相互作用教案

第三章《相互作用》
一．本章概述
力是贯穿整个高中物理学的一根纽带，是初中物理向高中物理过渡的一块基石，所以本章的教学是很重要的．
本章教学内容包括力的概念，三种常见力，力的合成与力的分解．
力的概念部分又可由力的定义，力的作用效果，力的图示，力的测量和单位，力的分类组成，通过力的概念的教学，使学生对有一个明确的认识．三种常见得力为重力，弹力，摩擦力，这三种常见的力在力学中有很重要的地位，教学中多结合实例分析这几种力产生的条件，方向，加深对力的认识，为后面学习打下坚实的基础．
本章的重点是三种常见力，难点是力的合成与力的分解，教学中要认真设计做好实验，解决重点问题，突破点，充分利用多媒体课件，引导学生分析，综合，提高学习效率，培养学生学习物理的兴趣．
二．课时分配建议
第一单元1重力自然界的基本相互作用（2学时）
2弹力（1学时）
3摩擦力（3学时）第二单元4力的合成（1学时）
5力的分解（1学时）
第一课时
课题：3.1 力和力的图示
教学目标：
（一）知识和能力目标
1．知道力是物体对物体的相互作用，力不能单独存在，一定存在受力物体和施力物体．2．知道力的三要素，力的单位．
3．知道力是一个有方向的量．
4．会画力的图示．知道形象描述抽象的物理概念的方法．
5．知道力作用效果，知道力的名称可按力的性质和力的效果来命名．
（二）情感目标
1．通过分析力是物体对物体的相互作用，渗透辨证唯物主义观点．
2．通过对力的图示的学习，使学生享受到物理图象的形式美．
（三）过程和方法
1．以分组实验的形式，让学生去动手，教师应引导，归纳出一般的规律．
2．学生通过实验，观察与思考，进行归纳和总结．
重点：准确把握“力是物体间的相互作用”的概念，了解力的相互性，同时性及方向性．
难点：力的图示
教学方法：讲授法，实验归纳法，电教法
教学过程：
一、引入新课
自然界的物体是独立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用．正是由于这些相互作用．物体在形状，运动状态以及其他肉眼不能察觉的许多方面发生变化．在物理学中，物体间的相互作用抽象为一个概念：力．
初中已学过一部分力的概念，本节课我们再来研究它（板书：2.1 力）
二、新课教学
（一）力
[教师]请学生举例说明哪些现象涉及到了力？（如课本上足球，弹簧等）分析得到：（且板书）
1．力的定义
2．力的作用效果：力不能离开物体而单独存在；力是相互的
3．施力物体，受力物体
[提问] 脚踢足球，足球被踢脚感到痛为什么，哪个是受力物体？
得出：4受力物体同时也是施力物体
[提问] 物体间要有力的作用，一定要接触吗？
得出：5物体间不接触也可以产生力
[提问] 如何来表示一个力？（板书：（二）力的图示）
（二）力的图示（初中学过）
[设问]同学回忆要表示一个力，首先要知道力的大小，如何测量呢？力的三要素是什么？1．力的三要素：大小，方向，作用点
（1）大小——由测力计（弹簧秤）测
（2）力是矢量
（3）作用点在物体上
2．表示一个力应把力的三要素表示出来
方法一：语言叙述
方法二：力的图示
方法三：力的示意图
3．力的图示
（1）定义：在物理学上表述一个力时，用一根带箭头的线段来形象地描述一个力：长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭头（或箭尾）表示力的作用点．
（2）步骤：a.选取合适的标度b.从作用点开始沿力的方向画一线段，线段的长度按选定的标度与力的大小画出c.在线段的末端加箭头表示力的方向（注意：箭头的长度包含在长度之中，箭头不能画在线段的中段）d.画同一物体所受各力的图示中，标度应统一．
（3）强调：a.标度适当b.箭头位置c.标力的大小d.区别图示法和示意图
[举例]：一物体受到与水平方向成30°角大小为F=24N的拉力的图示．（让3位学生板书）
（三）力的种类
[提问]前面讨论力时举的例子请补充说明力的名称（教师板书，有意识分成两路）
按性质分：重力，弹力，摩擦力，电磁力，分子力
按效果分：拉力，压力，支持力，阻力，动力
[提问]浮力是什么力？（效果力）
（四）四种基本相互作用
1．万有引力2．电磁相互作用3．强相互作用4．弱相互作用
带学生阅读课本56到57页
三．小结后课堂练习（附后）
四、布置作业
课堂作业：课本57页，第2题
第二课时
课题：重力
教学目标：
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计算重力。

