教学目标-杭州第十四中学

全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册第二节 重力教学目标一、知识目标1．知道重力是由于物体受到地球的吸引而产生的。2．知道重力的大小和方向，会用公式 G＝mg（g＝9.8N/kg）计算重力。3．知道用悬绳挂着的静止物体或用静止的水平支持物支持的物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力。4．知道重心的概念，会求质量分布均匀、形状规则的物体的重心。二、能力目标1．培养学生科学的语言表达能力。2．让学生自己动手，找不规则薄板的重心，培养学生的动手能力。3．知道等效代替是物理学中常用的一种方法。三、德育目标通过学生的动脑动手观察，培养学生观察事物、分析问题的能力。重点1．重力的大小和方向。2．重心的概念。难点1．对重心概念的理解。2．重心位置的确定。解决办法：在实验的基础上理解重力、重心及与之相关的知识。教法建议：一、有关重力大小讲解的教法建议在介绍重力时，除了明确指出：物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比，教学中还需要补充实验测量重力的方法，重力的大小可以用测力计测得，可以向学生们展示几种测力计，如弹簧测力计、牵引测力计、压力测力计等等。另外让学生区分重力、重量的概念。二、有关重力方向讲解的教法建议介绍重力方向时要明确重垂线的方向为竖直方向（不是垂直方向），重力的方向为竖直向下，与水平面相互垂直的方向为竖直方向（静止的水面为水平方向），同时也要注意：不能把重力的方向说成指向地心的方向。关于重心和质心的区分的有关内容教师可以参考扩展资料中的《重心和质心》。三、有关重心位置讲解的教法建议在讲解如何确定物体重心的位置时，可以讲解悬挂法测量均匀薄板的重心。同时让学生讨论理解。对于重心位置的确定，教师可以让学生分析身边的物体的重心的确定，如课本的重心的确定，沙漏的重心确定，另外也可以通过数学方法来计算物体的重心，如折尺的重心的确定。有些教师在讲解该部分内容的时候，往往将物体的平衡内容（教材在第四章中进行了介绍）也对学生说明，也就是重心的稳度问题，建议在讲解时要注意让学生理解研究的方法，在图片资料中我们为大家提供了双圆锥（圆锥上滚）的图片，老师可以参考使用。教学方法：实验分析法、讲练法。教学用具：弹簧秤（悬挂式、台式两种）、钩码（二人一组）、质地均匀的不规则薄板、细绳（学生准备）、木圆环、直角三角尺（教师用）、重锤线（演示用）、铁块及外表相近的铝块（均用相同颜色油漆涂饰外表）、投影仪、投影片、CAI课件。课时安排：1课时教学过程一、导入新课这里有两个物体，请同学来描述一下它们有什么不一样，最显著的不同是什么？用手掂一掂，或弹簧秤称量一下，发现它们不一样重。这里的“重”是我们的感受，或是测量的结果，这说明这两个物体受到的重力不同。Wangyun 第1页全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册日常生活中我们跳起来，总会落回地面，扔出去的东西，也都要落回地面，悬挂物体的绳子静止时总会指向地面，这都是因为在地面附近的物体都要受到重力的作用。下面我们来探讨有关重力的知识。二、新课教学（一）重力的产生学生在预习后回答：地球上的一切物体都要受到地球的吸引，所以人跳起来总会落在地上，扔出去的东西总要落回地面。这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，也叫重量。地面附近的一切物体都受到地球的吸引，所以一切物体在地面附近都受到重力。不管大小、状态、地上空中、不管受不受其它力的作用。提问：有的同学说物体的重力就是地球的吸引力，到底是不是呢？学生猜疑：有的说是，有的说不是。教师释疑：严格地说，重力并不是地球的吸引力，而是吸引力的一个分力，以后才会学到这些知识，现在知道就行了。所以说重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而不能说地球的吸引力就是物体的重力。由于两者相差很小，通常可以用重力代替吸引力的。