第二節(jié) 重力
從容說
本節(jié)是在前一學過的力的一般知識的基礎上，利用這些知識研究最常見的一種力——重力．教材中先通過學生熟悉的例子使學生認識了重力的存在，然后通過學生的探究實驗，研究物體所受重力的大小跟什么因素有關．用在坐標上作圖的方法得出了重力跟質量的關系，這種做法思路簡捷．學生容易掌握，同時學會了利用數(shù)學知識解決物理問題的一種方法——圖象法．關于重力的方向，教材中首先說明用線將物體懸掛起后物體靜止時線的方向就是重力的方向，這個方向叫豎直方向，所以重力的方向是豎直向下的，并通過想想議議讓學生明白豎直向下的“下”指的是什么．通過實際的例子說明豎直向下的重力方向在實際中的應用，培養(yǎng)學生運用知識解決實際問題的習慣和能力．最后告訴學生地球吸引物體的每一部分，但物體受到的重力可以認為是集中在一個點上，這個點叫物體的重心，滲透了“等效法”．
生活中物體在重力作用下豎直下落的例子比比皆是，因此教學中應注意通過學生熟悉的例子創(chuàng)設問題情景．以觀察思考開路，培養(yǎng)學生觀察思考的能力，提高學生的學習興趣和樂于探究問題的積極性．通過探究解決本書中“力的大小跟質量關系”的重點問題，通過讓學生利用重垂線觀察窗臺、桌面是否水平，通過一系列有趣的活動利用重心的知識解釋生活中的簡單現(xiàn)象，解決力的方向及作用點的難點問題，實現(xiàn)教學目標的完成．
教學目標
一、知識目標
1．知道重力是如何產生的．
2．知道重力的大小和方向．
3．知道重心的概念．
二、能力目標
1．通過觀察和實驗，感知重力的存在，培養(yǎng)觀察思考、分析問題的能力．
2．通過探究了解重力和質量的關系．培養(yǎng)一定的實驗能力，利用數(shù)學模型解決物理問題的能力．
3．通過了解重垂線及重心的應用，培養(yǎng)應用物理知識解釋簡單生活現(xiàn)象的能力．
三、德育目標
1．通過堂上的觀察分析活動，養(yǎng)成善于觀察思考的良好學習習慣．
2．通過了解生活實際中物理知識的應用，增強學習物理、學習科學知識的興趣．
教學重點
重力的概念及重力與質量的關系G＝mg．
教學難點
重力的方向．
教學方法
探究法：通過學生的探究實驗得出重力大小與質量的關系．
觀察分析法：通過觀察分析明確重力的方向是豎直向下的，理解重心的概念．
教具準備
鉤碼、彈簧測力計、重垂線、粗細均勻的木棒、方形薄板、木球、投影儀．
時安排
1時
教學過程
一、引入新
[演示]
(1)將一只木球舉到一定的高度讓其自由落下．
(2)把一只木球斜向上拋出，觀察其運動路線．
(3)讓一只木球在講臺上沿直線運動，滾到講臺邊后落向地面，觀察其運動路線．
[師]在演示的幾種情況中，球的運動有什么共同之處呢?
[生]不論小球的運動狀態(tài)如何．它最終都落回了地面．
[師]產生這些現(xiàn)象的原因是什么呢?
[生]球運動過程中運動狀態(tài)的改變是因為受到了力的作用，球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用．
二、新教學
1．重力
[想想做做]
[師]請同學們用一根細線拴住自己的橡皮作圖12．1-1所示的實驗，說說你的感受．
[生]橡皮做圓周運動時需要用力拉著，否則就會被甩掉．
[師]無云的夜晚我們總能看到月亮，我們知道那是月亮在不停地繞著地球旋轉．是不是地球上有力在牽著月球呢?
[投影]蘋果落地和萬有引力．
[師]地球和月亮之間存在著相互吸引的力，這就是萬有引力(univcrsal graviton)．地面附近的物體也會受到地球的吸引，地面附近的物體由于地球的吸引而受到的力叫重力(gravity)．通常還把重力的大小叫做重量．
[生]木球無論怎樣運動都最終落到地面，就是受到了重力的作用．
[想想做做]
[師]地球附近的物體都會受到重力的作用，你知道重力能為我們做什么嗎?
