重力教学设计初中（重力教学设计板书）

高一物理课堂教案

相互作用

伟大的千年思想家马克思（致敬思修课樊婧老师——“马老师”）写了一本著名的畅销书《资本论》，在这本书中他提到：“社会是人的社会，人是社会的人”。什么意思呢？社会是由人组成的，就像我们的学校由同学、老师、校长、食堂阿姨还有门房叔叔组成；而我们每个人在社会中的身份也不只一个，就拿**来说，他不只是**，还是老师的课代表，大家的好哥们。。所以：无论社会或是自然界中的物体都不是孤立存在的，它们之间存在着多种多样的联系，我们称之为“相互作用”。

牛顿经典力学把物体之间的这些相互作用抽象为概念——“力”；而量子力学认为“力”是由微观粒子相互交换得来的。在一二章中我们关注的是物体单纯运动的一些特点，如：位移，速度，加速度——我们称之为“运动学”；从这一节开始，将要进入崭新的篇章——“静力学”（工程力学：结构与力的关系），我们讨论的内容与前两章一样很单纯，就是物体受到的力。

力和力的图示/示意图

物体与物体之间的相互作用称作力。如果你对《星球大战》感兴趣的话，一定不会忘记一句经典台词：“May the force be with you!”：“愿原力与你同在！”力的英语是Force，用大写的字母F表示。

力有什么样的作用呢？NBA篮球运动员科比·布莱恩特晃过防守队员，后仰45°投篮，篮球在空中划出一道完美的曲线进入篮筐。在这个过程中，科比对篮球有力的作用，篮球从在手中静止变为在空中运动，可见力的一个作用：①力可以改变物体的运动状态（加速度a）；（刚体只有这一效果）握住较硬钢板尺的两端，向下掰一掰会发现钢板尺变弯了，说明力还有一个作用：②使物体发生形状变化（形变）。（非刚体两个效果都有）

力的作用效果：①瞬时作用效果——牛顿第二定律；②力对空间的累积效果——功能原理；③力对时间的累积效果——动量定理。

力是一个既有大小又有方向的矢量，当力的方向和运动方向相同时，将加快物体的运动；力的方向和运动方向相反时，会阻碍物体的运动，降低物体的运动速度。为了纪念伟大的物理学家、力学之父牛顿，把力的单位定为牛顿（顿哥），简称牛，符号为N.

力的图示:三要素：力的作用点，作用线，方向。用一条带箭头的线段表示力的三要素。箭尾表示作用点，就是物体受力的位置；箭头表示方向，代表物体的受力方向；箭身表示作用线，和地图一样，先有个比例尺就是按一定的标度画出，它的长短表示力的大小。集齐力的三要素召唤力的图示。

这是题目要求比较精确的情况；如果题目的要求是画力的示意图，只需要画作用点和方向即可，不用标注大小。（力的示意图不要标度，就好像问女孩贵姓，非要告诉我芳名。你要矜持一点！）

重力

重力是万有引力相互作用的分支，也是生活中最常见的力。我们把重力定义为：“物体由于受到地球吸引而产生的力。”（水杯对你也有万有引力，但是这个引力就不是重力）。牛顿的绝活——掉苹果：为什么苹果不是往天上飞，而是向地上掉呢？原因就是地球存在重力作用；地球在日夜不停的自转，就像洗衣机的甩干功能是通过高速旋转把水甩出去。地球转的那么快，坐地日行8万里，为什么地球上的水体（海洋）不会随自转而甩出去呢？也是因为重力的吸引作用；地球上最爱蹦蹦跳跳的动物是什么呢？有同学说是跳跳虎，应该是袋鼠。设想如果没有重力，袋鼠就一飞冲天了！瞬间袋鼠在地球上灭绝了，而多了一种叫“太空鼠”的生物。

作用线，即力的大小。重力的大小等于多少？G=mg。那么有了这样一个公式，你对生活中很多的问题都有了自己的独立思考。（m）比方说现在很多气功大师上台表演绝活，说是发功之后身体就变轻了，于是做吊环运动。虽然吊环是纸做的，可怎么晃环也断不了。这时候主持人上来了，轻轻用手一撕纸就断了，证明这是普通的纸环。气功大师的重量真的减轻了吗？他缺胳膊少腿了吗？所以质量不会减轻；重力加速度的值在同一地点也是不变的定值，所以他的重量定然不会减轻。玄机奥妙又在哪儿呢？就在纸环上，这个纸环不是一般的纸环，是特制的。它的特点是怎么拽都不断，但是一撕就烂。

（g）在中国如果你找不着北那你就是在漠河，因为漠河就是中国最北端。那这个漠河的老汉捕了2000吨的鱼，要去赤道附近的非洲国家卖；结果到了以后上秤一称，就发生了一件奇怪的事——鱼的重量变轻了，而且少了几百吨。船主就很纳闷了，怎么会少了呢？他第一反应就是怀疑船员偷吃了鱼，船主想：“这也管饭了啊，怎么还这么能吃！”但是没有任何证据表明是船员偷吃的。你想那是几百吨鱼呀！就算是你吃一条扔10条也吃不完呀！而且裝鱼的箱子没有任何被打开过的迹象。那究竟是怎么回事呢？老汉百思不得其解。