强调：①地球上的物体都受到重力的作用，不管质量大还是小，也不论有无生命，只要在地球的引力范围之内，凡由物质组成的物体皆受到重力作用；②重力是由于地球的吸引而产生的，但重力的大小不等于地球对物体的吸引力，重力一般小于地球对物体的吸引力；③重力的施力物体是地球；④重力是非接触力；⑤与物体的运动状态、是否还受其它力作用无关，如抛向空中的物体与静止时所受重力是不变的；但与物体的质量和在不同的星球有关，如月球表面上g=1.6N/kg。【例题1】——关于重力的施力物体在空中下落的石块，除受到重力作用外，还受到一个向下的动力作用，使它下落越来越快，这说法对吗？解析：石块由于地球吸引而受到重力作用，重力就是使石块下落加快的动力，其施力体是地球。说还受到一个向下的动力是不对的。点拨：物体受到一个力的作用，必能找到施力体，否则该力是虚构不存在的。（二）重力的方向和大小1．重力的方向观察：悬挂在细绳下的物体静止时，悬线是竖直的；由静止释放的物体（粉笔头）沿竖直方向下落。分析：悬挂在细线下面的物体静止时，受重力和悬线的拉力作用，由二力平衡条件可知，重力的方向与拉力的方向在同一直线上且方向相反，所以重力的方向为沿竖直方向向下。静止释放的物体（不计空气阻力）只受到重力作用，所以物体沿力的方向加速运动，即由物体的运动方向反过来也说明了重力的方向是竖直向下的。如果有同学问“纸片飘飘落到地上，并不是竖直下落的，怎样解释？”答：飘忽不定是因为空气阻力的作用，如果没有空气阻力，纸片也是竖直落下的。以后我们还会做这个实验的。归纳：重力的方向竖直向下。指出几点：①竖直方向也叫重锤线方向，也就是指与当地的水平面垂直向下，因此，不宜把竖直方向说成“垂直”方向；②重力的方向与物体所处的位置有关。“向下”是相对于地面上的观察者来说的，对于地球另一端的观察者，其 “上”、“下”指向刚好与我们相反。2．重力的大小如何知道物体的重力大小？（1）学生回答：①用天平测出物体的质量，再根据 G=mg计算得出；②用弹簧秤测量。由二力平衡条件可知： 物体静止时对弹簧秤的拉力大小等于物体的重力，由弹簧秤的示数读出拉力的大小，也就知道物体重力的大小。（2）重力的大小可以用弹簧秤来测量（原理：二力平衡） ；实验：重力的大小跟物体的质量成正比 G＝mg（g＝9.8N/kg），粗略计算时 g可取10牛/千克。。强调：①g值在地球的不同位置取值不同，同学阅读课本内容可知，赤道上 g值最小，而两极 g值最大。一般的处理方法：在地面附近不太大的范围内，可认为 g值是恒定的。Wangyun 第2页全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册②用弹簧秤测量物体的重力时，重物必须处于静止状态或匀速直线运动状态。若挂在弹簧秤下的重物的速度是变化的，弹簧秤的示数不一定等于重力。指导阅读教材第 4页第2段：“用悬绳挂着的静止物体，用静止的水平支持物支持的物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力。 ”找出关键词并加以理解。“静止”：演示细线悬挂重物加速上升时线被拉断—重物对悬线的拉力大于重力；台秤加速下降时，示数小于物重—被称物体对支持面的压力小于重力。“竖直”悬绳（或“水平”支持物）：“等于”：只是数值上相等。重力施力物是地球，对绳的拉力（或对支持物的压力）施力者是该物体，以后还会学到其它区别。因此将“等于”二字换成“就是”二字是不妥的。【例题2】——关于重力的示意图水平地面上重 20N的小车受到与水平向右方向成 37°角、大小为 10N的人的拉力，小车还受到 15N的地面支持力和水平向左、 大小为8N的摩擦力。小车所受四个力的施力体各是什么？做出小车受力的示意图。解析：小车所受四个力的施力体分别是地球、人、地面、地面。小车受力示意图如图。点拨：做受力体的受力示意图时，代表各力矢量的有向线段，箭头方向必须符合实际；箭尾代表的作用点要在施力体上或能够移动到施力体上；线段长短代表的力大小，虽未用选定的标度准确表示，也应与实际比例近似且全图大小适中。【例题3】一个集装箱的质量是 4吨，计算它所受重力。并画出重力的图示。解：G=mg＝4000千克×10牛/千克=40000牛。答：集装箱所受重力是 40000牛。〖巩固训练〗（1）下列关于重力的说法中正确的是（ C）A．重力是物体的固有属性 B．重力的方向总是垂直于支持面C．天平不是称量物体重力的仪器 D．