑右移" 学生小组讨论，小组代表展示结论并说明理由，其他组质疑补充，教师点评解析：若在两镜之间桌面用力F下压，M、N将向中间倾斜，光束的入射角减小，由光的反射定律可知，光点会在刻度尺上由上向下移动，故选B。 教师点明：桌面形变微小肉眼不能觉察，但通过光的反射把微小形变放大显示出来，这种把微小量放大显示的方法叫放大法。 设计意图：让学生经历"观察形变—借助仪器看微小形变—用放大法分析问题"的过程，体会放大法的科学思想；通过小组讨论、展示质疑深化对微小形变与放大法的理解，为学习弹力的产生条件（发生弹性形变）做好铺垫。 （四）课堂小结（3分钟） 教师引导学生对照导学案回顾本节课核心内容： 1. 重力：物体由于地球的吸引而受到的力叫作重力；方向总是竖直向下（不能说垂直向下）； 2. 物体所受的重力与物体的质量成正比，表达式G=mg，g=9.8N/kg，粗略计算时g=10N/kg； 3. 质地均匀、外形规则的物体的重心，在它的几何中心上；质量分布不均匀的物体，重心还与质量分布有关，可用悬挂法确定； 4. 力的图示与力的示意图的画法； 5. 形变：物体的形状或体积的改变；可通过放大法观察微小形变。 （五）布置作业（2分钟） 1. 完成配套习题第三章第一节（第一课时部分）； 2. 课后用悬挂法试着确定一个形状不规则纸板的重心，并把重心位置画出来。 第二课时 （一）复习导入（3分钟） 1. 教师提问复习：什么是重力？重力的方向如何？重力与质量的关系式是什么？ 2. 学生回答后，教师设问："上节课我们知道弹簧能被拉伸和压缩，那么拉伸、压缩后的弹簧为什么会对手产生力的作用？跳板为什么能把人弹起？这节课我们学习弹力。" （二）弹力（17分钟） 1. 弹力的定义与产生条件（4分钟） 教师结合演示（拉长弹簧对小车的拉力、跳水运动员压弯跳板对人的支持力）讲解：被拉长的弹簧，要恢复原状，对相连接的小车产生了拉力F；被跳水运动员压弯的跳板，要恢复原状，对上面的人产生了支持力。 被压弯的跳板对人产生支持力 教师给出定义：发生形变的物体，由于要恢复原状对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力。 教师强调产生条件：①直接接触；②发生弹性形变。放在桌面上的书，它对桌面的压力F1以及桌面对它的支持力F2，都是弹力，其方向是跟接触面垂直指向被压或被支持的物体。 书对桌的压力F1与桌面对书的支持力F2 2. 弹力方向（7分钟） 教师讲解压力、支持力的方向：总是垂直接触面而指向受力物体。曲面与平面间的弹力，过接触点垂直平面指向受力物体；曲面与曲面之间的弹力，过接触点垂直公切面指向受力物体。 曲面与平面间弹力方向 曲面与曲面之间弹力方向 教师讲解绳类弹力方向：绳子的拉力也是弹力，其方向是沿着绳子而指向绳子收缩的方向。 绳的拉力方向：沿绳指向绳子收缩方向 教师讲解轻杆的弹力：轻杆是杆的重力可以忽略不计的理想模型，杆的弹力不一定沿着杆。 轻杆的弹力不一定沿杆 3. 判断有无弹力的方法（6分钟） 教师讲解判断有无弹力的方法： ①直接法：对于形变效果明显的情况，可由形变情况直接判断弹力的存在与否。如弹簧、橡皮筋等产生弹力的情况。 ②假设法：撤掉与之接触的物体，看研究对象的状态是否改变，若改变则存在弹力，否则不存在弹力。 教师组织学生小组讨论："如图，小球与斜面、竖直挡板接触，判断斜面对小球有无弹力？"（小心去掉斜面，球仍静止，说明斜面与球之间无相互作用因而无弹力；若去掉斜面，小球则无法保持在原来的位置静止，这说明斜面对小球有相互作用的弹力。）各小组展示、质疑，教师点评总结。 假设法：去掉斜面判断有无弹力 设计意图：从形变出发建立弹力概念，结合生活实例与图片理解弹力方向；通过"假设法"小组讨论、展示质疑，让学生学会判断物体间有无弹力的方法，突破本节难点。 （三）胡克定律（15分钟） 1. 弹性形变与弹性限度（3分钟） 教师讲解：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变；如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度。弹簧在形变时产生的弹力与弹簧的伸长量是有关系的。 2. 实验探究：探究弹簧弹力与形变量的关系（7分钟） 教师提出问题："弹簧在弹性限度内，弹力大小与其伸长量有什么关系呢？" 教师介绍实验：（1）实验目的：探究弹簧弹力与形变量的关系；（2）实验器材：弹簧、铁架台、50g钩码5只、刻度尺。 