資源簡介

3.1《 重力與彈力》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 人教版高中物理必修第一冊（2019版） 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于人教版高中物理必修第一冊第三章“相互作用——力”的第一節，是力學知識體系的奠基性內容。教材從生活實例出發，系統介紹重力的產生、大小、方向和作用點（重心），以及彈力的形成條件、方向判斷和胡克定律。重力作為自然界中最常見的力，是學生理解受力分析的基礎；彈力則為后續學習摩擦力、牛頓定律及彈簧振子等打下關鍵基礎。本節內容強調“力是物體間的相互作用”這一核心觀念，注重模型建構（如重心、形變）與實驗探究，體現了從現象到本質、從定性到定量的認知邏輯。
學情分析
高一學生對“重物有重量”“彈簧能被拉長”有豐富的生活經驗，但對力的本質理解模糊，常將“質量”與“重力”混淆，認為“沒有接觸就不會有力”。學生雖在初中接觸過重力和彈力，但缺乏系統性和深度，尤其對重心的位置判斷、彈力的方向確定及胡克定律的定量關系掌握不牢。此外，學生在受力分析時易遺漏彈力或誤判方向。教學中需通過實驗直觀展示形變，借助生活情境深化概念理解，利用數學工具建立定量關系，逐步構建科學的“力”的認知框架。
課時教學目標
觀察現實世界
1. 能列舉生活中重力與彈力的實例，識別其作用效果（如物體下落、彈簧壓縮）。
2. 能通過實驗觀察微小形變，理解彈力產生的條件是“接觸且發生彈性形變”。
思考現實世界
1. 能運用等效替代思想理解重心概念，分析不同形狀物體的重心位置。
2. 能根據物體形變方向判斷彈力方向，掌握“壓力垂直于支持面”“拉力沿繩收縮方向”等規律。
表達現實世界
1. 能用公式G=mg計算重力大小，用F=kx表達彈力與形變量的關系。
2. 能規范畫出物體所受重力與彈力的示意圖，為受力分析奠定基礎。
科學思維與探究實踐
1. 能設計實驗探究彈簧彈力與伸長量的關系，繪制F-x圖像并得出胡克定律。
2. 能在真實情境中（如懸掛、支撐、擠壓）分析彈力的存在與方向，建立物理模型。
教學重點、難點
重點
1. 重力的三要素：大小（G=mg）、方向（豎直向下）、作用點（重心）。
2. 彈力的產生條件（接觸+彈性形變）及方向判斷方法。
難點
1. 理解“重心是重力的等效作用點”，并能分析不規則或空心物體的重心位置。
2. 判斷復雜情境中彈力的方向，尤其是接觸面為曲面或多個物體相互擠壓時。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、實驗探究法、講授法、合作學習法
教具準備
多媒體課件、彈簧測力計、不同質量鉤碼、橡皮筋、激光筆、平面鏡、玻璃瓶、海綿、小球、直尺、三角板
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入：力從何來
【5分鐘】 一、創設生活情境，引發認知思考 （一）、播放視頻片段：
展示瀑布傾瀉、蘋果落地、蹦極跳躍、撐桿跳高四個場景，畫面定格在“水向下流”“蘋果加速下落”“橡皮繩拉伸”“撐桿彎曲”等關鍵瞬間。
提問：這些現象中，是什么“東西”讓物體運動狀態發生改變？這個“東西”來自哪里？
引導語：古人說“天傾西北，故日月星辰移焉；地不滿東南，故水潦塵埃歸焉。”這是一種想象。今天，我們用科學的眼光看——是“力”在起作用。本章我們將系統學習“力”。
（二）、提出核心議題：“看不見的力，如何被感知？”
演示1：手持小球靜止，松手后小球下落。
提問：小球為什么會下落？這個“向下拉”的力是誰施加的？
演示2：將彈簧測力計掛上鉤碼，指針下移。
提問：彈簧為什么伸長？誰在“拉”它？
過渡語：力雖無形，卻可通過效果感知。今天，我們就從最常見的兩種力——重力與彈力，開始探索。 1. 觀看視頻，感知力的存在。
2. 觀察實驗現象，提出猜想。
3. 思考力的來源與作用效果。
4. 激發探究重力與彈力的興趣。
評價任務 情境理解：☆☆☆
現象觀察：☆☆☆
問題提出：☆☆☆
設計意圖 通過自然與運動場景的視覺沖擊，讓學生直觀感受力的普遍存在。以“力從何來”為驅動性問題，激發探究欲望。通過兩個簡單演示實驗，引導學生關注力的作用效果（改變運動狀態、使物體形變），為后續定義力和分析力的性質做鋪墊，實現從生活經驗到物理概念的過渡。
概念建構：重力探秘
【12分鐘】 一、定義重力，明確三要素 （一）、揭示重力本質
板書：由于地球的吸引而使物體受到的力，叫做重力（gravity）。
強調：重力的施力物體是地球，受力物體是地面附近的任何物體。
