7.3重力教学设计
——人教版初中八年级物理
【教材分析】
本节内容为新人教版《初中物理》第七章“力”的第三节“重力”，课时为1节。本节内容是在学习力与弹力之后，学生已经对力的作用效果、力的三要素有所了解。本节课从重力大小、方向、作用点三个方面认识重力。对万有引力只需让学生明白天上的物体跟地面上的物体一样都受到万有引力作用，对万有引力定律不必补充和深入讨论。物体所受重力大小跟质量的关系是通过探究得出的。要引导学生做好这个探究，不要急于给出结论。一定要让学生自己去做、去思考，自己通过实验总结规律。教学中可以按照重力的由来、重力的大小、重力的方向、重心这样的顺序安排教学。
【学生分析】
学生通过前面第一节和第二节的学习，已经了解力的基本知识。本节课与我们的生活息息相关，会引起学生的学习兴趣，但是本节课有相关实验，处于此年龄段的学生好奇心强，为了是学生按照正确的步骤做实验，因此做实验之前要让学生掌握重力的方向、重心和重力的公式，使课堂效率得以最高。
【课标分析】
《物理课程标准》指出：科学探究既是学生学习的目标，又是重要的教学方式之一。本实验科学探究的过程包括：1．提出问题；2．猜想与假设；3．制定计划与设计实验；4．进行实验与收集证据；5．分析与论证；6．交流与合作。实验中涉及的科学研究方法主要有控制变量法、转换法、数学方法等。希望通过本节课的教学，让学生亲身经历探究的过程，掌握一些科学的研究方法，培养学生大胆想象、与他人合作的科学态度和创新精神，培养学生收集信息、处理信息的能力，体验新课程的“从生活走向物理，从物理走向社会”的全新理念。
【教学目标】
一、知识与技能
1.知道重力是如何产生的。
2.知道重力的大小和方向。
3.知道重心的概念。
二、过程与方法
1.通过观察和实验,感知重力的存在,培养观察思考、分析问题的能力。
2.通过探究了解重力和质量的关系。培养一定的实验能力,利用数学模型解决物理问题的能力。
3.通过了解重垂线及重心的应用,培养应用物理知识解释简单生活现象的能力。
三、情感态度价值观
1.通过课堂上的观察分析活动,养成善于观察思考的良好学习习惯。
2.通过了解生活实际中物理知识的应用,增强学习物理、学习科学知识的兴趣。
3. 激发学生对于科学探究的兴趣,养成与同学合作交流的意识,体验利用知识解决问题的喜悦,培养创新意识。
【教学重点】
重力的概念、重力的大小与质量的关系及重力方向。
【教学难点】
重力的大小与质量的关系及重垂线的应用。
【教学方法】
直观教法、问题驱动、自主探究等方式组织课堂教学。
【教学环节】
【教学过程】
一、 创设情境 提升兴趣
通过多媒体展示画面：美丽的瀑布、下落的苹果、刺激的蹦极、荡秋千等。
问：由这两幅图大家想到了什么呢？
学生很容易想到李白的诗《望庐山瀑布》
、苹果砸到牛顿的故事。
问：瀑布为什么往下流呢？苹果为什么往下落呢？
学生可以想到：是由于地球的吸引。
接下来教师让学生例举相似的实例，问学生这究竟是什么力量让大自然出现了这些现象呢。 教师再举一个例子：
(1)将一个小球举到一定的高度让其自由落下。
(2)
把一个小球斜向上抛出，观察其运动路线。
(3)让一个小球在讲台上沿直线运动，滚到讲台边后落向地面，观察其运动路线。
在演示的几种情况中，球的运动有什么共同之处呢?不论小球的运动状态如何。它最终都落回了地面。产生这些现象的原因是什么呢?球运动过程中运动状态的改变是因为受到了力的作用，球都落回了地面一定是受到了指向地面的力的作用。这节课我们就一起来研究这个指向地面的力的知识。
二、动手实验 引入新知
请同学们用一根细线拴住自己的橡皮，做如书中图所示的实验，说说你的感受。同学们是不是发现橡皮做圆周运动时需要用力拉着，松开手就会被甩掉。那为什么我们并没有用绳把月亮拴在地球上，但是月亮总是不停地绕着地球旋转，这又是为什么？是不是地球上有某种力，像拉着橡皮的线一样，在牵着月球呢?
