《相互作用-力复习》教案

《相互作用——力复习》教案教学目标教学目标：回顾本章知识，梳理逻辑线索，构建知识结构；回顾受力分析、力的合成与分解、共点力平衡问题的分析方法；回顾实验研究，总结力的测量方法；能用本章学习的知识和方法解决实际问题。教学过程时间教学环节主要师生活动2min环节一【知识结构与逻辑线索】1.梳理本章学习的逻辑线索2.构建本章知识结构13min环节二【思想与方法】1.科学思维问题1.为什么要按重力、弹力、摩擦力的顺序分析受力？在对重力、弹力、摩擦力的学习中，我们研究了力的产生原因，梳理了力的产生条件，这对研究物体受力来说是非常重要的，因为这是我们判断某个力是否存在的重要依据。从力的产生条件角度看，重力需要满足的条件最简单，只要物体物体处于地球表面附近即可，我们研究的大多数问题情境都来源于生活，研究对象大多在地球上，一般情况下都会受到重力作用；摩擦力需要的条件比弹力更复杂，而且两个相互接触的物体之间如果没有弹力作用，也不会在接触部位产生摩擦力。因此在受力分析时应该遵循重力、弹力、摩擦力的顺序进行。在这一章，我们还研究得到了共点力平衡的条件。根据力的产生条件是否具备，我们可以判断这个力是否存在，根据物体所受合力是否为0，我们可以判断物体是否可以处于平衡态，这样的推理过程是逻辑推理中常见的根据因果关系进行推理，条件就是原因。在对共点力平衡条件的研究中，我们从熟悉的二力平衡条件推理得到了多个共点力作用下的平衡条件，完成了由特殊到一般的推理过程。这个推理过程中非常关键的步骤是通过力的合成将多个共点力作用的问题转化为两个力作用的问题，这其中包含了一种重要的思想方法——等效替代的思想。问题2.力的合成过程是用一个力的作用替代几个力共同的作用，反过来，力的分解过程是用几个力共同的作用替代一个力的作用。能够实现替代的前提是一个力单独作用的效果与几个力共同作用的效果是相同的，这就是等效替代的思想。等效替代的思想在很多方面都有体现，你能举几个例子吗？（1）学习位移概念时讨论过从北京到重庆的问题，选择不同的交通工具，会经过不同的路径，但是都可以实现从北京到重庆的位置变化，所以从位置变化的效果看，这些不同的方式之间是可以替代的。（2）成人每日维生素C的需求量约100mg，如果我们仅通过食用这几种蔬菜来获取维生素C的话，为了达到每日需求量，可以有不同的组合方式，但是不同的蔬菜其他成分也是不同的，因此，这几种组合只在维生素C含量这一方面是可以替代的。问题3.矢量及其运算法则目前我们学习过的物理量中力、位移、速度、加速度这四个物理量是矢量，运算时要使用平行四边形定则。使用平行四边形定则进行运算的关键是根据物理意义确定物理量与平行四边形的边和对角线的对应关系。例如，根据初速度、末速度、速度变化量的物理意义，我们知道速度变化量等于末速度与初速度的差，那么末速度就等于初速度与速度变化量之和，因此初速度和速度变化量是平行四边形中的两条邻边，而末速度是平行四边形的对角线。2.科学探究在这一章的学习过程中我们完成了一些有关力的实验研究，研究过程中我们遵循科学探究从定性到定量研究的思路，定性研究主要通过观察和体会，而定量研究则需要通过测量。比如，对弹簧弹力与形变量关系的研究，我们先通过拉伸弹簧体会弹力与形变量之间的定性关系，然后设计实验、进行测量，通过分析数据得到弹力与形变量成正比的定量结论。问题1.这一章我们的学习主题是相互作用——力，所以在实验研究中经常需要测量力，实验室中常用的测量力的仪器是弹簧测力计，你能简单的叙述一下弹簧测力计的工作原理吗？弹簧测力计是根据胡克定律设计的测力仪器。根据弹簧弹力与形变量成正比的定量关系，可以将力的大小转化为弹簧形变量的大小。让弹簧原长时指针的位置指在刻度尺的0刻度处，将刻度尺上的长度值标记为对应的力的大小，这样就制成了一个可以直接测量力的工具了。问题2.这些实验中我们都使用了弹簧测力计，如何用测力计来测量这些力？测量的原理相同吗？