教师讲解实验步骤： ①把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，观察弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置； ②在弹簧下端悬挂1个50g钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数； ③继续在弹簧下端悬挂2、3、4、5个钩码平衡时在刻度尺上读出它的示数填入表格中； ④以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧伸长的长度x为横轴建立直角坐标系，根据表格中的实验数据，在坐标纸上描点，作出F-x图像。 教师出示实验数据表格： 钩码数量 L/cm ΔL/cm F/mg 0 37.00 0.00 0.00 1 35.70 1.30 1.00 2 34.38 2.62 2.00 3 32.86 4.14 3.00 4 31.50 5.50 4.00 5 30.14 6.86 5.00 3. 小组讨论·展示质疑（2分钟） 教师提出问题："由F-x图像能得到什么结论？"学生小组讨论、展示、质疑，教师点评。 F-x图像是一条过原点的倾斜直线 4. 胡克定律（3分钟） 教师归纳实验结论：实验结果表明，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，这就是胡克定律。 教师讲解公式：F=kx。其中k为弹簧的劲度系数，单位是N/m，取决于弹簧的长短、粗细及材料——弹簧越长、越细，劲度系数就越小；x为弹簧伸长（或缩短）的长度。生活中说有的弹簧"硬"，有的弹簧"软"，指的就是它们的劲度系数不同。 设计意图：让学生经历完整的实验探究过程，通过小组讨论、展示质疑自主归纳胡克定律，理解F=kx中k的物理意义，体会图像法处理数据的科学方法。 （四）课堂小结（3分钟） 教师引导学生回顾本节课核心内容： 1. 形变：物体的形状或体积的改变叫作形变； 2. 弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状对跟它接触的物体产生力的作用，这种力叫弹力；产生条件：①直接接触，②发生弹性形变； 3. 弹力的方向：压力、支持力垂直接触面指向受力物体；绳的拉力沿绳子指向绳子收缩方向；轻杆的弹力不一定沿杆； 4. 判断有无弹力的方法：直接法、假设法； 5. 胡克定律：F=kx，k为劲度系数，单位N/m。 （五）布置作业（2分钟） 1. 完成配套习题第三章第一节（第二课时部分）； 2. 思考：生活中还有哪些弹力现象？它们的施力物体和受力物体各是什么？ 十一、板书设计 3.1 重力与弹力 一、重力 1. 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力（符号G，单位N） 2. 方向：竖直向下（不能说垂直向下），施力物体是地球 3. 大小：G=mg（g=9.8N/kg，粗略g=10N/kg） 4. 重心：等效作用点；均匀规则物体在几何中心；悬挂法确定 5. 力的图示与力的示意图 二、弹力 1. 形变：形状或体积的改变（微小形变——放大法） 2. 定义：发生形变的物体要恢复原状而对接触物体产生的力 3. 产生条件：直接接触、发生弹性形变 4. 方向：压力支持力垂直接触面；绳沿绳收缩方向；杆不一定沿杆 5. 判断有无弹力：直接法、假设法 三、胡克定律 1. 弹性形变与弹性限度 2. 内容：F=kx（x为伸长或缩短量） 3. 劲度系数k：单位N/m，由长短、粗细、材料决定 十二、评价反思 本节课作为"相互作用——力"章的开篇课，教学设计有以下特点： 1. 情境导入，贴近生活：以苹果落地、衣服滴水、弹簧形变等生活现象导入，学生熟悉且有亲切感，既激发了学习兴趣，又让学生体会到物理来源于生活，为后续力的学习营造了良好氛围。 2. 实验支撑，直观建构：设计了悬挂法确定重心、平面镜观察桌面微小形变、探究弹簧弹力与形变量的关系等演示与探究实验，借助放大法、图像法将抽象的重心、微小形变、胡克定律直观化，符合基础薄弱学生的认知特点。 3. 小组讨论，展示质疑：设计了"画电灯拉力的示意图""光斑移动方向""判断斜面对小球有无弹力""由F-x图像得出什么结论"等多处小组讨论与展示质疑环节，学生在合作与交锋中深化理解，突破"弹力方向""假设法判断弹力"等难点。 4. 注重规范，打好基础：重视力的图示与示意图的规范性训练，为后续受力分析打好基础；对"竖直向下不等于垂直向下""轻杆弹力不一定沿杆"等易错点反复强调，防患于未然。 5. 联系生活，学以致用：弹簧的"硬""软"与劲度系数、跳板对人体的支持力、橡皮筋的形变等生活实例，让学生体会物理知识的实用价值。 不足之处：本节课概念较多、容量较大，2课时的安排中"弹力方向"部分时间仍然偏紧，部分学生可能对"轻杆弹力不一定沿杆"理解不透；微小形变的演示实验对器材和操作要求较高，可能影响演示效果。今后教学中可适当精简演示内容、放慢节奏，多设计一些变式练习帮助学生巩固弹力方向的分析方法，并加强巡视指导与个别辅导。 学科网（北京）股份有限公司 $