資源簡介

3.1《重力與重心》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 魯科版必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容選自魯科版高中物理必修第一冊第三章第一節《重力與重心》，是力學學習的起點之一。教材從生活中常見的物體下落現象引入，引導學生認識重力的存在，并通過實驗探究重力的方向和大小關系。接著介紹重力的三要素：大小、方向、作用點，進而引出重心的概念，強調其在物體平衡中的重要作用。本節內容為后續學習彈力、摩擦力以及牛頓運動定律打下基礎，在整個力學體系中具有承上啟下的地位。
學情分析
高一學生已具備一定的生活經驗，如物體自由下落、斜坡滑行等現象司空見慣，但對背后的物理本質缺乏系統認知。他們在初中階段接觸過“重力”這一概念，知道其方向豎直向下，大小G=mg，但對重力的來源、重心的確定方法及其物理意義理解不深。學生的抽象思維能力和空間想象力正在發展，對于不規則物體重心的尋找可能存在困難。因此，教學中應注重實驗觀察、情境創設與模型建構，幫助學生實現從感性認識到理性認知的過渡。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解重力的產生原因，掌握重力的大小計算公式G=mg，明確其方向始終豎直向下。
2. 理解重心的概念，能判斷常見規則物體重心的位置，并初步掌握用懸掛法測定不規則薄板重心的方法。
科學思維
1. 能通過分析生活實例和實驗現象，歸納出重力的基本特征，發展歸納與推理能力。
2. 能運用等效替代的思想理解重心的意義，建立“等效集中點”的物理模型。
科學探究
1. 經歷設計并完成“探究重力方向”和“確定物體重心”的實驗過程，提升實驗操作與數據處理能力。
2. 在小組合作中提出問題、設計方案、動手實踐、交流結論，體驗完整的科學探究流程。
科學態度與責任
1. 通過對重心在生活中應用（如塔吊、雜技）的了解，體會物理學對工程技術和社會生活的支撐作用。
2. 養成實事求是的科學態度，在實驗中尊重數據，勇于質疑，樂于合作。
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. 重心的概念及其在實際問題中的意義。
難點
1. 理解重心是重力的等效作用點，而非質量的集中點。
2. 掌握用懸掛法確定不規則物體重心的原理與操作技巧。
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
教具準備
彈簧測力計、鉤碼、細線、鐵架臺、水平儀、不規則薄木板、剪刀、圖釘、白紙、投影儀
教學環節 教師活動 學生活動
情景導入，激發興趣
【5分鐘】 一、生活現象引發思考 （一）、播放視頻：蘋果落地與宇航員漂浮
教師首先播放一段對比視頻：前半段是牛頓被蘋果砸中的經典動畫再現，蘋果自然下落；后半段切換到國際空間站內，宇航員在艙內“漂浮”，手中的筆松開后懸停不動。播放完畢后，教師提問：“同樣是物體，為什么在地球上會下落，而在太空中卻能‘飄’著？這背后隱藏著怎樣的自然之力？”引導學生回憶初中所學知識，嘗試解釋這種差異。
（二）、設疑激趣，引出主題
教師繼續追問：“我們把這種使蘋果下落的力叫做什么？它的方向如何？大小又由哪些因素決定？”鼓勵學生大膽發言，回顧已有知識。隨后教師指出：“今天我們將深入學習這個看似熟悉卻又充滿奧秘的力——重力，并進一步探討它的作用點究竟在哪里，這就是我們要研究的‘重心’。”板書課題《重力與重心》，同時在黑板左側寫下“力的三要素：大小、方向、作用點”，為后續講解做鋪墊。
（三）、聯系生活，感知重力無處不在
教師列舉多個生活實例加深印象：雨滴從云層落下、滑雪者沿雪坡下滑、建筑工人用鉛垂線檢驗墻體是否豎直、跳傘運動員打開降落傘后緩緩下降等。每舉一例都引導學生說出其中涉及的力，并強調這些運動狀態的變化都離不開重力的作用。通過豐富的現實情境，讓學生意識到重力不僅存在于下落過程中，更是影響一切地面物體行為的基礎力量。 1. 觀看視頻，思考差異原因。