这些实验中我们都是根据平衡条件来实现测量的。（1）研究物体所受重力与物体质量之间的关系的实验，用弹簧测力计悬挂钩码，当钩码处于静止状态时，弹簧弹力大小等于重力大小，这样就把对重力的测量转化为了对弹簧弹力的测量。（2）在探究影响滑动摩擦力大小因素的实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，使木块在木板上匀速运动，木块处于平衡状态，拉力大小等于滑动摩擦力的大小，这样就将对滑动摩擦力的测量转化为弹簧弹力的测量。（3）研究静摩擦力大小随拉力变化的实验中，用弹簧测力计沿水平方向拉木块，木块静止的情况下，拉力大小等于静摩擦力大小，所以弹簧测力计的示数就可以表示静摩擦力的大小。【小结】在三个实验中用弹簧测力计测量了不同的力，但是测量原理都是相同的，都是根据平衡条件，将想要测量的力的大小转化为弹簧弹力的大小。理清了实验原理，我们就能更好的理解实验操作的要求了。问题3.力传感器在这一章的实验研究中我们还用到另一种测量力的仪器——力传感器，传感器的优点不仅仅是测量更加精确，更重要的是可以进行实时采集，并且将数据用图像的方式呈现在计算机屏幕上，非常直观。比如在研究静摩擦力随拉力变化的实验中，我们清晰地看到了静摩擦力随拉力在逐渐增大，并且存在一个最大值，在探究作用力与反作用力的关系的实验中，利用传感器不仅仅可以研究静止状态下的作用力与反作用力的关系，也能很方便的研究运动状态下相互作用力的大小关系。那力传感器的测量原理是什么？有兴趣的同学可以在课后通过查阅资料来了解。6min环节三【应用与实践】问题1.在春节等传统节日中我们经常要悬挂灯笼来装点节日气氛。如图所示，用绳OB将灯笼悬于O点，若要使灯笼静止于图中虚线所示位置，可以有哪些方法？这些方法需要在A点额外施加的力有什么不同？请通过作图和计算具体说明。已知灯笼的重力为G，OA与竖直方向夹角为45°。【小结】两种方案中，在A点施加了不同方向的力都实现了题目的要求，但是所需要的力的大小是不同的。能够使灯笼静止在虚线位置的方案还有很多，那么哪种方案需要施加的力最小呢？同学们可以课后继续研究。问题2.上节课设计好的滑梯高度、水平跨度以及滑板表面的材料都是一定的，那么体重不同的儿童都能沿着滑梯匀速下滑吗？讨论这个问题的时候，我们可以暂时忽略裤子材料引起的差别，认为滑板和儿童裤料之间的动摩擦因素是定值。一位同学认为体重不同的儿童不可能都沿着滑梯匀速下滑。因为重力越大，重力沿斜面向下的分力F1也越大，所以，如果体重较轻的儿童可以匀速下滑，那么体重较重的儿童就不能匀速下滑。你同意他的观点吗？有同学提出了疑义，她说重力越大，重力垂直斜面向下的分力F2也越大，支持力和摩擦力也会越大。想判断是否能匀速下滑似乎并不容易。1min环节四【课堂小结】这一章围绕相互作用这一核心概念，对三种常见力、作用力与反作用力的关系、力的合成与分解的方法进行了深入的学习，利用这些基本知识，我们找到了解决共点力平衡问题的方法。在学习这些知识的同时，我们的科学思维和科学探究的能力也得到了发展。在对物体进行受力分析的过程中我们练习了根据因果关系进行推理的方法，在探究共点力平衡条件的过程中，我们经历了由特殊到一般的推理，进行力的合成与分解是等效替代思想的应用，对实验进行回顾的过程中我们体会到了理清了实验原理，有助于更好的理解实验操作的要求。这些思维上的训练与收获会对后续的学习大有帮助，同学们在进行复习总结时一定要重视。课后练习1．如图所示，将一本书放在水平桌面上，下列说法正确的是（）A．书对桌面的压力与桌面对书的支持力是一对平衡力B．书对桌面的压力就是书受的重力C．书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的D．书对桌面的压力是弹力，是由于桌面生形变而产生的2．