第一节重力基本相互作用

1重力基本相互作用力和力的图示1．一个物体受到力的作用，一定有另外的物体施加这种作用，前者是____物体，后者是____物体。2．力可以用一根带箭头的线段来表示。它的长短表示力的____，它的指向(箭头所指方向)表示力的____，箭头或箭尾表示力的____，这种表示力的方法，叫做力的图示。自然界中最基本的相互作用是____、_____、_____和____。重力的施力物体是____，重力的方向是____。重力的大小可用____测出，物体静止时对弹簧秤的拉力或压力大小_____物体受到的重力．重心的位置由____及____决定，有规则形状的均匀物体，它的重心就在____上。重力第一节重力基本相互作用教学目标[知识与技能]1．了解力是物体对物体的作用，力的作用是相互的，认识力能使物体发生形变或使物体运动状态发生改变．2．知道力的三要素，会画力的图示和力的示意图．3．知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系．4．知道物体重心的含义．5．知道重力产生的原因及其定义．6．了解四种基本相互作用．[过程与方法]1．能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关．２．让学生自己动手，找不规则薄板重心的实验锻炼自己的动手能力。３．通过“重心”概念的引入渗透“等效代换”的物理学方法．[情感态度与价值观]1．通过实例激发学生对科学的求知欲、激励探索与创新的意识．2．通过实验，培养学生的团结协作精神及全面观察分析问题的能力．重点难点[重点]1．力的概念、图示以及力的作用效果．2．重力的概念及重心的理解．[难点]对力及重心的概念的理解．课前导学主干知识活学活用1．下列说法中，正确的是（）A、力只能产生在相互接触的物体之间B、有受力物体，就必有施力物体C、施力物体施力在先，受力物体受力在后D、力是一个物体就能产生的，而并不得要其他物体的存在答案：B2．在弹簧秤钩下竖直悬挂一个静止的小球，下列说法中正确的是（）A、小球对弹簧秤的拉力就是小球的重力B、小球所受弹簧秤的拉力的施力物体是地球C、弹簧秤对小球的拉力在数值上等于小球的重力D、小球对弹簧秤拉力的施力物体是小球答案：CD3．关于物体的重心，下列说法正确的是：A．物体上只有重心受到重力作用B．物体的重心一定在这个物体上C．球体的重心一定在球心上D．重心与物体的形状和物体内质量分布有关答案：Ｄ基本相互作用2情景导入导语一：在足球场上，守门员大脚开球，球由静止变为运动；守门员接住球时，球由运动变为静止；运动员用头顶球，球的方向改变了。这几种情况下，我们都说，球的运动状态改变了。用劲折木条，木条弯曲了，用手拉橡皮条，橡皮条变长，我们说他们发生了形变。这些现象是什么原因造成的呢？学生观察讨论，引发学生的兴趣。生：这是其他物体作用的结果，即有力作用在这些物体上，力是改变物体的运动状态、产生形变的原因。导语二：同学们都平时都习惯这样说，我们班要数某某同学的力量最大，某某同学脚部的力量最强，一脚可以把足球开出五、六十米。这种对力的说法符合物理角度对力的定义吗？本节课我们将着手研究这个问题，并学习几种简单的力学问题。互动探究一、力和力的图示演示1、用手压锯条、拉皮筋等，学生观察现象，是什么原因导致这种变化呢？演示2、扔掉手中的粉笔，拖动桌面上的书等，又有什么现象，又是什么原因引起这样的变化呢？生：锯条、皮筋的形状发生了改变，粉笔、书的运动状态发生了改变，这些都是由于这些物体受到了其他物体的力的作用的结果。师：在物理学中，人们把改变物体的运动状态、产生形变的原因，即物体与物体之间的相互作用称作力。1、力的定义：物体与物体之间的相互作用。问题：力可以离开物体而单独存在吗？（1）、力的物质性力是物体对物体的作用，有力就有受力物体和施力物体，两者是同时存在的，不分先后。在研究某物体时，我们把它叫做受力物体，对它作用的物体叫做施力物体。不是有生命的物体才能作为施力物体，施力物体和受力物体不是绝对的，在研究不同问题时，同一物体有时是受力物体，有时是施力物体。