第四节重力势能|第四节重力 教案二

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重点、难点分析

1．重力

重力的概念比较复杂，而且比较抽象．由于学生在日常生活中对重力有一些模糊的认识，而且有些认识是不科学的，例如有的学生认为重力是物体自己施加的，这样给教学造成一定的困难．因而在进行“重力”这部分内容的教学时应从以下几个方面分层次进行．

（1）从观察入手，手中的物体离开手以后竖直下落，而且速度越来越快；向上抛出的小球在上升过程中速度越来越慢，升高到一定高度改变运动方向向下降落．

（2）分析思考，物体下落速度越来越快，向上抛出的物体速度越来越慢，物体升高到一定高度改变运动方向，都是物体的运动状态发生了改变，由于力可以改变物体的运动状态，说明物体受到了力的作用．

（3）物体下降时速度越来越快，向上抛出时越来越慢，升高到一定高度改变了运动方向，说明物体受到了向下的力．

（4）有受力物体必然有施力物体，这个施力物体就是地球，是由于地球的吸引而使物体受到了力．由此得出重力的概念．

2．重力的方向竖直向下

关于重力的方向，在学生中易出现两个错误说法：一是把竖直向下说成垂直向下，或者误认为与接触面垂直．由于学生对放在斜面上的物体可以沿斜面下滑有感性认识，因此认为这时重力的方向是沿斜面向下的，为了解决上述学生中的问题，建议在教学中采取以下方法．

（1）认真观察物体自由下落的方向，悬挂物体的线自由下垂的方向，然后向学生明确，这个方向被人们称为竖直方向，所以重力的方向竖直向下．

（2）从数学知识可以知道，垂直是两条线、两个平面，或者是线与平面之间的位置关系，但是重垂线的方向与水平桌面垂直、与斜面不垂直，因此讲垂直向下或者讲与接触面垂直是错误的．

3．重心

重力在物体上的作用点，叫做物体的重心，当一个物体的几何形状及质量分布不发生改变时，它的重心位置相对物体来说也是确定的，并不随物体放置的位置改变而改变．但如果形状发生了变化，其重心位置一般也将发生改变，如一个人在运动时其重心位置就会不断发生变化．

分布均匀，形状规则的物体其重心在其几何中心，如球形，正方体，圆柱体等．

重心的位置不一定都在物体上，例如一个圆环其重心就不在环上，而在圆心上．

对于不规则的物体，其重心可以采用悬挂法来确定．

师生互动活动设计

1．观察手中的物体离开手后自由下落，向上抛出的物体速度越来越慢最后改变方向自由下落，通过分析这些现象得出重力的概念．

2．通过实验得出重力与质量的关系
3．通过观察、分析、讨论认识重力的方向是竖直向下的．

4．小实验，确定重心的位置．

课时安排 1课时

教具学具准备 重垂线、弹簧秤、钩码

教学设计示例

（一）导入  新课

实验一：教师将小球放在手中，松开手，请同学们观察松开手以后小球如何运动？它的运动状态变了没有？为什么会发生这些现象？

教师进行实验，反复几次，然后请同学回答上述问题．

小球下落，它的速度越来越快，它的运动状态发生了变化．由于力可以改变物体的运动状态，可见小球受到了力的作用．

在教师的引导下，由学生回答出“力的方向是向下的．”

实验二：教师向上抛出一个小球，请同学们认真观察小球整个运动过程中的情况．

教师进行实验，反复几次，请同学叙述观察到的现象．

提问：为什么小球在抛出以后运动的速度越来越慢，为什么小球会改变运动方向？

在学生回答的基础上指出：以上现象都说明小球受到了一个向下的力，一个物体受到力的作用，一定有另外的物体对它施加这种作用．抛出小球以后、小球向上运动，速度越来越慢．上升到一定高度改变运动方向，向下运动，而且速度越来越快．产生上述现象的原因是由于小球受到了地球的吸引而受到了力．这个力我们叫它重力．

