第三章 相互作用-力（单元解读讲义）-人教版高中物理必修第一册

第三章相互作用一力

单元解读

一、课标解读

1.认识重力、弹力与摩擦力。通过实验了解胡克定律，知道滑动摩擦和静摩擦现象，能用动摩擦因数计算

滑动摩擦力的大小。

2.通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。

二、单元内容分析

1.本章在高中物理教学中的地位

教科书第一章、笫二章学习的是关于运动学的知识，不涉及发生各种运动的原因。本章学习的是关于

力的知识，并研究当加速度等于（）时物体所受各个力之间的关系合力为0,开始建立运动和相互作用的关系,

本章在高中物理教学中占有重要地位，在培养学生学科核心素养方面具有重要意义。

2.本章教程与以往教程在结构上的变化

第一，把牛顿第三定律由原来在牛顿运动定律之后，提前放入本章，这就为解答共点力平衡问题的受

力分析奠定了必要的知识基础。为此，本章在重力、弹力、摩擦力的后面，增加了“牛顿第三定律”一节

课文，并在该节课文中，专门设立了一个“物体受力的初步分析”小标题，为分析“共点力的平衡”问题

设下伏笔。

第二，把力的合成和分解设计为一节课，其教学目标很明丽，只要求学生会用等效替换的方法根据平

行四边形定则进行力的合成和分解的运算，并不要求学生解答具体实际情境中的受力向题，而把这些问题

放在“共点力的平衡”中去解决，这有利于帮助教师理解和规范力的合成和分解的教学目标。

第三，把“共点力的平衡”由原教科书中牛顿第二定律应用的特例，变为一个独立知识点，放在牛顿

第二定律之前学习，并且作为本章的一个重点。学生在学习共点力平衡的过程中，所形成的一些科学思维

方法，将为学习和应用牛顿第二定律带来帮助，有利于循序渐进地形成运动与相互作用观念。

三、单元教学目标

1.强化胡克定律的教学

课程标准明确要求“通过实验，了解胡克定律”，“探究弹簧弹力与形变量的关系”被列为高中物理

学生的必做实验，是必修课程12个学生实验之一。为此，教科书中以“实验”栏目，全面陈述了探究胡克

定律的实验过程，并让学生自主获得实验数据，制作弹簧弹力和伸长量关系的F-x图像，发现并概括弹簧

弹力与伸长量的定量关系，形成胡克定律的结论。通过实验探究胡克定律是初中教学中没有的内容，

在高中教学中应给予足够重视。

2.牛顿第三定律一一为受力分析奠定基础

教科书在重力、弹力、摩擦力的后面，共点力的平衡的前面安排了牛顿第三定律的教学内容，这是十

分必要的。一方面，它有利于加深对重力、弹力、摩擦力的理解，另一方面，又为共点力平衡问题中的受

力分析环节奠定必要的知识基础，学好牛顿第三定律的意义是显而易见的。

3.从整个高中物理课程的视角设计力的合成和分解的教学目标

为此，教科书把力的合成和分解合并为一节课文，在该节课文中，突出“等效替换”的思想，不要求

学生用力的分解求解实际情境中物体的受力问题，学生会用平行四边形定则求解有确定方向的力的分解问

题就可以了。分力的方向（或坐标系的选择），是以后学习共点力的平衡和牛顿第二定律时根据问题解答的

需要来确定的。这样的教学目标，不仅大大减轻了学生的学业负担，更重要的是规范了学生解答静力学和

动力学问题的思路，有利于培养学生运动与相互作用观念，提升学生的学科核心素养。

4.共点力平衡一一高中物理培养运动与相互作用观念的里程碑

本章开始把运动与相互作用两者之间建立了联系，共点力的平衡条件是运动与相互作用美系研究的起

点。其中一个重要原因，是因为运用共点力的平衡条件解决物体受力问题的思路是一个在高中物理中具有

普遍意义的重要思路。

四、单元重点难点

1.胡克定律

对于•胡克定律的教学，建议教师引导学生理解胡克定律与本节中弹力形变等内容的联系，体会物理学

的研究思路。在本节有关弹力和形变的内容中，已经从定性侧面得出一般情况下弹力大小和形变的关系。

教师应该在此基础上，提出探究的问题，引导学生进行设计探究弹簧弹力大小的实验，从而更好的从定最

的角度认识弹簧弹力的大小。

2.摩擦力

本节的教学重点是通过实验认识摩擦力的规律。这是因为摩擦力是一种常见的重要的相互用力，对解

释生产或者生活中的现象具有重要价值。判断摩擦力的方向是本节课的难点，这是为：第一，认识摩擦力

需要在大量体验的基础上进行概括归纳，学生在日常生活中往往缺乏这体验的积累；第二，摩擦力与机械

运动紧密联系，比如相对运动、相对运动趋势等概念，这念本身就是比较抽象的。

3.牛顿第三定律

本节教学的重点和难点是探究作用力与反作用力的大小、方向之间的关系。之所以是重点，主要是因