强调：一个孤立的物体不会存在力，力不能脱离开施力物体和受力物体而独立存在。在研究一个物体受力时，不一定指明施力物体，但施力物体一定存在且能找到。力学我们主要是对受力物体的受力情况进行分析和研究。问题：俗语说“孤掌难鸣”，它说明了一个什么道理？分析：“孤掌难鸣”即一个巴掌拍不响，说明了力的作用是相互的，不存在只有施力物体而没有受力物体的力；同样也不存在只有受力物体而没有施力物体的力。我们用手拍打桌子时，是手给桌子一个力，可我们的手也会感到疼痛。（让学生用力打桌子，体会手的感觉）（2）、力的相互性力是物体间的相互作用，甲对乙有作用力，同时乙对甲也有力的作用，力的作用是相互的。强调：直接接触的物体间可能产生力的相互作用，不接触的物体间也可能产生力的相互作用，如：磁铁与磁铁之间、物体与地球之间、电荷与电荷之间够存在力的相互作用。问题：用大小相等的力沿不同的方向拖动桌面上的书，书的运动一样吗？（3）、力的矢量性力是有大小和方向的物理量（矢量），力的作用效果不仅与其大小有关，也与方向有关。问题：力的作用效果有那些？举例说明。2、力的作用效果力可以使物体发生形变和运动状态发生改变（包括速度的大小和方向）。演示：关门时，在不同的地方施加不同方向和大小的力，产生的效果不一样，说明了力的作用效果与那些因素有关？３、力的三要素大小、作用点、方向问题：我们可以怎样把力的三要素完整的表示出来呢？4、力的图示和示意图（1）力的图示：用带箭头的线段表示3力。线段是按一定比例（标度）画出的。它的长短表示力的大小，它的指向表示力的方向，箭尾或箭头表示力的作用点，线段所在的直线叫做力的作用线。例题：小车在水平方向受到向右的40N的力F，如何表示这个力？解析：首先选一标度（比如1cm长表示10N的大小）。其次，从力的作用点向右画一根带箭头的线段，线段的长度要是标度的4倍，表示100N，箭头表示力的方向。如图3-1-1所示.图3-1-1(2)力的示意图：有时只需要画出力的作用点和方向，表示这个物体在这个方向上受到了力。师：明确力的示意图的要求，注意作图的规范。指出在后面学习中，研究物体的受力情况时，只需画出力的示意图。5、力的测量工具：测力计（弹簧秤）6、力的单位：牛顿符号N演示：竖直上抛一粉笔头，结果它会落在地上，粉笔为什么会掉下来呢？二、重力抛向空中的物体会落回地面，地球在自转而海水不会洒向太空，都是地球与他们之间存在着相互吸引的作用。1、重力的产生：地面附近的物体，由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力。说明：（1）重力是由于地球吸引而产生的，但不能说重力就是地球对物体的万有引力。严格地说，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一部分，以后才会学到这些知识，现在知道就行了。由于两者相差很小，通常可以用重力代替吸引力的。（2）在地球表面附近的物体在任何状态下都要受到重力作用，与物体的运动状态和是否受到其他力等情况无关。因此，在今后地球表面附近的物体的受力分析中重力肯定有。2、重力的大小重力的大小可以根据公式G=mg计算，其中g是我们以前所学的自由落体加速度，以后我们将学到，它的大小与物体所处的高度和纬度有关，当高度增加时g的值减小，当纬度增加时，g值增大，通常g=9.8m/s2。3、测量问题：重力的大小可以用弹簧秤来测量，为什么？学生讨论：根据二力平衡，物体静止时对弹簧秤的拉力或对水平面压力的大小等于其重力。强调：重力仍可以用弹簧秤测量，但在操作的过程中要注意弹簧秤要保持竖直、静止状态时读数。4、方向实验：从静止释放的小石块总是竖直下落，重锤线的方向总是竖直向下。归纳：从静止释放的小石块总是竖直下落，分析重锤线下重物的受力情况，可知重力的方向竖直向下。问题：物体静止在斜面上，物体所受重力的方向如图3-1-2所示，这个表示对吗？图3-1-2强调：（1）竖直向下不能说成垂直向下，竖直向下指的是与水平地面相垂直，不能笼统指垂直方向。（2）也不能说是一定指向地心。