提問：重力大小與什么有關？展示不同質量的鉤碼，用彈簧測力計測量其重力。
引導學生記錄數據：m=0.1kg，G=1.0N；m=0.2kg，G=2.0N……
發現規律：G ∝ m，比值約為10 N/kg。
引出公式：G = mg，其中g為重力加速度，g≈9.8m/s ，方向豎直向下。
（二）、探究重心概念
提問：重力作用在物體的哪個點？
演示：用細線懸掛薄板狀物體（如三角形硬紙板），畫出懸線延長線；換另一點懸掛，再畫線，兩線交點即重心。
說明：重心是重力的等效作用點，形狀規則、質量分布均勻的物體，重心在幾何中心。
舉例：球體在球心，方形在對角線交點。
提問：空心球的重心在哪里？均勻圓環呢？
引導得出：仍在幾何中心，可能不在物體上。 1. 理解重力的定義與來源。
2. 觀察測量數據，發現G與m關系。
3. 掌握G=mg公式及g的取值。
4. 理解重心概念，判斷簡單物體重心。
評價任務 概念理解：☆☆☆
數據分析：☆☆☆
模型判斷：☆☆☆
設計意圖 通過實驗測量建立G與m的定量關系，強化科學探究能力。利用懸掛法直觀展示重心的確定方法，幫助學生理解“等效作用點”的抽象概念。通過反例（空心球、圓環）打破“重心必在物體上”的誤區，提升思維的嚴謹性。
實驗探究：彈力之源
【15分鐘】 一、感知形變，理解彈力條件 （一）、放大微小形變
演示“激光反射法”：將激光筆固定，光束射向貼在玻璃瓶上的小平面鏡，再反射到遠處墻面上。用手擠壓瓶身，光點明顯移動。
提問：瓶子是否發生了形變？雖然肉眼難見，但激光放大了這一變化。
結論：只要物體發生彈性形變，就會產生彈力。
板書：彈力產生的條件——①直接接觸；②發生彈性形變。
（二）、判斷彈力方向
展示多種情境：
1. 書本放在桌面上：桌面發生微小向下形變，產生向上的彈力（支持力）。
2. 小球壓在斜面上：斜面被壓縮，彈力垂直于斜面向上。
3. 繩子懸掛物體：繩子被拉長，產生沿繩向上的彈力（拉力）。
總結規律：彈力方向總是與施力物體形變方向相反，且垂直于接觸面或沿繩收縮方向。
二、探究胡克定律 （一）、設計實驗方案
提供彈簧、鉤碼、刻度尺，引導學生設計實驗：
1. 測彈簧原長L ；
2. 掛不同質量鉤碼，記錄總長L，計算伸長量x=L-L ；
3. 記錄對應彈力F=G=mg。
（二）、數據處理與規律發現
組織學生分組實驗，記錄6組數據，繪制F-x圖像。
提問：圖像形狀如何？說明F與x是什么關系？
引導得出：F-x圖像為過原點的直線，說明F∝x，即F=kx（胡克定律）。
k為勁度系數，單位N/m，反映彈簧“軟硬”程度。 1. 觀察激光實驗，感知微小形變。
2. 分析多種情境，歸納彈力方向。
3. 分組實驗，測量數據并繪圖。
4. 分析圖像，得出胡克定律。
評價任務 實驗操作：☆☆☆
方向判斷：☆☆☆
規律歸納：☆☆☆
設計意圖 通過“激光放大”實驗突破“無形變無彈力”的認知障礙，深刻理解彈力的產生機制。結合多種接觸情境歸納方向判斷方法，提升模型應用能力。通過自主探究胡克定律，經歷“提出問題—設計實驗—收集數據—分析圖像—得出結論”的完整科學過程，培養探究實踐能力。
應用深化：力的表達
【10分鐘】 一、規范畫出力的示意圖 （一）、示范重力與彈力作圖
出示例題：一個木塊靜止在水平桌面上。
引導學生分析：
1. 木塊受重力G，方向豎直向下，作用點在重心；
2. 桌面受壓發生形變，對木塊施加向上的支持力N；
3. 兩力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。
教師在黑板上規范畫出受力示意圖，標注G和N。
（二）、分析復雜情境
出示練習：小球靜止在光滑半球形碗底。
提問：小球受哪些力？彈力方向如何？
引導：碗對小球的支持力垂直于接觸面（即沿半徑指向球心）。
再出示：兩個木塊疊放，分析上下木塊所受彈力。
強調：彈力是接觸力，必須有接觸才可能有彈力。 二、計算彈力大小 （一）、應用胡克定律
例題：一彈簧原長10cm，勁度系數200N/m，掛上2kg物體后伸長多少？
解：F=G=mg=20N，由F=kx x=F/k=20/200=0.1m=10cm。
總長L=20cm。
變式：若彈簧被壓縮5cm，彈力多大？F=kx=200×0.05=10N。 1. 學習受力分析的基本步驟。
2. 判斷復雜情境中的彈力方向。
3. 規范畫出重力與彈力示意圖。
4. 應用胡克定律進行簡單計算。
評價任務 模型構建：☆☆☆
作圖規范：☆☆☆
公式應用：☆☆☆
設計意圖 通過典型例題示范，教會學生規范作圖，為后續受力分析打下堅實基礎。通過碗底小球、疊放木塊等情境，提升彈力方向判斷能力。結合胡克定律進行計算，實現從定性到定量的跨越，增強知識應用能力。