千克是重力的一种单位（2）如图：已知小球、物块的质量均为 m，悬绳对小球的拉力 N。物块对地面的压力（两者均处于静止状态）是 N。如果说悬绳的拉力等于重力，物块对地面的压力等于重力，这种说法对吗？（3）物体静止在水平桌面上，物体对水平桌面的压力（ B、D）A．就是物体的重力 B．大小等于物体的重力C．这压力是由于地球的吸引产生的 D．这压力是竖直向下的4）物体静止在斜面上，物体所受重力的方向如图所示，这个表示对吗？5）下列关于重力的说法中正确的是（C）A．物体只有落向地面时，才受重力作用 B．物体向上抛出时，它所受到的重力小于静止时所受的重力C．物体受到重力是由于地球对物体的吸引而产生的 D．物体落向地面时，它所受到的重力大于静止时所受的重力（三）重心1．重心的定义：个小孩用绳拉车，和一个大人用绳拉车，效果相同。粉笔合中的粉笔很多，能不能分别研究每一根粉笔所受的重力呢，这样不仅麻繁，而且没有实际的意义，这时，我们可以用一个力来代替若干个力的作用效果，而这个力的作用点我们把它叫做物体的重心。重心是物体各部分受到的重力的等效作用点。像上面两个例子中的用一个力来等效的代替若干个力的作用效果，这种方法叫等效代替，等效代替是物理学中常用的一种方法，以后还会用到。2．重心的特点：〖演示实验〗用悬挂法测出物体的重心位置。①测匀质的规则薄板甲的重心；结论：质量分布均匀的规则物体的重心，在物体的几何中心。②测质量、密度与甲相同，但形状与甲不同的乙薄板的重心；分析比较①②得出结论：物体重心的位置与物体的形状有关。③测质量分布不均匀、其它与甲相同的丙薄板的重心；分析比较①③得出结论：物体重心的位置与物体的质量分布有关。Wangyun 第3页全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册④测中空的匀质薄板丁的重心。分析比较①④得出结论：物体重心的位置不一定在物体上。归纳：物体的重心可在物体之上，也木在物体之外。1）质量分布均匀的物体，重心的位置只跟物体的形状有关。演示：均匀直棒的重心在中点；均匀三角板的重心在三条中线的交点。均匀球的重心在球心，均匀圆环重心在圆心。2）质量分布均匀的形状不规则的薄板的重心可用悬挂法找到。原理：由二力平衡条件，当悬挂物静止时所受的重力和绳的拉力是一对平衡力，在同一直线上，物体的重心一定在它们所在的直线上。再另找一点将物体悬挂，静止时细线所在直线与前一条直线的交点就是物体的重心。3）质量分布不均匀的物体，重心的位置还跟质量的分布情况有关。如：一把铁锹的重心在靠近鍬头的一侧。演示：起重机的重心，随着提升重物的质量和高度而变化—CAI课件。重心随重物质量增大而前移，随提升高度增大而上移，重心快超出支面时发出报警声。3．重心的实用意义重心的高低和支面的大小决定物体的稳定程度。计算势能，用到重心的概念。〖巩固训练〗关于物体的重心，下列说法正确的是（ ）A．重心就是物体上最重的一点 B．用软绳将一物体悬挂起来，该物体的重心一定在悬绳的延长线上C．形状规则的物体的重心，一定在它的几何中心 D．重心是物体所受重力的作用点，所以一定在物体上三、课堂小结1．重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。从本质上计，重力属于万有引力，是万有引力的一部分，不能说重力就是地球对物体的万有引力，除了在两极，重力和万有引力大小和方向都不同。2．物体在月球等其它星球上也受到星球的吸引而产生相应的重力。通常不加说明时，重力是指物体在地球上受到的重力。3．重力的方向是竖直向下的；重力的大小与物体的质量和所在位置有关： G=mg。在地面附近不太大的范围内，可认为物质（质量一定）受到的重力是恒力。 （计算表明：沿地表相距 1800m的两点，重力的方向相差不到 1′。）4．重力大小与物体的质量和所在的位置有关，地理位置改变时，物体质量不变，但所受的重力略有不同，一般在地天附近不太大的范围内，可认为受到的重力是恒定的。5．重心是重力和作用点，重心不一定在物体上，重心位置与物体质量分布和形状有关。四、作业与思考1．课本P5练习一（3）2．用一个手指支持铅笔的一端使铅笔直立而不倒不易做到，而把铅笔换成一根教鞭，小头立在手指上，就比较容易做到使其不倒，你知道其中的道理吗？去查一查有关资料。3．一根质量分布均匀的直铜棒，它的重心在什么地方？水平放置、竖直放置和倾斜放置时，它的重心位置是否相同？