2. 回憶并回答重力相關知識。
3. 舉例說明生活中的重力現象。
4. 明確本節課學習主題。
評價任務 觀察能力：☆☆☆
表達能力：☆☆☆
聯想能力：☆☆☆
設計意圖 利用強烈對比的視覺沖擊引發認知沖突，激發學生探究欲望；通過貼近生活的實例喚醒已有經驗，構建物理與生活的聯系；以“力的三要素”為主線貫穿教學，幫助學生建立系統的知識框架。
實驗探究，建構概念
【18分鐘】 一、探究重力的方向 （一）、提出問題：重力的方向到底是不是“垂直向下”？
教師拿出一個裝滿水的透明塑料瓶，在側面不同位置戳幾個小孔，打開瓶蓋時水從小孔噴出，方向各不相同。然后蓋緊瓶蓋，再打開，發現水流方向均指向地面。提問：“剛才的實驗說明了什么？重力的方向是否隨位置變化？”引導學生思考液體表面總是趨于水平的原因。
（二）、分組實驗：使用鉛垂線驗證方向
將學生分成四人小組，每組發放一根細線、一個重物（如螺母）、一把直尺和一張畫有斜線的白紙。要求學生將細線一端系住重物做成簡易鉛垂線，另一端固定在紙面某點上方，待其靜止后沿細線方向畫一條直線。然后改變固定點位置重復操作兩次，觀察三條線是否交于一點且方向一致。教師巡視指導，提醒學生確保重物不受其他外力干擾。
（三）、歸納結論：豎直向下的確切含義
各小組匯報結果后，教師總結：“無論在何處測量，重垂線的方向總是相同的——指向地心方向，我們稱之為‘豎直向下’。注意它不同于‘垂直于接觸面’，比如在斜面上，重力方向仍是豎直向下，而不是垂直于斜面向下。”配合PPT展示地球模型，標出不同位置的“豎直向下”均指向球心，強化空間概念。 二、認識重力的大小與作用點 （一）、復習重力公式G=mg，強調g的取值
教師提問：“如果一個質量為50kg的同學站在地面上，他受到的重力是多少？”引導學生寫出計算過程：G = mg = 50kg × 9.8N/kg = 490N。強調g一般取9.8N/kg，有時可近似為10N/kg，并說明g的物理意義是重力加速度，將在后續章節深入學習。
（二）、引入“作用點”問題：重力究竟作用在哪？
教師舉起一塊長方體木塊，提問：“這塊木頭受到的重力，是作用在整個體積上，還是可以簡化到某個點？”演示將其放在指尖上緩慢移動，直到找到能讓木塊保持平衡的位置。“這個點就是它的重心。”由此引出重心定義：物體各部分所受重力的合力的作用點，可用一個等效集中點來表示整個物體的重力效果。
（三）、探究規則物體重心位置
出示均勻材質的圓形薄片、正方形木板、直棒等，讓學生猜測它們的重心位置。通過實驗驗證：用細線懸掛圓片邊緣任意兩點，分別沿懸線方向在背面畫線，兩條線的交點即為重心，恰好位于幾何中心。同理驗證矩形和直棒的重心在其對角線交點或中點。得出結論：形狀規則、質量分布均勻的物體，重心在其幾何中心。 1. 分組進行鉛垂線實驗。
2. 記錄并分析實驗數據。
3. 參與討論得出方向結論。
4. 動手驗證規則物體重心。
評價任務 操作規范：☆☆☆
數據分析：☆☆☆
結論歸納：☆☆☆
設計意圖 通過自主實驗培養學生的動手能力和科學探究精神；借助直觀操作理解“豎直向下”的真實含義；從平衡實驗自然過渡到重心概念，體現知識生成的過程性；利用等效思想幫助學生建立理想化物理模型。
創新實驗，深化理解
【12分鐘】 一、挑戰難題：如何找不規則物體重心？ （一）、提出任務：尋找奇形怪狀紙板的重心
教師展示一塊剪成鳥形的硬紙板，提問：“這只‘小鳥’的重心在哪？還能靠猜嗎？”學生普遍表示難以判斷。教師順勢提出挑戰任務：“有沒有一種方法，能準確找出任意形狀薄板的重心？”引發學生思考與討論。
（二）、啟發思路：類比重心平衡原理
教師再次演示用手指托起紙板使其平衡，提示：“當物體平衡時，支撐力與重力在同一直線上。如果我們換一種方式支撐——用一根細線懸掛起來，會發生什么？”引導學生想到懸掛狀態下，重心一定在懸線的延長線上。