當堂檢測：技能闖關
【8分鐘】 一、基礎辨析：概念理解 （一）、出示選擇題
1. 關于重力，下列說法正確的是（ ）
A. 重力就是地球對物體的吸引力
B. 重力方向總是垂直向下
C. g=9.8N/kg表示1kg物體重9.8N
D. 重心一定在物體上
引導分析：A錯——重力是引力的一個分力；B錯——應為“豎直向下”；C正確；D錯——如圓環。
答案：C
二、綜合應用：圖像與計算 （一）、出示實驗題
某同學探究彈簧彈力與伸長量關系，得到下表數據：
F(N): 0, 2, 4, 6, 8
x(cm): 0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0
(1) 畫出F-x圖像；(2) 求勁度系數k。
引導：圖像為直線，斜率k=ΔF/Δx=2N/1cm=200N/m。 1. 獨立完成選擇題。
2. 分析選項，排除錯誤。
3. 繪制F-x圖像。
4. 計算勁度系數k。
評價任務 概念辨析：☆☆☆
圖像繪制：☆☆☆
計算準確：☆☆☆
設計意圖 通過精選練習檢測學生對重力、彈力核心概念的理解，特別是易錯點（如g的含義、重心位置）。通過實驗數據題考查圖像處理與計算能力，體現“做中學”的理念，鞏固探究成果。
課堂總結：升華認知
【2分鐘】 一、情景化總結：力的詩篇 （一）、回顧學習歷程
今天我們觸摸了兩種“看不見的力”：
重力——地球母親溫柔的懷抱，將萬物牽引；
彈力——物體間默契的回應，形變中積蓄著力量。
我們用激光看見了無形的形變，用彈簧測量了力的大小，用重心找到了力的“支點”。
（二）、升華科學哲理
泰戈爾說：“天空沒有翅膀的痕跡，但我已飛過。”力雖無形，卻留下運動的軌跡、形變的印記。愿你們學會用科學的眼睛，看見世界的“看不見”，感受物理的詩意與力量。 1. 回顧重力與彈力的核心要點。
2. 理解力的無形與可觀測性。
3. 感受物理學習的美感。
4. 樹立科學探索的信心。
評價任務 知識整合：☆☆☆
思維提升：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
設計意圖 采用“情景化+升華式”總結，將物理知識賦予詩意表達，增強課堂感染力。引用泰戈爾詩句，強調“無形之物亦有跡可循”的科學思想，引導學生超越表象，洞察本質，激發對物理學科的深層熱愛。
作業設計
一、基礎鞏固：概念與計算
1. 一個質量為5kg的物體，所受重力為多少？若將其帶到月球（g月=1.6m/s ），重力變為多少？
2. 一彈簧勁度系數為300N/m，原長15cm。當受到60N拉力時，伸長量是多少？總長度是多少？
二、能力提升：受力分析
3. 如圖所示，小球靜止在光滑斜面上，斜面傾角為30°。畫出小球所受重力與支持力的示意圖，并說明支持力方向。
4. 兩個質量分別為m =2kg、m =3kg的木塊疊放在水平地面上，分析m 和m 各自所受的彈力，并計算地面支持力大小。
三、拓展探究：生活應用
5. 查閱資料，了解生活中哪些裝置利用了胡克定律（如體重秤、減震器、圓珠筆）。選擇一種，簡述其工作原理，并估算其彈簧的勁度系數數量級。
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. G地=mg=5×9.8=49N；G月=5×1.6=8N
2. x=F/k=60/300=0.2m=20cm；L=15+20=35cm
二、能力提升
3. 重力豎直向下，支持力垂直于斜面向上
4. m 受重力G =20N、m 支持力N =20N；m 受重力G =30N、m 壓力N =20N、地面支持力N=50N
板書設計
3.1 重力與彈力
【左側】
一、重力 G
1. 來源：地球吸引
2. 大小：G=mg
3. 方向：豎直向下
4. 作用點：重心（等效點）
【右側】
二、彈力 F
1. 條件：接觸 + 彈性形變
2. 方向：與形變方向相反
→ 壓力⊥支持面，拉力沿繩
3. 大小：F=kx（胡克定律）
k：勁度系數（N/m）
教學反思
成功之處
1. 激光放大微小形變實驗效果震撼，學生深刻理解“有接觸未必有彈力，有形變才有彈力”。
2. 學生分組探究胡克定律，動手能力強，數據處理與圖像繪制能力得到鍛煉。
3. 通過懸掛法找重心，直觀生動，突破“重心必在物體上”的迷思。
不足之處
1. 部分學生在受力分析時仍遺漏支持力或誤判方向，需加強變式訓練。
2. 對“豎直向下”與“垂直向下”的區別強調不夠，個別學生仍混淆。
3. 實驗時間稍緊，部分小組未能完成全部數據采集，需優化實驗流程。

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