3．知道用悬绳悬挂着的静止物体或用静止的水平面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
5．培养学生科学的语言表达能力。

6．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
7．知道等效代替是物理学中常用到的一种方法
教学重点：重力大小，重力方向和重心
教学难点：重心概念的理解及重心位置的确定
教学方法：实验分析法，讲练法
教具：弹簧秤，钩码，质地均匀的不规则薄板，细绳，直角三角尺，重锤线
教学过程：
一．创设情境，激趣引入
1．苹果熟了坠地；一江春水向东流；
如你向上跳起后最终会怎样？粉笔头静止释放竖直下落。

这是为什么呢？
[学生]物体受到重力作用
[教师]这一节课我们一起来深入研究重力（板书课题：3.1.2 重力）
二．自主，合作，探究。

初中已经学过重力的知识引导学生自主归纳：
1．重力产生原因：由于地球吸引
（施力物体：地球；受力物体不一定与地面接触）
2．重力定义：由于地球吸引而使物体受到的力叫重力，也叫重量。

（不管在什么状态下，一切物体都受到重力）
3．重力方向：总是竖直向下。

（注意：不能说成“垂直向下”教师可略加说明为什么）[提问]你能否用实验来验证重力的方向是竖直向下的？（启发学生设计实验并演示）方案一：由静止下落的物体沿竖直方向下落
方案二：悬挂在细线下的物体静止时，悬线是竖直的
上述方案为什么能说明？（引导学生参与活动）
[提问]如何知道一个物体受重力多大呢？（板书：4。

重力的大小）（引导学生设计方案）4．重力的大小[学生答：G=mg]
方案一：（1）公式法G=mg 用天平测物体的质量，代入公式G=mg，求解。

G=9.8m/s2或10m/s2
方案二：（2）测量法：用弹簧秤来测。

原理：二力平衡（设问：怎样测量？）
[教师演示]：①弹簧秤水平拉物体（学生肯定说不对，竖直拉）
②加速向上拉（读数增大大于G）
[教师点拨]测力时，物体竖直静止或匀速时，弹簧秤读
数等于重力[注意：拉力就是重力（错）]
同样，压力等于重力，有什么条件？ （3）重力大小不一定等于地球对物体的引力
地球上同一地方：一个物体受到的重力与其是否与地面接触，运动的性质，运动的方向无关，认为是大小恒定的力。

地球不同的地方：同一物体所受重力大小略有差异。

5．重力的作用点——重心
[教师设问]一个物体的各部分都要受到重力，重力作用点也不同。

这样研究重力将无法下
手，是否可以把物体各部分所受重力合起来，等效为一个总重力？如果可以，
这个重力的作用点在哪里？是不是一定在物体上呢？又怎么来确定呢？
[教师演示]1．一规则的均匀物体 猜想：在物体上且在几何中心
2．一不规则的均匀物体 猜想：定性分析，不在物体上。