科学家揭开了这个谜团。地球上不同的纬度重力加速度的值是不一样的：纬度越高，越靠近南北两极g越大；纬度越低，越靠近赤道g越小，所以从东北到赤道g的值会减小一些。虽然g只是减小一点点，但是乘以很大的质量m，得到的结果mg的值是不是就缩小很多呀？少个几百吨也就在话下了！老汉了解了重力的知识后，他想：原来科学这么奇妙！那能不能运用这个科学知识把损失挽回呢？聪明的你能够想到吗？于是他想到了个办法：他在低纬度的非洲就地捕了一些热带鱼，然后再运回东北销售。哎，这是不是可以把之前减少的重量弥补回来了呢？

所以要想做好生意，也要学一些物理知识！当然现阶段的主要任务不是做生意，而是做题。所以大家就记住重力加速度关于纬度的变化关系就行了！可以这样记：“两头大，中间小！”或者是“头大！”因此，掌握了g，就掌握了G。规律是“头大”，而且是一个头两个大；但掌握不了就Gg了。

基于这样的原因，我国在海南文昌新建了一个卫星发射基地，因为那里的g小，所以火箭起飞需要克服的重力也会小一些。

方向，重力的方向是竖直向下的，或者说垂直于水平面向下。（两种正确说法）但是大家注意：它并不等同于垂直于接触面向下，也不等同于指向地心。（两种错误说法）。建筑工地砌墙，为了验证墙砌的正不正，是不是拿一个小重锤比划一下？如果墙平行于重锤，说明是竖直向下的。。

作用点。按理来说，这么一个物体（心形），是不是每一个点都会受到重力的作用呢？这有吗？这也有。于是你就很认真的画，都是作用点。画一上午，也不一定能画完。别人过来一看，知道的是画重心；不知道的还以为是万箭穿心呢？哎，扎心了！

科学家就想了一个办法，如何找重力的作用点？建立一个物体各部分所受重力的等效作用点——称之为“重心”，认为所有的重力都集中于这一点。（物体的质量客观上分布于物体的各点，为了研究方便，我们认为物体的质量浓缩于一点“质心”，只要质心在桌面上，弹力摩擦力就不变。好比班费集中于生活委员手上，只要生活委员出马就可以购票，其他人再多也不行。）

现在问题变为如何寻找物体的重心？一种是普遍的方法，一种是特殊的方法。

特殊的方法适用于特殊的物体，这个物体的特殊之处是两个：形状规则、质量均匀。重心就在它的几何中心上；

那我们掌握了这个方法之后，【实验】我的手中有两个形状规则，近似为长方体的牙膏，它们的重心是不是应该在几何中心上？对！也就是说当我把它们逐渐地往桌边推，推到什么位置它就掉下去了？哎，一过重心就掉下去了。那我们试验一下啊，这个牙膏的重心是不是在这个中心位置？所以一过这个位置它是不是就掉下去了？好的！那么我们接下来换另一个牙膏进行同样的操作。哎！奇迹出现了！明明过了重心位置处了，为什么牙膏还是没有掉下去呢？其实呀，老师给这根牙膏偷偷做了点手脚——我往它的深处塞了一些铁条，现在它的质量还均匀吗？不均匀了。它的重心还在原位置处吗？不在了，那它的重心在什么位置呢？我们该如何判断？

这就涉及到第二种情况了，如果这个物体形状不规则或质量不均匀，或者形状既不规则、质量也不均匀该怎么找重心呢？我们使用的方法叫做“二次悬挂法”。因为重力线一定过重心，所以选两个不同的悬挂点，把物体悬挂起来两次，做两条重力线，它们的交点就一定是重心（有些物体重心不一定在物体上，如：弯曲的杆）；这个方法是万能方法，也就是说对于质量均匀、形状规则的物体也是适用的。.怎么验证呢？再画一条线，过重心。

有了重心的概念，尝试解决一个实际问题：每天上课起立，大家可以想想看：你每次从座上站起来是不是都是有这样一个动作：胸脯向前挺，或者小腿向后弯。大家可以感觉感觉。那你尝试尝试如果不做这样的动作，是否能站起来？如果做的足够标准是站不起来的？否则牛顿就坐起来了。

我们解释一下原因。人体在坐姿的形态下也是不规则的，但总不能把他悬挂起来去找重心，太残忍了！所以做一个手术——分割成两半。人上半身的重心集中于胸脯正中央，而下半身的重心集中于腿部正中央。当你坐正时，这两个重心不在同一直线上。所以你的身体感到无所是从，就站不起来了。快考试了画重点：说第一章是重点，你还很开心；但如果说第二章也是重点，你是不是就摸不着头脑，感到无从下手了。但当你身体上部前倾或者腿后倾时，两者复归于同一直线上，我们就可以顺利站起来了。

............试读结束............

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