（三）、教授方法：雙懸掛法確定重心
教師詳細講解操作步驟：第一步，用圖釘將紙板邊緣某點A固定在墻上，使其自由下垂，在紙板背面沿懸線方向畫一條直線L ；第二步，取下紙板，換另一個非對稱點B重新懸掛，同樣畫出直線L ；第三步，兩線交點O即為重心。強調兩點必須不在同一鉛垂線上，否則無法確定唯一交點。
（四）、學生實踐：動手測定“小鳥”重心
發放材料包（含鳥形紙板、圖釘、細線、白紙），學生兩人一組進行實驗。教師巡回指導，糾正錯誤操作，如未等紙板靜止就畫線、畫線方向不準等。完成后請幾組分享成果，并將找到的重心點標記出來。 二、拓展延伸：重心的應用與穩定性 （一）、展示應用實例：塔吊與不倒翁
PPT展示塔吊工作圖片，指出其底部配重大大降低整體重心，增強抗傾覆能力；播放不倒翁搖晃卻不倒的視頻，解釋因其重心很低，偏離平衡位置后重力會產生恢復力矩。
（二）、小游戲：誰更能站穩？
邀請兩名學生背靠背站立，雙腳并攏，嘗試彎腰撿起地上的筆。多數人會因重心前移超出支撐面而失去平衡。教師解釋：“人的重心大約在腹部附近，當身體前傾時，若重心垂線超出腳掌范圍，就會摔倒。”引導學生理解支撐面與重心高度對穩定性的雙重影響。 1. 小組討論尋找重心方法。
2. 學習并操作雙懸掛法。
3. 完成不規則物體重心測定。
4. 參與小游戲理解穩定性。
評價任務 方案設計：☆☆☆
動手能力：☆☆☆
合作意識：☆☆☆
設計意圖 設置真實問題情境，驅動學生主動探究；通過“做中學”掌握核心技能；結合工程實例和趣味游戲，體現物理知識的實用價值；促進跨學科思維（如生物中人體平衡）的發展。
課堂總結，升華認知
【6分鐘】 一、結構化回顧知識點 （一）、梳理主線：重力三要素與重心
教師帶領學生回顧整節課的知識脈絡：“今天我們沿著‘力的三要素’這條主線，系統學習了重力——它的大小由G=mg決定，方向始終豎直向下指向地心，而作用點則集中于重心。我們發現，規則物體的重心在幾何中心，而不規則物體可通過懸掛法精確測定。”邊說邊完善板書，形成清晰的知識網絡。
（二）、澄清誤區：重心不是質量中心？
強調：“重心是重力的等效作用點，雖然通常與質心重合，但在非均勻引力場中二者可能不同。例如月球對地球近側海水的引力大于遠側，導致潮汐現象，此時海洋系統的重心與質心并不完全一致。”簡要拓展，激發興趣。 二、激勵性升華：物理照亮生活 （一）、引用名言，情感共鳴
“伽利略曾說：‘數學是上帝用來書寫宇宙的語言。’而我們今天所學的重力與重心，正是這門語言中最基本的詞匯之一。從牛頓樹下的沉思，到現代高樓大廈的穩固根基，再到航天器軌道的精密計算，無不閃耀著這一簡單卻又深刻規律的光芒。”
（二）、寄語未來，播種理想
“希望同學們不僅能記住G=mg這個公式，更能學會用物理的眼光觀察世界——當你看到一座橋梁、一架飛機，甚至是一個旋轉的陀螺時，都能想到背后那看不見卻無處不在的重力之手。愿你們心中都有一顆探索未知的種子，在今后的學習中不斷生長，終有一天也能揭開自然更多的奧秘！” 1. 跟隨教師回顧知識要點。
2. 理解重心與質心的區別。
3. 感受物理之美與科學精神。
4. 樹立探索自然的志向。
評價任務 知識整合：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
情感認同：☆☆☆
設計意圖 通過結構化總結強化記憶，澄清易混概念；借助名人名言和詩意語言提升課堂格調，激發學生對物理學的熱愛；以展望式結尾點燃求知熱情，實現知識傳授與價值引領的統一。
布置作業，鞏固提升
【4分鐘】 一、基礎鞏固題 （一）、完成書面練習
請同學們翻開課本第45頁，完成“自我評價”第1、2、3題：
1. 一個質量為60kg的人，其所受重力為______N。（取g=9.8N/kg）
2. 重力的方向總是_________，可以用_________來檢驗墻體是否豎直。