为这部分内容是牛顿第三定律的核心，而牛顿第三定律又是整个经典力学的重要基石。之所以是难点，主

要是因为关于作用力与反作用力大小关系的错误概念比较多，比如质量大的物体对质最小的物体的作用力

大于质量小的物体对质量大的物体的反作用力等。

4.平行四边形定则

这个定则是矢量运算普遍遵从的法则，对后续学习具有重要影响，因此本节内容是整个高中物理的重

要内容，是物理知识体系中有方法、可迁移、应用广泛的内容，因此平行四边形定则是学习的重点。矢量

运算的法则完全不同于算术运算法则，从思维方式上看对学生来说具有较大的跨度，因此平行四边形定则

是学生学习的难点。

5.共点力平衡条件

主要是因为:第一，共点力平衡是形成运动与相互作用观念的重要知识载体，物体平衡是一种特殊条件

（合力为0）下的特殊运动（加速度为0）。第二,共点力平衡的条件在运动与相互作用观念形成过程中具有承

上启下的作用。承上，是指该内容是在初中二力平衡基础上得出的，是二力平衡的进一步拓展和延伸；启

下，是指共点力平衡是后续学习中深入研究“物体所受合力不为0时，运动状态如何变化”的认识基础。

五、单元课时安排

节次课题课时数

第1节重力与弹力1课时

第2节摩擦力1课时

第3节牛顿第三定律1课时

第4节力的合成和分解1课时

第5节共点力的平衡1课时

六、教学建议

1.第一节重力与弹力

本节内容包括重力和弹力两部分。这两部分内容的主线是一致的，都是首先讲述力的产生原因或者条

件，然后研究力的方向和大小。另外，在重力部分以重力的作用点一重心作为知识载体，体现了等效思想,

即重心在效果上可以等效替代物体各部分所受重力的作用点;还以重力为例，呈现了如何利用力的图示和力

的示意图表示力的作用点、大小加方向。在弹力部分按照从一般的弹力到特殊的弹力（例如弹簧弹力和绳子

上的弹力）的思路，具体讨论了弹力的大小和方向，在研究思路上，体现了先定性再定量的研究思路。

对于重心概念的教学建议如下:第一、说明引入重心概念的必要性，再以等效思想引入重心的概念;第

二，通过实例和学生实践活动，引导学生体会重心概念，增加学生体验;第三，在确定物体重心的实践活动

中，主要应用二力平衡知识确定重心的位置，引导学生体会运动与相互作用观念。

在介绍完重力的大小、方向和作用点后，教科书以重力为知识载体，说明了如何用力的图示和力的示

意图两种手段表示力。教学中建议从以卜两个方面入手:一是在初中学习的基础上，思考如何通过作图，形

象地表示一个力。学生交流讨论，在教师引导下达成共识一要把力的大小、方向和作用点表示出来。在共

识的基础上，学会如何用力的图示表示力，形成表示力的程序性知识。二是通过具体实例训练学生用力的

图示表示力，达到熟练应用的目的。在教学中，还可以进一步指出，在不需要准确标度力的大小时，通常

只需要画出力的作用点和方向，即画出力的示意图。

对于弹力这部分的教学，建议做好微小形变的演示实验，激发学生学习物理的兴趣，并注意实验操作、

观察与科学思维的结合，促进学生科学探究与科学思维能力的发展。教科书中的演示实验用激光做光源，

在普通教室就可以达到很好的演示效果。在演示实验前首先帮助学生理解实验原理，并猜想完成实验操作

后光阳是否会发生变化以及如何变化，然后引导学生完成实验操作并观察。

对于胡克定律这段教学，建议如下：引导学生理解胡克定律与本节中弹力、形变等内容的琰系，体会物

理学的研究思路。在本节有关弹力和形变的内容中，已经从定性层面得出一般情况下弹力的大小和形变量

的美系：弹力大小与形变的程度有关，对同一个物体来讲，形变程度越大，弹力越大;弹力的方向指向形变

的反方向。胡克定律是从定量层面认识一种简单的形变-弹簧弹力与弹簧的伸长量或者压缩量的关系。

2.第二节摩擦力

在滑动摩擦力的教学中，建议教师设计实验，验证滑动摩擦力与物体间的压力、接触面粗糙程度的关

系。设计的重点包括：如何测量滑动摩擦力的大小？如何改变物体的压力？如何改变粗糙程度?可能有些学生

会提出滑动摩擦力大小与接触面积有关，可以作为研究性课题布置学生课下完成。

教师还可以通过实例，进一步说明：压力可能等于物体的重力，也可能不等于物体的重力＜：这些实例可

以包括物体从斜面上滑下、物体在斜向上或者斜向下拉力作用下运动等情况。

教科书通过回忆初中所学知识，引导学生认识到滑动摩擦力主要与接触面的粗糙程度和物体间的压力

有关。并进一步指出，通过定量实验表明:滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比。如果用Ff表示滑动摩擦