怎么确定呢？ （悬挂法：看课本55页，做一做）
[师生总结]1．重心是各部分重力作用点的等效作用点，其位置由物体的形状和质量分布决
定 。

（等效法）
2．重心不一定在物体上，
a ．分布均匀，形状规则，重心在几何中心上
b ．分布不均匀或形状不规则的要具体确定
3．薄板悬挂法： 原理：二力平衡
4．应用：不倒翁，引水鸟，装载货物
第三课时
课题：3．2弹力
教学目标：
1．知道形变的概念
2．知道什么是弹力
3．知道弹力产生的条件
4．知道压力，支持力，绳的拉力都是弹力，能用力的图示（或示意图）中正确画出他们的方向
5．知道形变越大，弹力越大，知道弹簧的弹力跟弹簧伸长（或缩短）的长度成正比。

6．通过在实际问题中确定力的方向，培养学生的观察能力和分析能力
7．从任何物体都能发生形变入手，培养学生实事求是的世界观
教学重点：弹力产生的条件及方向的判断
教学难点：对弹力有无和弹力方向的判断
教学方法：讲练法，实验演示法，讨论法
教具：弹簧，竹棍，小车，海绵，弹簧秤，微小形变演示仪，瓶塞上插有细管的截面为椭圆形大玻璃瓶（内有红墨水）
教学过程：
一．创设情景，激趣引入
[老师]在运动场上，撑杆跳高运动员要用到撑杆，同学们，能回答出这样做的目的吗？[学生]这样做是为了利用它们形变时产生的弹力。

[老师]那么什么是形变？什么是弹力？弹力是如何产生的？本节课我们就来研究这个问题。

二．自主，合作，探究。

（一）形变，弹性形变
[演示1] 1．弯曲的细竹棍将桌上的盒子推开。

2．拉长（或压缩）的弹簧使小车运动
3．橡皮筋提起一重物
4．塑料薄板支撑一重物
[诱思导学]上述实验中的细竹棍，弹簧，橡皮筋塑料薄板有什么共同特点？形状发生变化[教师总结]物体的形状或体积的改变，叫做形变
[诱思导学]任何物体都能发生形变吗？
[演示2]在大桌子上放两个平面镜M和N，用一个激光器发出一束光依次被两面镜子反射后到一个刻度尺上，形成一个光点。

用力压桌面，由于桌面形变使镜子倾斜，光点在刻度尺上有明显的移动。

[演示3]大玻璃瓶装满水，瓶口用中间插有细管的瓶塞塞紧，用手按压玻璃瓶，细管中的水面发生变化。

[教师点拨]任何物体都在力的作用下能发生形变，只是形变的明显程度不一样
[思路点拨]从实验可知，坚硬物体在外力作用下也发生微小形变，只是肉眼直接观察不容易发现。

外力较大时，塑料尺回折断，外力撤去时也不会恢复原状，本节主要研究撤去外
力后能恢复形状的弹性形变。

（二）弹力的产生条件
[思考提问] 弹力是怎样产生的?
[分析] 在演示实验1中，发生形变的物体由于恢复原状，对跟它接触的物体会产生的作用，这就是
弹力产生的原因．
[思考提问] 是否物体发生形变后都能恢复原来的形状?
[回答] 不是，如变形的橡皮泥就不能恢复．
[教师总结] 中学阶段我们只研究能够恢复原状的弹性形
变，以下均简称形变
[诱思导学] 是否接触的物体间就一定存在弹力?
[分析] 弹力产生的条件是：(1)直接接触；(2)形变，相互接触的
物体间是否存在弹力，这还要取决于是否存在形变，如图1—3—1所示中斜面与球之间虽接触但无形变，此情况弹力有无，可采用把斜面移开的方法，看物体的平衡是否被破坏来判断．
[学以致用] 图1—3—2(甲)所示一竖直悬绳悬挂一
球静止于斜面上，试分析小球是否受到斜面的弹力?
[思路点拨] 假设斜面体被向右移走，则由于球仍能
保持原来静止状态，可知斜面体虽与球接触，但之
间无弹力．
讨论：若图变为图1—3—2(乙)仍静止呢?
答案甲图无弹力，变为乙图后有弹力．
（三）弹力的方向
[诱思导学] 弹力可产生哪几种效果力?其方向有何规律?
[教师演示4] 在一重物下底部粘一层海绵，将此重物放在另一水平放置的海绵块上，如图1—3—3所示，观察两海绵的形状变化情况．
[合作研讨或交流] 两接触的物体同时发生形变，两物体均受到弹力作用，重物由于发生形变要恢复原状，对海绵块产生垂直其表面向下的弹力F：，这就是压力；海绵块由于发生形变要恢复原状，对重物产生垂直重物表面向上的弹力F2，这就是支持力．
[提问]弹力的产生条件，方向清楚了，那么弹力的大小怎么计算呢？一般弹力计算没有具体公式，要通过受力分析。