飞机投放物资，物资会落向地面，是什么原因让这些物体被地球吸引呢？
三、故事抛锚 总结定律
给大家讲个故事，牛顿一直被这样的问题困惑：是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转？为什么月球不会掉落到地球上？为什么地球不会掉落到太阳上？
牛顿，是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家。1666年夏末一个温暖的傍晚，在英格兰林肯郡乌尔斯索普，一个腋下夹着一本书的年轻人走进他母亲家的花园里，坐在乡间姐姐的果园里的一棵树下，开始埋头读他的书。当他翻动书页时，他头顶的树枝中有样东西晃动起来,牛顿听到熟悉的声音，“咚”的一声，一只苹果落到草地上。他急忙转头观察第二只苹果落地。第二只苹果从树枝上落下，在地上反弹了一下，静静地躺在草地上。这只苹果肯定不是牛顿见到的第一只落地的苹果，当然第二只和第一只没有什么差别。苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮之间存在什么不同呢？一只历史上最著名的苹果落了下来，打在23岁的伊萨克牛顿的头上恰巧在那天，牛顿正苦苦思索着一个问题：是什么力量使月球保持在环绕地球运行的轨道上，以及使行星保持在其环绕太阳运行的轨道上？为什么这只打中他脑袋的苹果会坠落到地上？正是从思考这一问题开始，他找到了这些的答案——万有引力理论。
第二天早晨，天气晴朗，牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋，皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球，然后越来越快，最后小球就径直抛出。
牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。两种力量作用于小球，这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。同样，也有两种力量作用于月球，即月球运行的推动力和重力的拉力。正是在重力作用下，苹果才会落地。
牛顿首次认为，苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是地球作用的结果。这个力就叫重力。
牛顿推动了引力定律的发展，指出万有引力不仅仅是星体的特征，也是所有物体的特征。作为所有最重要的科学定律之一，万有引力定律及其数学公式已成为整个物理学的基石。
地球附近的物体都会受到重力的作用，你知道重力能为我们做什么吗?盖大楼打地基时，就是把夯举高释放，夯由于受到重力而向下运动就能将地基夯实。跳水运动员走到高高的跳台上向下跳时也是由于受到重力作用才能在完成各种动作后入水。人和各种动物是由于受到了重力的作用才能安然地在地球上生存，如果没有重力，可能就只能像在飞船中的宇航员一样到处漂了。
四、实验探究得出结论
牛顿并不是发现了重力，他是发现重力是“万有”的。每个物体都会吸引其他物体，而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明，每一个物体都吸引著其他每一个物体，而两个物体间的引力大小，正比於这它们的质量，会随著两物体中心连线距离的平方而递减。牛顿为了证明只有球形体可把“球的总质量集中到球的质心点”来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分。然而不管距离地球多远，地球的重力永远不会变成零，即使你被带到宇宙的边缘，地球的重力还是会作用到你身上，虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖，但它还是存在。不管是多小还是多远，每一个物体都会受到重力作用，而且遍布整个太空，正如我们所说的“万有”。
同学们还记得力的三要素吗?力的三要素是力的大小、方向、作用点。我们就先来研究重力的大小怎样确定，它和什么因素有关呢?
1、重力的大小
同学们可以先大胆猜想一下物体的重力和什么有关？分小组合作，用实验验证自己的想法，然后交流实验的情况。
谁知道重力用什么测量?怎样测量?用弹簧测力计来测量重力。使用弹簧测力计时要先观察量程和分度值，如果指标没有指零还要先进行调零，然后将被测物体挂在弹簧测力计下方，物体静止时，根据指针的位置读出指示的值即为被测物体的重力。学生实验，教师巡视指导，并参与学生的活动。
根据测量数据做出的重力与质量关系的图像是一条过原点的直线。
根据实验结果，我们知道每一次测出的重力与其对应质量的比值基本上是一个不变的值，这个比值大约是9.8。实验结果说明物体所受的重力跟它的质量成正比。我们用G表示重力，g表示重力和质量的比值，同学们实验的结论就可以用一个公式表示。请大家自己表示出来，并想一想单位是什么。
g的单位可根据重力G(N)和质量m(kg)的单位得出：g＝9.8 N／kg。在使用公式计算时，质量(m)的单位必须用kg。重力(G)的单位必须用N。粗略计算时，g的值可取10 N／kg。
练习1：质量是50g的鸡蛋，重是多少牛(取g=10 N／kg)?
=50÷1000kg×10 N／kg=0.5N
注意：质量的单位必须用kg。
练习2：根据自己的体重，估算受到的重力的大小。
通常把重力的大小叫做重量。但是在日常生活中，人们习惯将质量称为重量，同学们应注意区别。
2、重力的方向
知道了物体重力的大小和它的质量有关，接下来我们来了解重力的第二个要素：方向。通过实验和生活经验，我们已经了解了一切物体在失去支持时都要落到地面。
观察拿在手中的小球自由下落的方向。
用一根线把物体悬挂起来，观察静止时线的方向。
小球受重力自由下落时的方向及悬挂的物体受重力作用使悬线下垂的方向便是重力的方向，这一方向是竖直向下的，所以重力的方向是竖直向下的。
演示
(1)两条重垂线的方向。它们方向是否相同?
(2)重垂线与水平桌面的方向是否垂直?
(3)重垂线与斜面的方向是否垂直?