为什么？如果把铜棒变成弧形，它的重心是否改变，为什么？五、说明1．重力及其三要素在初中已经学过，从知识上讲，本节内容很容易掌握，属于复习性质的课，也可以安排学生自学。2．重心概念的建立，渗透了 “等效代换”的物理方法，对于以后学习 “力的合成、分解 ”等有着十分重要的意义。3．注意指导学习阅读教材。请学生自己找出课文中的关键词，并加以讨论，加深理解。使学生从一开始就注意到如何阅读教材，逐渐养成认真读书的好习惯。4．这节课在教学思路上应注意知识的接受要循序渐进，只在初中学习的基础上加以扩展和深化，并把以后要用到有关重力的知识点了一下，为以后学生接受知识的路铺的平缓些。扩展资料“重量”的定义关于重量，可以这样说，人们对重量的熟悉程度要强于对质量的熟悉程度。 但长期以来，由于重量的定义也具有多种表述，结果在物理学等方面，使重量这个概念变得含混不清。综观现行的物理教材和参考书，关于重量的定义亦有多种表述。第一种为： “重量是一种力，它是由地球吸引而产生的，是使物体产生重力加速度的原因。 ”第二种为：“重量就是重力。 ”第三种为：“重量是物体对水平支持物的压力或物体对竖直悬挂绳子的拉力。 ”第四种为：“重量就是重力的大小。 ”以上重量的第一、第二、第三种表述都给重量赋予了力的含义。但第一、第二种表述说明重量的力性属万有引力，而第三种表述说明重量的力性属弹性力；重量的第四种表述扬弃了重量的力性，它既保留了重量和重力的数量关系，又克服了重量作Wangyun 第4页全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册为一种力所带来的缺陷和麻烦（指与引力、重力相混淆）。重量既然作为重力的量度，就能用弹簧秤直接来测得物体所受的重力大小。物体重量的多种定义，哪一种好些？这问题历来是有争论的。但是，由于定义本来是人为的，是为了便于解释问题而指出的，重要的是，若采用某一种表述作定义，那么，有关的现象就应当用这个定义所规定的含义去解释，不能前后矛盾。现行中学物理采用“重量就是重力”的定义，尽管如此，但是习惯上只说 “重力的分解”，而不说“重量的分解”；只说“物体有重量”，而不说“物体有重力”；只说“重力加速度”而不说“重量加速度”。从以上重量定义的多种表述可以看出，重量仅在物理学上就已含有多重意义了，若考虑到重量一词在日常生活中的运用，其含义就更多了。譬如，日常生活中，我们购买粮食、水果等物品时，常说它们的重量是多少克或多少公斤，这里说的重量实际上是质量。因为售货员使用的台秤或杆秤，跟天平一样，都属于杠杆类量具，只能测量物体的质量。另外，公斤和克都是质量的单位。重量术语的多重意义，给教学、科研、图书出版以及国际交往等带来很多不便。事实上，质量、万有引力、重力及物体作用在支撑物上的力，各自都有明确的定义和名称。直接利用这些概念完全可以很好地分析和解决有关问题。在此情形下，保留“重量”概念已无实际意义。国际计量大会早就建议在科学术语中取消重量一词，而把日常生活中的重量看作是质量的别名。世界上已有80多个国家接受国际计量大会的建议。国际计量大会已在近年通过规定，重量这一名称，今后不再具有力的含义，重量是质量的别名。千克是质量单位的名称 ——公斤的别名。1984年4月27日国务院发布的《中华人民共和国法定计量单位使用方法》也接受国际计量大会通过的上述规定。 今后凡在指力的场合， “重量”应改成“重力”。在科学技术领域中最好不采用 “重量”一词。当然，在日常生活中仍可采用 “重量”一词，但注意，它只是 “质量”一词的同义词。重力的定义重力是力学中最重要、最基本的概念之一。但是，国内外各种课本及参考书对重力概念的定义不尽一致，目前对重力的定义大致有以下三类。第一类定义：“地球对物体的引力称重力 ”。“重力就是由于地球吸引而使物体受到的力 ”。第二类定义：“地球对其附近物体吸引的力是重力 ”。“地球对地球表面附近物体的引力称重力 ”。第三类定义：“质点以线悬挂并相对于地球静止时，质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下，其大小在数值上等于质点对悬线的拉力”。“实际上，重力就是悬线对质点拉力的平衡力”。“物体在地球表面附近自由下落时，有一竖直方向的重力加速度g，产生此重力加速度的力称为重力”。