而弹簧的弹力可由胡克定律计算。

（四）胡克定律F=kX
师生共同阅读课本59页，强调：①弹性限度②X的含义：形变量伸长量或压缩量四．板书设计
（一）形变：
1．概念：物体的形状和体积的改变
2．特点：①任何物体都能发生形变②有的形变明显，有的形变极其微小
3．分类①按形式分：拉伸（或压缩）形变，弯曲形变，扭转形变
②按效果分：弹性形变，非弹性形变
（二）弹力：
1．概念：发生形变的物体由于要恢复原状，对跟它接触的物体间产生的力 2．产生条件：①直接接触②发生形变
3．方向：①压力的方向垂直支持面指向被压物体
②支持力的方向垂直支持面指向被支持的物体
③绳的拉力的方向总是沿着绳指向绳子收缩的方向
4．大小：①形变越大，弹力越大
②形变消失，弹力也随之消失
③弹簧弹力计算：胡克定律：F=KX
五．课堂练习（附后）
六．布置作业
课本60页第4题
第三节摩擦力
学习目标：
（1）知道滑动摩擦力产生的条件，会判断滑动摩擦力的方向
（2）知道滑动摩擦力的大小跟什么有关，知道滑动摩擦力跟压力成正比
（3）知道静摩擦力产生的条件，会判断静摩擦力的方向，知道最大静摩擦力的概念
学习重点：会用公式计算滑动摩擦力的大小，能在具体的问题中判断静摩擦力的大小
学习难点：摩擦力方向的判断
学习过程：
引入
摩擦力排队参考答案：
一是静摩擦力是个变力，它可以很大（大于滑动摩擦力），也可以很小（小于滚动摩擦），所以摩擦三兄弟的队不好排。

