3.1 重力与弹力（教学设计）人教版（2019）必修第一册

教学内容分析

1.本节在教学中的地位和作用：

《重力与弹力》是人教版高中物理必修第一册第三章第一节的内容，其位置和内容编排在新老教材中变化较大。前面两章学生学习了匀变速直线运动及其规律，即“运动观”，这为本节学习重力与弹力打下了基础，同时为本章的“相互作用观”形成做了很好的铺垫。本节对重力与弹力的学习是学生全面了解相互作用观的基础，为本章后面章节的学习指明了方向。

2.学科教学指导意见对本节的要求及其教学建议:

《浙江省普通高中学科教学指导意见（2021版）》认识重力、弹力；通过实验了解胡克定律。

本节内容包括重力和弹力两部分。这两部分内容主线是一致的，都是首先讲述力的产生原因或者条件，然后研究力的方向和大小。另外，在重力部分以重力的作用点——重心作为知识载体，体现了等效思想，即重心在效果上可以等效代替物体各部分所受重力的作用点。在弹力部分按照从一般的弹力到特殊的弹力的思路，具体讨论了弹力的方向和大小，在研究思路上，体现了“先定性”“再定量”的研究思路。

学生情况分析

学生在初中阶段已经初步学习了重力、重心、弹力（支持力、压力）、二力平衡等知识，这一节的学习学生对知识并不陌生。教师加以回顾引导，学生大部分知识能够掌握。

目前学生对相互作用观念的认识还是模糊的，虽然初中学习过重力等知识，但学生对相互作用的本质了解还有所欠缺。另外，重心概念得出过程中的等效思想、弹力探究过程中的定性定量等物理方法的学习对学生来说往往缺乏经验，需要教师加以引导才能有比较好的教学效果。

教学目标

1.物理观念：

（1）重力产生的原因、大小和方向，会测量物体的重力大小。

（2）重心概念的得出。

（3）探究弹簧弹力与形变量的关系。

（4）体会相互作用观与运动观的联系。

（5）能用重力、弹力解决生活中的特定现象和实际问题。

2.科学思维：

（1）能从重心概念得出的过程体会等效思想。

（2）能从探究弹簧弹力与形变量的关系实验中抽象概括出胡克定律。

（3）能从定性、定量双重角度培养推理和论证思维。

3.科学探究：

（1）能提出弹簧弹力可探究的物理问题。

（2）能从探究弹簧弹力与形变量的关系的具体方案中使用所学的基本器材获取数据。

（3）能用定性定量分析方法得出胡克定律。

4.科学态度与责任：

（1）从等效的思想中体会科学本质，增强对科学知识得出过程的认同感和作为物理学习者的成就感。

（2）知道科学知识的得出过程需要进行抽象创造性的工作。

（3）从重力、弹力的角度体会生活中的物理现象，并培养解决科学难题的兴趣及对未来美好生活的向往。

教学重、难点分析

【教学重点】重力的大小、方向，重心概念的得出。通过实验探究弹簧弹力与形变量的关系，掌握弹力产生的条件、弹力的接触方式分类、弹力的大小、方向。会用图像法处理实验探究数据并得出实验结论。