力的大小，用FN表示压力的大小，则有F=RFN

对动摩擦因数N的认识，主要包括两个方面:第一动摩擦因数卜1没有单位;第二，了解几种材料间的动

摩擦因数，增加学生对摩擦的感性认识。这部分内容可以指导学生在课上或者课下阅读教科书自主完成学

习。

关于摩擦力的教学，还可以有相应的拓展，引导学生了解摩擦力产生的机理，教师可以向学生说明目

前科学界仍然没有弄清楚此问题。这样一方面可以让学生认识到科学是在逐步发展的，科学不仅要描述自

然界，还要不断对自然现象作出解释，提高对科学本质的理解;另一方面，表明科学有许多领域有待研究，

以激发同学们对科学研究的热情。

对于静摩擦力的教学，静摩擦力的方向是教学的重点，可以通过在水平桌面上的拉动毛刷的演示实验,

增加学生对静摩擦力的体验。教科书中没有进一步讨论最大静摩擦力的影响因素，可以布置学生课卜.研究

最大摩擦力与物体间压力、接触面粗糙程度的关系。

3.第三节牛顿第三定律

对于作用力与反作用力，教科书从复习回忆初中已经学习过的“力是物体对物体的作用''这•本质属性说

起，说明离不开施力物体和受力物体;然后列举大量实例，如手拉弹簧、手推桌子、地球上物体受到地理的

吸引等，说明这些物体间的作用力是同时存在的;最后，抽象概括出作用力与反作用力的念，并进一步指；H,

这两个力是同种性质的力，是同时存在的。

教学中，要注意以下两点:举学生生活中熟悉的实例;深入剖析这曲实例中的作用力与反用力。并指出每

一个力的施力物体和受力物体，引导学生在初步体会的基础上，思考每一对力的大小和方向的关系。是否

同时存在、是否性质相同等问题。

牛顿第三定律指出了一对作用力与反作用力大小间的定量关系和方向间的关系。但前面的学习并没有

定量研究，只是基于大量事实或者经验的猜想，这里的主要内容是进行实验设计，获取实验数据，基于证

据进行推理论证，验证猜想，得出结论。

建议进行随堂分组实验.让学生充分进行动手操作、观察，获得丰富体验.在分组实验前，教师应引

导学生明确A、B两个弹簧测力计示数的含义:A的示数表示B对A的拉力大小，B的示数表示A对B的拉

力大小。

实验过程中、要注意引导学生仔细观察，当两个弹簧测力计都处于静止状态时的示数，当用力拉A时

两个测力计的示数又是如何变化的。

有条件的学校建议利用传感器探究作用力与反作用力的大小关系，尽量进行分组实验，如果实验条件

不允许，也可以进行演示实验。此实验的目的主要有两个:一是为了得到更准确的实数据，提高实验的精确

程度，特别是在两个传感器相互拉动并快速移动中获取准确数据;二是熟悉传感器的使用，为后续利用传感

器进行其他实验做好实验操作技能准备。

对于物体受力的初步分析，在教学中，要注意以下两个方面:第一，从相互作用的角度对物体进行受力