如图所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速直线运动。已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，F的方向与地面成θ角斜向下。则地面对木块的滑动摩擦力大小为()A．μmg B．FcosθC．Fsinθ D．μ（mg+Fsinθ）3．如图半圆形支架BAD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从竖直位置逐渐移至水平位置的过程中，分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化（）A．OA绳拉力逐渐变大 B．OA绳拉力逐渐变小C．OB绳拉力先变小后变大 D．OB绳拉力逐渐变小4．如图所示为研究木板与木块之间滑动摩擦力大小的实验装置，将一木块和木板叠放于水平桌面上，轻质弹簧测力计一端固定，另一端用细线与木块水平相连。现在用轻绳与长木板连接，用手向右水平拉轻绳，使长木板在桌面上滑动。则（）A．木块与木板之间的摩擦力是滑动摩擦力B．水平桌面必须必须光滑C．必须使木板在桌面上做匀速直线运动D．木板运动过程中，弹簧秤示数保持不变5．小明同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验时，安装好如图所示的实验装置，让刻度尺的零刻度线与弹簧上端平齐。（1）在弹簧下端挂1个钩码、静止时弹簧长度为l1，此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（分度值是1mm）上位置的放大图如图所示，可读出弹簧的长度l1＝______cm。（2）在弹性限度内，在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是l2、l3、l4、l5.实验中，当挂3个钩码时，弹簧长度为24.95cm，已知单个钩码质量是50g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，据此小明计算出弹簧的劲度系数为________N/m。（结果保留3位有效数字）（3）实验中没有考虑到弹簧的自重，对弹簧劲度系数的测量结果有无影响？______（填“有”或“没有”）。6．如图所示一种测定风力的仪器，它的细长金属直杆一端固定于悬点O，另一端悬挂着一个质量为m的金属球。无风时，金属直杆自然下垂，当受到沿水平方向吹来的风时，金属直杆将偏离竖直方向一定角度θ，风力越大，偏角越大。请推导风力F与偏角θ、小球质量m之间的关系式。参考答案：1.C【解析】A．书对桌面的压力与桌面对书的支持力，大小相等、方向相反、作用在一条直线上，作用在不同的物体上，是相互作用力，A错误；B．书对桌面的压力和书受的重力是两个作用在不同物体上的不同性质的力，B错误；CD．书对桌面的压力是弹力，是由于书发生形变而产生的，C正确；D错误。故选C。2.BD【解析】质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速直线运动，受力如图：水平方向：f=F竖直方向：N=F+mg滑动摩擦力f=mN=m（mg+Fsinq），故A、C错误，B、D正确．故选B、D3.AC【解析】对O点受力分析，由图可知OB绳的B端沿半圆支架从竖直位置逐渐移至水平位置的过程中，OA绳拉力逐渐变大，OB绳拉力F先变小后变大，故AC正确，BD错误。故选AC。4.AD【解析】根据受力分析的方法，结合重力、弹力与摩擦力的特征，即可进行判断；由题意可知，不论木板做何种运动，不影响测量结果。木块与木板之间有相对滑动，可知它们之间的摩擦力是滑动摩擦力，选项A正确；水平桌面光滑与否对木块与木板之间的摩擦力无影响，则选项B错误；本实验中，木板不论处于什么运动，木块总处于平衡状态，则弹簧的弹力等于木块的