二是压力和摩擦力之间存在着制约关系，压力不存在的地方，摩擦力是不会产生的，有摩擦力的地方必定存在压力。

总结
一．滑动摩擦力
1．定义：
2．方向：
相对运动：取与研究对象接触的那个物体为参照物，并判断研究对象与参照物之间是否存在相对运动。

若有相对运动，则物体受到的摩擦力一定与此相对运动方向相反。

说明：
（1）力是施力物体与受力物体间的相互作用，故摩擦力的方向必须与受力物体相对施力物体的运动方向。

（2）运动具有相对性：同一运动相对不同的参照物其运动方向不一定相同。

我们平时所说的运动方向不特别说明，都是相对与地面。

分析：相对运动方向
运动方向
3．大小：
滑动摩擦力的大小与那些因素有关？
计算公式：F=
注意：（1）正压力，即垂直于接触面的压力。

与重力没有必然的关系；
（2）μ是比例常数，叫动摩擦因数。

μ的数值跟相互接触的两物体的材料有关，还个接触面的粗糙程度有关，μ与接触面的面积无关，与物体间是否发生相对运动，及运动速度都无关。

二．静摩擦力
1．定义：
2．方向：
相对运动趋势的判断方法：假设法
假设接触面光滑，看物体是否会发生相对运动，若发生相对运动，则说明物体原来是有运动趋势的。

假设接触面光滑后物体发生的相对运动方向即为物体原来的运动趋势的方向，由此可以确定静摩擦力的方向。

说明：相对运动趋势与物体是否运动无必然关系！
学生举例：
3．大小：
（1）静摩擦力是变力，它与使它产生相对运动趋势的外力有关。

（2）最大静摩擦力：如图所示，当F增大到某一数值时，物体A将开始运动但还未运动，这时物体A所受的静摩擦力达到最大值叫做最大静摩擦力，以F m表示。

思考：当物体所到的是静摩擦力时，物体处于什么状态？
当物体所到的是最大静摩擦力时，物体处于什么状态？
（3）静摩擦力的变化范围：0<F≤F m
注意：（1）不能用滑动摩擦力的公式计算静摩擦力。

（2）当静摩擦力未达到最大值时，静摩擦力的大小与正压力无关。

而最大静摩擦力的大小与正压力成正比。

三．摩擦力产生的条件
1．两个物体必须相互接触
2．两物体必须有相互的挤压力，即弹力
3．接触面必须是粗糙的
4．两物体间发生相对运动或有相对运动的趋势
4 力的合成
教学目标：
一、知识与能力
1、理解力的合成和合力的概念
2、掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力
3、要求知道合力的大小与分力间夹角的关系
4、培养学生动手能力、物理思维能力
二、过程与方法
在实验的过程中，掌握正确的方法
三、情感、态度与价值观
结果要符合实验数据，培养学生实事求是的求实精神
教学重点：
（1）理解合力与分力的关系
（2）力的平行四边形定则
教学难点：
合力的大小与分力间夹角的关系
教学方法：
实验归纳法
教学用具：
平行四边形定则演示器、钩码、弹簧秤、细线、三角板
教学步骤：
一、创设情境，激趣导入
问题1：如图甲，一个力用力F可以把一筒水慢慢地提起，图乙是两个人共同用F1、F2两个力把同样的一筒水慢慢地提起。

那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何？
学生：效果是一样的。

问题2：在日常生活中还有哪些情况与上例类似？（学生举例）
老师总结：在以上的各个事例中我们发现：一个力的作用效果是可以与多个力的共同作用效果相同的，一个力与作用效果相同的多个力之间是可以相互替代的。

那么在上图中力F就叫做F1与F2的合力，如果我们要求F1和F2的合力，就叫力的合成。

我们这节课就来学习力的合成符合什么规律。

二、自主、合作、探究
1、概念的定义
（1）一个力作用在物体上产生的 与几个力共同作用在物体上的 一样，那这个力就是这几个力的 。

（2）如果几个力都作用在物体的同一点，或者它们的 相交于同一点，这几个力叫做共点力。

2、规律的探究
问题1：合力的大小一定是两个分力的和吗？
实验探究：由两个同学用两个弹簧测力计夹有一定的角度来提起一个物体，使其静止于空中并记下两个测力计的读数；再由一位同学用一个弹簧测力计提起同一个物体，也使其静止于空中并记下其读数，分析两次读数之间的关系。

问题2：如何进行力的合成呢？
实验探究：
（1）阅读课本P 66实验内容，思考以下问题：
力作用再橡皮条上产生了怎样的效果，怎样保证合力与分力的作用效果相同？怎样记录分力与合力的大小和方向？
（2）分组实验，探究规律
教师观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。

3．规律的形成——平行四边形定则
总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的用两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。

这就是平行四边形定则。

以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。

4．学以致用
例题：力F 1＝45N ，方向水平向右。

力F 2＝60N ，方向竖直向上，用作图法求解合力F 的大小和方向。

解：选择某一标度，利用0.5cm 的长度表示15N 的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L ，利用F ＝15N× 5
.0L 即可求出。