[生]蓋大樓打地基時，就是把夯舉高釋放，夯由于受到重力而向下運動就能將地基夯實．
[生]跳水運動員走到高高的跳臺上向下跳時也是由于受到重力作用才能在完成各種動作后入水．
[生]人和各種動物是由于受到了重力的作用才能安然地在地球上生存，如果沒有重力，可能就只能像在飛船中的宇航員一樣到處漂了． ……
2．重力的大小
[師]前面的學習中同學們已經了解了力的三要素，還記得嗎?
[生]力的三要素是力的大小、方向、作用點．
[師]重力的大小怎樣確定，它和什么因素有關呢?
[探究]重力的大小跟什么因素有關．
[師]同學們可以先大膽猜想．
[生]一般看上去越大的物體越重，所以我認為重力和體積有關．
[生]我認為是和密度有關，一小塊鐵比一大團棉花要重很多，密度大的重力大．
[生]密度相同的物質，體積大時質量就大，體積相同的物體，密度大時，它的質量就大．所以我認為是質量大的物體重力大．
[師]誰知道重力用什么測量?怎樣測量?
[生]用彈簧測力計測量重力．
[生]使用彈簧測力計時要先觀察量程和分度值，如果指針沒有指零還要先進行調零，然后將被測物體掛在彈簧測力計下方，物體靜止時，根據指針的位置讀出指示的值即為被測物體的重力．
[師]同學們可以參考教材中的提示，用實驗驗證自己的想法，然后交流實驗的情況．
(學生實驗，教師巡視指導，并參與學生的活動)
[生]根據測量數(shù)據作出的重力與質量關系的圖象是一條過原點的直線．
[生]每一次測出的重力與其對應質量的比值基本上是一個不變的值，這個比值大約是9．8．
[生]實驗結果說明物體所受的重力跟它的質量成正比．
[師]我們用G表示重力，g表示重力和質量的比值，同學們實驗的結論就可以用一個公式表示．請大家自己表示出，(一名同學板演)并說明單位是什么．
[師]向學生說明g的單位可根據重力G(N)和質量m(kg)的單位得出：g＝9．8 N／kg．在使用公式G＝mg計算時，質量(m)的單位必須用kg．重力(G)的單位必須用N．粗略計算時，g的值可取10 N／kg．
[投影]
練習1．一塊鋼錠的質量是4 t，計算它所受到的重力．
練習2．質量是50 g的雞蛋，重是多少牛(取g=10 N／kg)?
練習3．根據自己的體重，估算受到的重力的大�。�
(學生練習，兩名同學板演，最后教師講評)
[師]在日常生活中，人們習慣將質量稱為重量．同學們應注意區(qū)別．
3．重力的方向
[師]同學們已經了解了一切物體在失去支持時都要落到地面，
[演示]
(1)觀察拿在手中的小球自由下落的方向．
(2)用一根線把物體懸掛起，觀察靜止時線的方向．
[師]小球受重力自由下落時的方向及懸掛的物體受重力作用使懸線下垂的方向便是重力的方向，這一方向是豎直向下的，所以重力的方向是豎直向下的．
[演示]
(1)兩條重垂線的方向．它們方向是否相同?
(2)重垂線與水平桌面的方向是否垂直?
(3)重垂線與斜面的方向是否垂直?
[生]兩條重垂線的方向平行，重垂線的方向與水平面垂直，與斜面不垂直．
[師]重力的方向總是豎直向下的，不能說垂直向下．
[師]現(xiàn)在請同學們利用重垂線檢查我們教室的墻壁是否豎直，窗臺及桌面是否水平．說說你們檢查的結果和根據．
[生]如果重垂線和墻壁是平行的，說明墻壁豎直，如果重垂線和桌面及窗臺是垂直的，則說明桌面和窗臺是水平的．
[生]建筑工人之所以用重垂線檢查所砌的墻是否豎直，就是因為重垂線的方向總是豎直向下的．
[生]我們站在地面上，腳朝下，由于重力的作用可以站得很穩(wěn)，但地球是圓形的，在我們“腳下”的人，好像腳是朝上的，他們也能站得穩(wěn)，為什么呢?
[想想議議]
[師]我們所說的“豎直向下”的“下”指的是什么方向?
[生]地球上不同地方的人或物受到的重力的方向對于他們所處的位置說都是豎直向下的．因為地球是圓形，所以地球上不同位置上的“下”實際都指向了地球的中心，因此我們所說的豎直向下的“下”指的是指向“地心”．
[生]指向地心的方向叫“向下”，背離地心的方向就應該叫做“向上”．
[師]同學們分析得非常好，正因為地球上不同地方的人們都受到地球指向地心的重力作用，所以各個地方的人們都能安然無恙地生活在地球表面．
4．重心
[師](出示一根粉筆)問：這根粉筆受不受重力的作用?
