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

《重力与弹力》教学设计

教材版本：2019版人教版《高中物理》必修第一册

课题：重力与弹力

课时：1课时（约40分钟）

一、教材分析

（一）教材地位与作用：“重力与弹力”是人教版《高中物理》必修第一册第三章“相互作用——力”的起始节，属于《普通高中物理课程标准（2017年版）》“相互作用”主题的核心内容。学生在初中已初步认识重力与弹力，本节在此基础上从力的三要素出发，系统深化重力的概念，建立重心与等效替代的思想，并通过实验定量探究弹簧弹力与形变量的关系，得出胡克定律。本节内容是后续学习摩擦力、力的合成与分解以及牛顿运动定律的基础，也是学生进入高中后第一次经历完整的定量实验探究，具有重要的方法论价值。

（二）内容结构：教材从生活情境出发，按如下层次展开：

1. 重力的概念：重力产生的原因、大小与方向；

2. 重心：从效果上看重力集中作用于一点，学会用悬挂法确定薄板重心；

3. 形变与弹力：形变的概念、弹力产生条件、弹力方向的判定；

4. 实验探究：探究弹簧弹力与形变量的关系，图像法处理数据；

5. 胡克定律：弹力大小与形变量的定量关系及劲度系数的物理意义。

二、学情分析

（一）知识基础：学生在初中已经知道重力的大小与质量成正比、方向竖直向下，对弹力有“推、拉、提、压”的生活经验，会用弹簧测力计测力的大小，具备了学习本节的知识起点。

（二）能力与思维特点：高一学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对“重心是等效作用点”“微小形变不易观察”等需要抽象建模的内容理解存在困难；动手实验兴趣浓厚，但控制变量、图像法处理数据的规范意识尚待建立。

（三）可能遇到的困难：1. 把“竖直向下”误认为“垂直向下”或“指向地心”；2. 理解重心位置与质量分布有关、重心可以不在物体上；3. 判断相互接触的物体间是否存在弹力，特别是微小形变的情形；4. 从弹力与形变量关系图像中理解斜率的物理意义。

三、教学目标

（一）物理观念：

1. 知道重力产生的原因，会计算重力的大小，知道g的单位N/kg与米每二次方秒的等价关系；

2. 理解重心的概念，会用悬挂法确定薄板重心的位置；

3. 知道形变的概念及弹力产生的条件，会判断弹力的方向；

4. 理解胡克定律，能利用弹力与形变量的关系式解决有关问题。

（二）科学思维：

1. 通过重心概念的建立，体会等效替代的物理思想；

2. 通过激光反射“放大”微小形变，体会放大法的实验思想；

3. 通过关系图像的斜率理解劲度系数，培养数形结合的分析能力。

（三）科学探究：

1. 经历“提出问题—设计方案—收集数据—描点作图—归纳结论”的完整探究过程；

2. 学会用图像法处理实验数据，会根据图像求劲度系数。

（四）科学态度与责任：

1. 在实验操作中养成实事求是、规范记录数据的科学态度；

2. 结合2026年神舟系列载人飞船任务中航天员在空间站微重力环境下的生活情境，体会力学知识与航天科技的紧密联系，增强民族自豪感与科技报国的责任感。

四、教学重难点

（一）教学重点：

1. 重力的大小、方向与重心；

2. 弹力产生的条件与弹力方向的判定；

3. 探究弹簧弹力与形变量的关系并得出胡克定律。

（二）教学难点：

1. 重心概念的等效思想及重心位置与质量分布的关系；

2. 弹力有无的判断（特别是微小形变情形）与弹力方向的确定；

3. 用图像法处理实验数据并理解图像斜率的物理意义。

五、教学准备

（一）教具：多媒体课件、铁架台、弹簧、钩码一组、刻度尺、坐标纸、激光笔、装满水的矿泉水瓶（瓶壁贴平面镜片）、铅垂线、薄板与细线。

（二）情境素材：

案例1：2026年神舟系列载人飞船乘组在空间站微重力环境下的工作生活视频片段；

案例2：建筑工地用铅垂线检验墙面是否竖直的实景照片。

六、教学过程

（一）创设情境，导入新课（5分钟）

问题引入：播放2026年神舟系列载人飞船任务中航天员在中国空间站的工作视频片段，提出问题：

（1）航天员在空间站中“飘”来“飘”去，他们在地面上时为什么总能稳稳地站在地面上？

（2）力是一个物体对另一个物体的作用。结合初中所学，你认为应从哪几个方面来认识重力？

学生活动：分组讨论并回答——从力的大小、方向、作用点（力的三要素）入手研究重力。

设计意图：以最新航天热点创设真实情境，激发学习兴趣，同时为重力三要素的建构做好铺垫，渗透爱国主义教育与核心素养中的科学态度与责任。

（二）探究新知一：重力的概念、大小和方向（8分钟）

1. 重力的产生

教师讲解：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。注意三点：

（1）重力的施力物体是地球；

（2）物体所受重力与其运动状态无关；

（3）不能说重力就是地球对物体的吸引力（地球自转的影响将在必修第二册进一步学习）。

2. 重力的大小

物体所受重力G与质量m的关系为：

式中g是自由落体加速度，大小通常取9.8 N/kg，粗略计算时取10 N/kg。g的单位既可以是N/kg，也可以写成米每二次方秒，即

思考与讨论：（1）用何种仪器测量物体的重力？是用天平还是弹簧测力计？

（2）弹簧测力计对物体的拉力大小等于物体的重力，能说拉力“就是”重力吗？

学生活动：讨论后明确——测重力用弹簧测力计；静平衡时拉力大小等于重力大小，但拉力与重力是两个不同的力，施力物体不同。

3. 重力的方向