教师要在黑板上板演示并强调图解法的要求：
（1）合力、分力的作用点要相同
（2）合力、分力的比例要统一且适当
（3）虚实要分清，箭头要标明。

巩固训练：两个力互成30°角，大小分别为90N 和120N ，用作图法求出合力的大小和方向。

思考与讨论：
（1）如果是三个共点力作用在物体上，又如何求他们的合力呢？为什么可以这样求？ 学生讨论会得到：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，就得到其合力。

因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效
果的思想，所以可以这样合成。

（2）请同学完成P67的思考与讨论。

提问，如果两个分力F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。

（用作图法）
总结：1、两个共点力的合力大于等于二力之差，小于等于二力之和。

2、合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力。

三、课堂小结
这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。

5 力的分解
教学目标
[知识与能力]
1．理解力的分解和分力的概念
2．会用作图法求分力，会用直角三角形的知识计算分力
3．了解三角形定则，渗透力的正交分解法
[过程与方法]
1．通过经历力的分解概念和规律的学习过程,了解物理学的研究方法,认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学过程中的作用
2．通过经历力的分解科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律
[情感态度与价值观]
能领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，培养学生主动与他人合作的精神，能将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神
教学重点
分力和力的分解概念的理解及其应用是本节教学的重点。

教学难点：
对力的分解中分力方向的确定是本节教学的难点。

教学方法
图解法
教学过程
一、创设情境，复习引入
1．复习提问
①什么是合力？举一个例子说明。

②什么叫力的合成？
③怎样求两个互成角度的力的合力？
2．设问反推
如果几个力共同作用的效果跟一个力单独作用的效果相同，那么这几个力与原来那个力有何关系？
二、自主、合作、探究
1．结合学生回答师生共同总结：
①原来那个力就是上节中被分解的那个力。

②这几个力与原来那个力可“等效代替”。

③这几个力叫做原来那个力的分力。

④求原来那个力的分力叫做力的分解。

⑤力的分解是力的合成的逆运算。

⑥力的分解法则依然是平行四边形定则（或多边形定则）。

2．构建简易方框示意图：
3．讨论力的分解原则
⑴理论角度
①无条件限制
观察教材第68页图组织学生讨论——分析——总结。

得出结论：基本原则（I）——无条件限制的分解具有任意性。

②有条件限制（能求解出确定的分力）
条件一：已知两个分力的方向。

（图2）
已知一合力F，又知两个分力F1、F2的方向，应用作图法确定两个分力F1、F2的大小。

条件二：已知一个分力的大小和方向。

（图3）
已知一合力F，又知一分力F1的大小和方向，应用作图法确定另一分力F2的大小和方向。

条件三：已知一个分力的方向和另一个分力的大小。

（图4）
已知一合力F，又知一分力F1的方向和另一分力F2的大小，应用作图法确定分力F1的大小和分力F2的方向
提示：这种情况也可能只有一组解或无解。

组织学生讨论——分析——总结。

得出结论：基本原则（II）——有条件限制的分解依据具体条件。

⑵实际角度（即在具体物理问题中）
①实例观察——分析——作图
例1见课本P68
例2如图所示的三角支架，A端用轻绳悬挂一重为G的物体，求由于重力的作用，横杆AB和斜杆AC受到的力的大小和方向。

观察演示三角支架受力显示装置，如图8所示，杆B端的橡皮Array膜被拉出，杆C端的橡皮膜被压进。

分析由于重力的作用，杆A端受到竖直向下的拉力F=G，对杆
AB起到了拉伸作用，对杆AC起到了挤压的作用。

因此，需把力F
沿AB和AC两个方向进行分解，其大小仍可根据平行四边形定则确
定。

作图组织学生完成。

②组织学生讨论——归纳——总结
得出结论：基本原则（Ⅲ）——在具体的物理问题中，两个分力的方向要根据力（合力）产生的效果确定。

设问通过以上三个例题，归纳、总结出解决力的分解习题的思路。