5、作用点（1）重心：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集中于一点（即重心）。重心是重力的等效作用点。（2）重心位置的确定问题：质量分布均匀，形状规则的物体，重心是怎样确定的呢？a.质量分布均匀的物体（也称匀质物体），且形状规则，重心就是其几何中心。如：均匀细直棒的重心在棒的中点，均匀球体的重心在球心，均匀圆柱的重心在轴线的中心。G4同学们在初中知识的基础上，找出图3-1-3中这些质量分布均匀的物体的重心（投影分析）图3-1-3讨论：对于非匀质物体和形状不规则的物体的重心怎样决定呢？b.非匀质物体和不规则的物体的重心，不仅与形状有关还与物体内的质量分布有关。比如：往高处叠放东西，重心不断随高度而上移。载重汽车的重心随装货多少和装载位置变化。起重机的重心随体生物的重量和高度而变化。方法：可以用悬挂法和支撑法找重心（适用于薄板）原理：拉力（或支持力）与重力是对平衡力，绳的反向延长线必过重心。演示：木圆环，不规则形状薄木板的重心。图3-1-4验证：如图3-1-4所示,用悬挂法确定重心之后，在板上固定一条细线，让其穿过重心C点，再在其重心C处拴上细绳提拉，验证薄板可以水平平衡。也可以重心C为支点，让薄板水平平衡。演示讲解：不倒翁的制作就是改变椭圆空腔的重心，增强对重心概念的印象。演示：将一段均匀的直铁丝，做成直角、四边形、圆形等不同的形状，用悬挂法寻找其重心的位置。归纳：物体的重心可在物体之上，也可在物体之外。物体的稳定程度与重心的高低及支承面的大小等有关。问题：用卡车运输一些有的轻、有的重的物体，将这些物体怎样堆放到卡车上较为合理。生：尽量将重的物体放在车的底部，整体的重心较低，行驶较安全。简单介绍一下不倒翁的原理，让学生有一种印象，为以后学习平衡的种类奠定基础。三、四种相互作用力（自学）问题：自然界中存在着哪几种相互作用，其区别是什么？1、万有引力相互作用引力相互作用是是所有物体之间都存在的一种相互作用。相互作用强度随距离增大而减小。对于通常大小的物体，它们之间的引力非常微弱，常被忽略不计。2、电磁相互作用存在于电荷之间和磁体之间，他们的本质是相同的，是同一种相互作用的不同表现。说明：引力和电磁力能在宏观世界里显示其作用。这两种力是长程力，从理论上说，它们的作用范围是无限的。但是，电磁力要比引力强得多。宏观物体之间的相互作用，除引力外，所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现。3、强相互作用和弱相互作用作用范围小，都是短程力。短程力的作用范围在原子核尺度内。强作用力只在10-15m范围内有显著作用，弱作用力的作用范围不超过10-16m。这两种力只有在原子核内部和基本粒子的相互作用中才显示出来，在宏观世界里不能觉察它们的存在。核子（质子、中子）、电子和中微子等参与弱相互作用。强相互作用是介子和重子（包括质子、中子）之间的相互作用，因为这种力将核子束缚在一起，核物理学家们把它称为核相互作用。弱相互作用的强度只有强相互作用的10－12倍。重点难点剖析1．力的概念力是物体和物体间的相互作用。一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施CC5加这个力的作用，力不能离开施力物体和受力物体而单独存在。施力物体和受力物体之间的力的作用是相互的，力的作用的相互性体现在：①施力物体和受力物体的相互性，即施力物体同时也是受力物体，受力物体同时也是施力物体；②力的大小的相互性，施力物体施加的力和受到的力大小相等；③力的方向的相互性，施力物体施加的力和受到的力方向相反。力的作用离不开物体，但相互接触的物体不一定存在力，不相互接触的物体也可能存在力。2．力的作用效果力可以使物体发生形变，即物体的形状和体积发生变化；力可以改变物体的运动状态，即改变物体的速度的大小和方向。3．力的图示（1）力的三要素：力的大小、方向和作用点叫做力的三要素。通过力的作用点，沿力的方向所做的一条直线，叫力的作用线。（2）力的图示：为了形象、直观地表示力，可以用一根带箭头的线段表示一个力的大小、方向和作用点。线段的长度表示力的大小，箭