[生]地球附近的物體都會受到重力的作用，所以粉筆也受重力．
[師]將一根粉筆分成幾段后．各段粉筆受不受重力?
[生]將粉筆分成幾段后，每一小段粉筆仍然受重力作用，物體的每一部分都會受到地球的吸引作用．
[師]地球吸引物體的每一部分，但是，物體受到的重力可以看成是集中在一點，這個點叫做物體的重心(center gravity)．如何確定物體的重心呢?
[生]物體受到的重力可以認為集中在重心，所以重心就是重力的作用點，
[生]重力的作用線一定通過重心，所以可以用類似重垂線的懸掛法確定物體的重心．
[師]請同學們確定一塊方形薄板的重心，并交流自己的做法．
(學生操作，然后交流)
[生]先用細繩系住木板的一點懸掛起，沿著細繩的方向在木板上畫出一條線；再用細繩系住木板的另一個點懸掛起．按剛才的方法在木板上畫出另一條線，兩條線的交點就是這個木板的重心．
[師]物體的重心位置和物體的形狀、是否均勻有關，用懸掛法可以確定各種物體的重
心．一般均勻、外形規(guī)則的物體的重心，就是這一物體的幾何中心．(出示粗細均勻的細木棒和木球)如這兩種物體的重心在哪兒?
[生]粗細均勻的木棒的重心在木棒的中點，均勻圓木球的重心在它的球心．
[師]如將一粗細均勻的長棒從中間彎折成90°角，重心還在棒的中點嗎?重心在哪兒?
[生]彎折后重心不在棒上，重心的位置可以用懸掛法確定．
[想想議議]
[師]請同學們雙腳分開站好，大家一定能很穩(wěn)地站在地面上，如果身體的各個部位都不動，只讓你抬起一只腳，還能站穩(wěn)嗎?試一試，根據自己的體驗討論“不倒翁”為什么不倒．走鋼絲的演員為什么要握一根長桿?
(同學們試驗、討論，然后交流)
[生]如果身體不動，抬起一只腳后就站不住，要想一只腳穩(wěn)，身體就必須傾斜，身體傾斜時，人體的重心位置也會跟著移動．
[生]走鋼絲的演員的重心位置必須落在鋼絲上時才不會傾倒．
[生]人走路，腳下不穩(wěn)時會自然地伸開雙臂保持平衡，因此我覺得走鋼絲的演員手握一根長桿是為了借助加長了的手臂調整重心，保持平衡．
[生]不倒翁身體的下部有一個很重的物體，上部幾乎是空的，因此它的重心很低．將不倒翁扳倒后，重力的作用就會使它回到原的位置，所以扳不倒．
[師]類似的問題，同學們在后可以繼續(xù)展開討論．
[師]隨著我們國家“神舟”五號載人航天飛船的勝利發(fā)射與回收，我們國家的航天事業(yè)進入了一個嶄新的階段，引起了世人的矚目．相信同學們也一定希望有朝一日自己能上天攬月．請同學們在后收集有關航天的知識，閱讀書后的“科學世界”“萬有引力與航天”．
三、小結
讓學生本節(jié)學習到了哪些知識．
1．地面附近的物體，由于受到地球的吸引而受到的力叫重力，重力的施力物體是地球．
2．重力是一種常見的力，重力的大小跟物體的質量成正比，用G=mg計算大小，g＝9．8 N／kg重力的方向是豎直向下的，重力的作用點叫重心．
四、動手動腦學物理
1．略
2．略
3．解一：利用直角三角尺和重垂線．
將直角三角尺的一直角邊平放在地面上，看重垂線和直角三角尺的另一直角邊是否平行若平行，則地面水平；若不平行，則不水平．(圖一)

解二：用圖二所示自制水平器，A是刨得很光滑的平板，B是垂直固定在A上的木棒，上面刻著與木板A垂直的直線．
檢查時將水平器A放在桌面上，在刻線的上端掛一根重垂線，若重垂線與刻線重合，則說明桌面是水平的．
五、板書設計
定義：地面附近的物體由于地球的吸引力而受到力叫重力
大�。何矬w所受的重力跟它的質量成正比.G=mg=9.8N/kg
三要素： 方向：豎直向下
作用點：物體的重點



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