3. 形狀規則且質量分布均勻的物體，其重心在_________。例如，均勻圓球的重心在_________。
二、實踐探究題 （一）、家庭小實驗：自制不倒翁
利用廢舊乒乓球、橡皮泥或小石子，制作一個簡易不倒翁。要求：將重物固定在球底內部，使其重心盡可能低。測試其穩定性，并思考：如果把重物放在頂部，會發生什么？記錄你的發現，下節課分享。
（二）、觀察與思考
觀察家中或校園里的自行車、電瓶車停放時的狀態。為什么它們能穩定直立？當車輛傾斜角度過大時為什么會倒下？嘗試用本節課所學的“重心”與“支撐面”知識解釋這一現象，寫一段不少于100字的小短文。 1. 獨立完成課后習題。
2. 動手制作不倒翁。
3. 觀察生活現象并記錄。
4. 撰寫解釋性短文。
評價任務 計算準確：☆☆☆
操作認真：☆☆☆
表達清晰：☆☆☆
設計意圖 分層作業滿足不同學生需求；基礎題鞏固核心知識；實踐題增強動手能力與生活關聯；觀察寫作題促進深度思考與表達，實現從課堂走向生活的延伸。
作業設計
一、基礎鞏固題
1. 一個質量為60kg的人，其所受重力為______N。（取g=9.8N/kg）
2. 重力的方向總是_________，可以用_________來檢驗墻體是否豎直。
3. 形狀規則且質量分布均勻的物體，其重心在_________。例如，均勻圓球的重心在_________。
4. 下列關于重心的說法正確的是（ ）
　A. 重心就是物體上最重的一點
　B. 重心一定在物體內部
　C. 物體的重心位置跟物體如何放置有關
　D. 用懸掛法可以測定薄板的重心位置
二、實踐探究題
1. 利用廢舊乒乓球、橡皮泥或小石子，制作一個簡易不倒翁。要求：將重物固定在球底內部，使其重心盡可能低。測試其穩定性，并思考：如果把重物放在頂部，會發生什么？記錄你的發現，下節課分享。
2. 觀察家中或校園里的自行車、電瓶車停放時的狀態。為什么它們能穩定直立？當車輛傾斜角度過大時為什么會倒下？嘗試用本節課所學的“重心”與“支撐面”知識解釋這一現象，寫一段不少于100字的小短文。
【答案解析】
一、基礎鞏固題
1. 588N（計算過程：G = mg = 60kg × 9.8N/kg = 588N）
2. 豎直向下；鉛垂線
3. 幾何中心；球心
4. D（解析：A錯誤，重心不是最重的點；B錯誤，如圓環重心在中心空洞處；C錯誤，重心位置由物體形狀和質量分布決定，與放置方式無關）
二、實踐探究題
1. 實驗提示：底部加重后重心降低，穩定性增強；頂部加重則重心升高，極易傾倒。
2. 寫作要點：車輛直立時，重心垂線落在兩輪與地面接觸點構成的支撐面內；傾斜過大時，重心垂線超出支撐面，重力產生傾覆力矩導致摔倒。
板書設計
《重力與重心》
—— 力的三要素視角下的自然界基本力
● 重力 G
　├─ 大小：G = mg （g ≈ 9.8 N/kg）
　├─ 方向：豎直向下 → 指向地心
　└─ 作用點：重心（等效集中點）
● 重心 O
　├─ 定義：重力合力的作用點
　├─ 規則物體：幾何中心（圓心、中點、對角線交點）
　├─ 不規則物體：懸掛法（兩線交點）
　└─ 應用：塔吊配重、不倒翁、人體平衡
● 關鍵詞：等效替代｜穩定性｜支撐面｜豎直 vs 垂直
教學反思
成功之處
1. 以“蘋果落地”與“太空漂浮”的強烈對比導入，有效激發了學生的探究興趣，課堂氣氛活躍。
2. 實驗設計層次分明，從鉛垂線到懸掛法，學生在“做中學”中深刻理解了重力方向與重心測定原理。
3. 板書結構清晰，圍繞“力的三要素”展開，邏輯性強，有助于學生構建知識體系。
不足之處
1. 部分學生在懸掛法操作中畫線不夠精準，導致重心定位偏差較大，今后需加強實驗細節指導。
2. 對于“重心與質心區別”的拓展內容，部分學生理解困難，應輔以更直觀的多媒體動畫輔助說明。
3. 時間分配略顯緊張，最后的總結升華環節稍顯倉促，未能讓更多學生分享感悟。

展開更多......

收起↑