两条重垂线的方向平行，重垂线的方向与水平面垂直，与斜面不垂直。重力的方向总是竖直向下的，不能说垂直向下。
现在请同学们利用重垂线检查我们教室的墙壁是否竖直，窗台及课桌面是否水平。说说你们检查的结果和根据。如果重垂线和墙壁是平行的，说明墙壁竖直，如果重垂线和桌面及窗台是垂直的，则说明桌面和窗台是水平的。
建筑工人之所以用重垂线来检查所砌的墙是否竖直，就是因为重垂线的方向总是竖直向下的。
我们站在地面上，脚朝下，由于重力的作用可以站得很稳，但地球是圆形的，在我们“脚下”的人，好像脚是朝上的，他们也能站得稳，为什么呢？
我们所说的“竖直向下”的“下”指的是什么方向?地球上不同地方的人或物受到的重力的方向对于他们所处的位置来说都是竖直向下的。因为地球是球形，所以地球上不同位置上的“下”实际都指向了地球的中心，因此我们所说的竖直向下的“下”指的是指向“地心”。
指向地心的方向叫“向下”，背离地心的方向就应该叫做“向上”。正因为地球上不同地方的人们都受到地球指向地心的重力作用，所以各个地方的人们都能安然无恙地生活在地球表面。
3、重心
接下来我们来研究重力的第三个要素：作用点。
出示一根粉笔，这根粉笔受不受重力的作用?地球附近的物体都会受到重力的作用，所以粉笔也受重力。将一根粉笔分成几段后。各段粉笔受不受重力?将粉笔分成几段后，每一小段粉笔仍然受重力作用，物体的每一部分都会受到地球的吸引作用。
地球吸引物体的每一部分，但是，物体受到的重力可以看成是集中在一点，这个点叫做物体的重心，也就是重力的作用点。如何确定物体的重心呢?
重力的作用线一定通过重心，所以可以用类似重垂线的悬挂法确定物体的重心。请同学们确定一块方形薄板的重心，并交流自己的做法。
交流：先用细绳系住木板的一点悬挂起来，沿着细绳的方向在木板上画出一条线；再用细绳系住木板的另一个点悬挂起来。按刚才的方法在木板上画出另一条线，两条线的交点就是这个木板的重心。物体的重心位置和物体的形状、材料是否均匀有关，用悬挂法可以确定各种物体的重心。一般材料均匀、外形规则的物体的重心，就是这一物体的几何中心。(出示粗细均匀的细木棒和木球)如这两种物体的重心在哪儿?
粗细均匀的木棒的重心在木棒的中点，均匀圆木球的重心在它的球心。如将一粗细均匀的长棒从中间弯折成90°角，重心还在棒的中点吗?重心在哪儿？弯折后重心不在棒上，重心的位置可以用悬挂法确定。
请同学们双脚分开站好，大家一定能很稳地站在地面上，如果身体的各个部位都不动，只让你抬起一只脚，还能站稳吗?试一试，根据自己的体验讨论“不倒翁”为什么不倒。走钢丝的演员为什么要握一根长杆?
如果身体不动，抬起一只脚后就站不住，要想一只脚稳，身体就必须倾斜，身体倾斜时，人体的重心位置也会跟着移动。走钢丝的演员的重心位置必须落在钢丝上时才不会倾倒。
人走路，脚下不稳时会自然地伸开双臂保持平衡，因此我觉得走钢丝的演员手握一根长杆是为了借助加长了的手臂调整重心，保持平衡。
不倒翁身体的下部有一个很重的物体，上部几乎是空的，因此它的重心很低。将不倒翁扳倒后，重力的作用就会使它回到原来的位置，所以扳不倒。
四、拓展迁移知识巩固
让学生总结本节学习到了哪些知识。
1．地面附近的物体，由于受到地球的吸引而受到的力叫重力，重力的施力物体是地球。
2．重力是一种常见的力，重力的大小跟物体的质量到底是什么关系，我们可以通过实验来研究一下。重力和质量的关系曲线图做出来。
通过我们研究发现，重力和质量成正比，用来计算大小，g＝9.8 N／kg重力的方向是竖直向下的，重力的作用点叫重心。
最后，老师留一个小任务给大家，在课后，去网上探究一下有关天体运动的知识。
【整合点分析】
1、情境创设环节
教好物理课的关键在于学生对物理敢不感兴趣，所以引入新课的环节至关重要。本节课通过多媒体展示画面：美丽的瀑布、下落的苹果、刺激的蹦极、荡秋千等动画，吸引学生的学习兴趣同时，提出几个疑问，引出学生的思考，利用信息技术与新课的整合来调动学生学习的积极性。
2、生活实例例举环节
在这堂课中有很多贴近生活的例子，但是课堂范围的局限性，学生们不能亲眼见到，但是可以利用技术，将这些生活小例子制作成短片在课堂上播放，让学生更好理解重力在生活中的作用。
3、巩固练习环节
课课后练习以flash的形式呈现出来，，学生可以自己操作，画面上有对错提示，同学们可以反复练习，巩固对新知识的吸收。
【板书设计】
7、3重力