第一类定义很明确，重力就是指地球对物体的万有引力。重力即是力，就是矢量，其方向就是地球对物体引力的方向，即指向地球中心。按这类定义，重力就成了引力的同义词。其实，这类定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义。第二类定义的共同特点是有 “表面”、“附近”此类限制性词。这些 “表面”、“附近”表达着怎样的意思呢？如只是一个区域性概念的话，那就是说只有地球表面附近的引力才称重力，除此以外，就只称引力，不再称重力了；另外，到底距地球表面多远才不算“表面”、“附近”呢？可见，第二类重力定义给读者的概念是模糊的、不确切的。第三类定义分别从静力学形式和动力学形式给出了重力的 “操作性定义”，并暗示了重力不是纯地球引力，而是把地球自转影响考虑在内的地球引力和物体随地球绕地轴转动所受的向心力之差。 这类定义美中不足的是未能明确表达出重力的主要本质，即 “地球引力”这一本质因素。综上所述，以上三类关于重力的定义都不够确切。重力的比较确切的定义是： “随地球一起转动的物体，所表现出的、所受地球的引力，称物体的重力。 ”根据这种定义，重力概念的内涵有：1）重力的本质来源是地球的引力。2）重力是一个表观的概念，是物体随地球一起转动时受到地球的视在的引力。3）重力等于物体受地球的引力和随地球绕轴转动所需向心力的矢量差。为了能对重力的大小、方向有一个较直观、明确的认识，下面以地球表面的物体为例加以说明。设地球是均匀球体，其自转角速度为 ω，则处于地球上 P点的物体受到地球的引力为 F，随地球自转所需的向心力为 f，f是F的一个分力。根据我们关于重力的定义， F的另一个分力 G就是所论物体的重力（见图）。从图示可见，物体重力 G确是引力 F与向心力f的矢量差，其方向一般并不指向地球中心，而偏离一个小角度 θ，指向平常所说的竖直方向。平常我们所说物体的自由落体加速度，就是在重力的作用下产生的，所以，这加速度又称重力加速度，方向当然也不严格指向他心。 至于重力的大小，一方面可用弹簧秤测定， 另一方面可根据图示计算得： G GmM m 2Rcos2 。0 R2式中R是地球半径，φ为物体所在处的纬度， M为地球质量，m为物体质量，G0为引力常量。Wangyun 第5页全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册由上式可看出，在赤道处，φ=0，G最小，与G0mM3.5×10-3mM2相差的百分比约为；在两极处，GG02，G最大；在RR其他纬度处，G介于两者之间。重心一个物体的各个部分都受到地球对它们的作用力，这些力的合力就是物体的重力，这些合力的作用点就叫物体的重心。质量分布均匀、形状规则物体的重心位置就在物体的几何中心处，如均匀球体的重心在它的球心。质量分布不均匀物体的重心位置除了跟它的形状有关外，还与它的质量分布情况有关，例如载重汽车的重心随着载重重物质量和高度而变化。一个物体的重心与物体的放置位置和运动状态无关；重心的位置也不一定在物体上，例如质量分布均匀圆环的重心位于圆环的圆心处。用实验──悬挂法可以找出质量不均匀或形状不规则薄板的重心：将薄板悬挂，并使其平衡，这时重力的作用点一定在悬线方向上，再换一个悬挂点，新的悬线也一定通过重心，前后两线的交点就是重心的位置。重心位置还可以利用转动平衡条件通过计算来求得，如折尺的重心计算。探究活动课题1题目：采用悬挂法求得物体重心位置内容：采用悬挂法得到某一不规则形状（质量分布不均匀）薄板的重心位置。写出实验报告。课题2：题目：用计算法求解某些物体的重心内容：参考“探究活动”中所给的“质心与重心的求解 ”内容，对一些特殊形状物体的重心进行计算求解，利用初中所学的杠杆原理分析，写出专题性小论文。1．求下列各物体的质心位置。（1）如图（a）所示，有一串珍珠，每颗间距均为 a，共n颗，其质量依次为 m，2m，3m⋯⋯，nm。2）如图（b）所示，质量分布均匀的三角板。3）如图（c）所示，匀质圆板，被挖去的小圆与大圆内切。解题思路：（1）以悬挂点原点，竖直向下为x轴正方向，应用坐标法有：xcam2a2mnanmma(1222n2)2n1a。m(12n)m2mnm3（2）把ABC分成与AB边平行的几份，如图，当n→∞时，每一份的质心都在其中点上，则ABC质心定在AB边中线CD上，同理也在BC边中线A