（二）新课教学

1．重力的方向

老师：放在讲桌上的粉笔盒、板擦，同学们课桌上放的书、铅笔盒，以及桌子、椅子，包括我们自己在内受不受重力？

［学生］都受到重力．

［老师］重力的施力物体是谁？

［学生］是地球．

［老师］在地面附近有没有不受重力的物体？

［学生］没有．

［老师］请同学们看一下，在铁架台的横杆上用线挂着几个物体，有重锤、有砝码．悬挂物体的线自由下垂的方向，刚才我们看到的小球自由落下的方向，一致不一致？

［学生］这些方向都是一样的．

我们把这个方向叫竖直向下，所以重力的方向是竖直向下的．

2．重力的大小

日常生活经验告诉我们，重力是有大小的，这里有两个金属球，一个大一个小，我们请一位同学到前面来把这两个金属球放在手心感觉一下．

请一位同学到前边来拿起金属球．

［老师］这两个金属球哪个质量大？

［学生］大金属球．

［老师］根据你日常生活中的经验，哪个金属球的重力大？

［学生］大球．

［老师］金属球的重力和它的质量是什么关系？

［学生］质量越大的金属球，它的重力也越大．

［老师］回答的很对，但这只是一个定性的结论，下面我们定量的研究这个问题．在研究这个问题之前我们先要明确一下，物体所受重力的大小可以用弹簧秤来测量，（把大小两个金属球用胶条固定两根小线，并挂在两个弹簧秤上）大金属球弹簧秤示数大，挂小金属球的弹簧秤示数小，弹簧秤的读数就等于物体的重力．我们每个同学的课桌上有一个弹簧秤和3个100g的钩码，请同学们分别测出100g、200g、300g的钩码所受的重力，并计算出重力跟质量的比值，把测量值和计算结果填在教材P96的表格中．下面开始实验．

实验过程中教师在同学中巡视，进行指导，了解实验情况，实验结束后请同学说出自己测出的三次重力值和物体的重力与它的质量的比值，将学生测得的值写在黑板上．由于弹簧秤不十分精确以及测量中不可避免的误差，计算出的比值不会正好等于9.8N／kg．应要求学生实事求是的说出自己的测量值，教师引导学生分析数值不准确的原因．

大量的实验和我们日常生活中的经验都告诉我们，质量增大几倍，重力也增大几倍、物体的重力与质量成正比，它们的比值是9.8N/kg，如果用G表示重力，m表示质量，g表示9.8N/kg，那么重力与质量的关系可以写成如下表达式 ．

请同学考虑一下g=9.8N/kg，它的物理意义是什么？

质量是1kg的物体，受到的重力是9.8N．（这个结论如果学生一时说不出，教师应通过对实验结果的分析逐步进行引导）

利用这个公式，我们可以已知质量计算出物体的重力，也可以已知重力求出物体的质

量．但计算中要注意质量的单位用千克，计算出重力的单位是牛．下面请同学们计算一下，质量是450g的物体重力是多少？

学生练习，教师巡视，练习结束后请学生说出计算过程，教师将学生回答内容写在黑板上，最后形成正确解题过程的板书．

例题 质量是450g的物体受到的重力是多少？

已知
求 G＝？

解

答 物体受到的重力是4.41N．

4．重心

请同学们把直尺、钢笔、铅笔放在手指上并且让它们能静止不动．

学生进行小实验，实验结束后教师提问．

是不是随便怎么放，直尺、钢笔等物品都可以在手指上静止不动．

不是，对每一样东西总是有一个固定的位置．

这个实验告诉我们，物体受到的重力可以看成集中在一个点上，如果这个点正好在手指中间的位置，物体就可以不掉下来，这点是重力在物体上的作用点，我们叫它重心．

老师：刚才实验中同学们是否注意到，直尺重心的位置与钢笔、圆珠笔等物体重心的位置有什么不同，没注意的同学可以再试一下．

［学生］直尺重心的位置正好在中间的位置，钢笔、圆珠笔就不在中间．

［老师］同学们观察的很好，这说明物体重心的位置与物体的形状，材料是否均匀有关．

外形规则，密度均匀的物体的重心就在它的几何中心，如球心、圆心、正方形对角线的交点．

现在同学们的课桌上都有两块不规则的纸板，大家能不能想一个办法，迅速、准确的找到它重心的位置．

组织学生讨论，最后引导大家利用重力的方向竖直向下这一物理规律，利用几何中两条

直线相交确定一个点的数学规律归纳出用吊线法来确定不规则物体重心的位置．

（三）总结、扩展

今天我们研究了重力，实际研究了两个问题，首先，我们研究了什么是重力，重力的概念比较复杂，初中只能作一般的了解．17世纪末，英国科学家牛顿在前人研究的基础上发现，任何两个物体之间都存在引力，引力的大小与两个物体质量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，这个引力称之为万有引力，地球与物体之间的万有引力就是一般我们所说的地球引力，但是一般地说重力并不等于地球引力，所以我们的教材中在讲重力时只说“物体由于地球吸引而受到的力叫做重力”，并没讲重力就是地球的吸引力，也没有给出重力的定义．由于这个问题比较复杂，今后到高中还要作进一步研究．今天研究的第二个问题是重力的三要素，即重力大小的计算、重力的方向、重力的作用点．这三个问题对于今后学习物理十分重要，因此一定要掌握．

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