【教学难点】理解重心的概念，弹簧弹力与形变量关系的得出，用图像法处理实验数据。

教法与学法

【教法】等效思想、定性定量研究方法、情景教学法和合作探究法。

【学法】分析综合法、自主探究法、自我评价法。

教学流程

教学活动设计

教学过程

教学环节和内容

师生活动

核心素养

设计意图

〖活动一〗

温故知新。

〖活动二〗重力。

[任务1]：重力的定义及三要素。

[任务2]：等效替代思想。

[任务3]：物体重心的位置。

[任务4]：物体重心的确定方法。

[任务5]：力的图示、力的示意图。

[活动三]弹力

[任务1]：形变（弹性、非弹性）

[任务2]：弹力

[任务3]：判断弹力有无

[任务4]：弹力的接触方式

[任务5]：弹力的方向

[任务6]：弹力的大小

学生回顾：初中所学力的概念

师生共同总结：

1.力是物体对物体的作用。

2.力的三要素：大小、方向、作用点。

任务1：重力的定义及三要素

定义：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。

单位：牛顿，简称：牛；符号用N表示。

大小：G=mg g单位：1m/s2=1N/kg

方向：竖直向下

任务2：等效替代思想

这个历史故事中曹冲通过“大象”和“石头”的等效替代成功称出大象的重量。

作用点：

一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心。

因此，重心在效果上可以等效替代物体各部分所受的重力，可以看做是物体所受重力的作用点。

说明：把物体所受重力看成集中于重心体现了等效替代的思想。

任务3：物体重心的位置

质量分布均匀的物体（通常称均匀物体）重心的位置只跟物体的形状有关。

可得：形状规则、质量分布均匀的物体，它的重心在几何中心上。

质量分布不均匀的物体，重心位置除跟物体形状有关外，还跟物体的质量分布有关，重心偏向于质量分布大的那一端。

有些情况重心也不一定在物体上。

任务4：物体重心的确定方法

悬挂法：

先在A点把薄板悬挂起来，通过A点画一条竖线AB。

再选另一点D把薄板悬挂起来，过D点画一条竖线DE。

则，可知薄板的重心在AB和DE的交点C。

悬挂法的原理为？ 二力平衡

在A点悬挂时，细线拉力方向沿直线AB，拉力和重力平衡，薄板重心在直线AB上；同理，重心在直线DE上。即，交点C为重心。

任务5：力的图示、力的示意图

力的示意图：

只画出力的作用点和方向，无标度，线段长度“合适”即可。

任务1：形变（弹性、非弹性）

以上物体形变的特点？师生共研：均能恢复原状 有弹性

弹性：物体受力发生形变，撤去力时又能恢复原状的性质。

弹性限度：如果形变过大，超过一定限度，即使撤去作用力，物体也不能完全恢复原来的形状。

任务2：弹力

1.定义：发生（弹性）形变的物体要恢复原来的形状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。

2.产生条件：接触+弹性形变（有挤压）。

问题：用手按压桌子，桌子“基本没变化”，桌子怎么给手的力？

桌子有“微小形变”

怎么观察到这个微小形变？

通过平面镜观察（放大思想）

任务3：判断弹力有无

如何判断弹力有无？

1.根据弹力产生条件判断

2.假设法（撤去法、状态法）

任务4：弹力的接触方式

弹力的接触方式分类：

1.面和面接触

2.点和面接触

3.点和点接触

任务5：弹力的方向

如何判断弹力的方向？

面面接触 方向：垂直于接触面

点面接触 方向：过点垂直于面

点点接触 方向：垂直于过接触点的切线（切面）

任务6：弹力的大小

如何判断弹力的大小？

1.通过力的平衡间接得到

2.弹簧的弹力大小怎么得知？

实验：探究弹簧弹力与形变量的关系

原理：弹簧发生形变时会有弹力产生

器材：弹簧、刻度尺、铁架台、质量相同的钩码若干。

步骤：

1.安装器材

2.测量弹簧原长

3.依次刮上钩码

4.用表格记录数据

5.做出图像（ F-X ）

6.描点

7.连线

8.得到弹簧弹力与形变量的关系：

实验结论：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小Ｆ与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比。（在弹性限度内）叫：胡克定律

其中：

x是弹簧的形变量

k称为弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，单位的符号是N/m

重力产生的原因、大小和方向，会测量物体重力的大小。（

物理观念）

能从重心概念得出的过程体会等效思想。（科学思维）

从等效的思想中体会科学本质，增强对科学知识得出过程的认同感和作为物理学习者的成就感。（科学态度与责任）

重心概念的得出（物理观念）

科学思维

物理观念

科学思维

科学探究

物理观念

科学探究

知道科学知识的得出过程需要进行抽象创造性的工作。（科学态度与责任）

物理观念

物理观念

科学思维

物理观念

科学思维

探究弹簧弹力与形变量的关系（物理观念）

体会相互作用观与运动观的联系。（物理观念）

能用重力弹力解决生活中的特定现象和实际问题。（物理观念）

能从探究弹簧弹力与形变量的实验中抽象概括出胡克定律。（科学思维）

能从定性、定量双重角度培养推理论证思维。（科学思维）

能提出弹簧弹力可探究的物理问题。（科学探究）

能从探究弹簧弹力与形变量的关系的具体方案中使用所学的基本器材获取数据。（科学探究）

能用定性定量分析方法得出胡克定律。（科学探究）

从重力、弹力的角度体会生活中的物理现象，并培养解决科学难题的兴趣及对未来美好生活的向往。（科学态度与责任）

衔接串联，温故知新。

通过这个历史故事引入等效替代思想，为后面学习习近平行四边形定则做铺垫，为学生科学思维的开发打基础。

通过等效替代的思想得到重心的位置，进一步巩固等效替代思想。

利用已有知识解决未知问题，进一步培养学生科学思维及科学探究能力。

温故知新，拓展新知。为后面其他力的学习打下基础。

通过情景包裹引导学生思考这些情境中“弹力”的不同，不断培养学生科学思维。

通过生活中的情景（压力、拉力、推力、支持力）引入弹力的概念，利于学生物理观念的形成。

启发式教学引导学生得出判断弹力有无的方法。

让学生自行总结生活中弹力的接触方式，培养学生科学思维（总结、概括）、科学探究能力。

通过实验培养学生独立思考能力，让学生独自探究，体会科学知识得出过程中的科学探究过程。

逐渐培养学生科学思维、科学探究的能力，将核心素养逐渐渗透、贯穿整个高中教学。

学习总结

（提炼核心）

教学反思与评价

在提出探究问题的基础上，教师可以引导学生进行实验设计。实验设计的主要内容包括：如何测量弹簧的形变量；如何测量弹簧弹力的大小；实验操作步骤有哪些；如何设计表格记录实验数据；如何处理实验数据等。

在探究过程中，首先组织学生讨论如何测量弹簧弹力和形变量，然后可以将学生分成若干小组，不同小组使用不同规格的弹簧，分别完成实验。实验操作完成获取数据后，引导学生观察数据，提出处理数据的方法。