分析后，注意从运动与相互作用关系的角度验证受力分析的结果，促进学生运动与相互作用观念的发展;第

二，通过物体受力分析的实例，引导学生形成受力分析的程序性知识，以达到熟练巩固受力分析技能的目

的。

教师初步总结受力分析的一般步骤如下:①明确受力分析的对象;②根据力的产生条件，分析物体受到的

力，并通过物体的运动状态进一步验证这些力是否真实存在;③只画出物体受到的力，而不画出作用于其他

物体的反作用力。

4.第四节力的合成和分解

对于合力和分力，教科书通过提水桶、悬挂吊灯等生活中常见的实例，根据等效替换的思想引入合力

和分力的概念。合力和分力的概念学生不易理解，教学中应该注意以卜.几方面的学习:第一，引导学生认识

到之所以合力可以替代几个力的共同作用，是因为合力的作用效果与几个力共同作用的效果是相同的。第

二，引导学生领悟“等效替换”的思想方法。等效替换是物理学中的重要思想方法，可以在不同主题下迁移,

在以后的学习中也常常用到。第三，明确合力与分力并不是同时真实存在的，在力的合成中，合力是假想

的，用于替代多个力;而在力的分解中则相反。

平行四边形定则是本节课的重点也是难点。教科仁通过探究得出平行四边形定则。在学生探究实验之

前，建议引导学生思考和讨论以二几个问题:实验的目的是什么蚀口何设计实验方案?怎样保证合力和分力是

等效的?力的大小如何测量?力的方向如何确定？

在探究过程中，作出合力的图示后，得出力的合成关系满足平行四边形定则是本节课的难点，学生不

容易发现。建议学生用虚线把合力的箭头端与两个力的箭头端连接起来，观察所围成的四边形是否是平行

四边形。然后，改变两个力的大小和方向，重做实验，确认所围成的四边形是否为平行四边形。

得出平行四边形定则后，教师可以做如下补充和总结，提升学生对平行四边形定则的认识。第一，初

中所学的同一直线上两个力的合成的方法是否可以纳入到平行四边形定则，作为平行四边形定则的特例。

第二，力的合成与分解遵从同样的法则，互为逆运算。多个力的合力是唯一确定的，而一个力的分力却是

不唯一的，可以对应无数组分解的方法。一般情况下，常常是根据实际情况先确定两个分力的方向，然后

根据平行四边形定则确定分力的大小。为方便运算往往把一个力在两个相互垂直的方向分解，即正交分解。

5.第五节共点力的平衡

对于共点力平衡的条件这部分内容包括两个问题:什么是物体的平衡状态?物体处于平衡状态的条件是

什么？

教学中首先结合实例，让学生明白物体处于平衡状态即物体受到几个力作用时，保持静止或者匀速直

线运动的状态，也就是，物体的加速度为0的状态。

得出共点力平衡的思路是这样的:首先回忆二力平衡，从合力的角度认识二力平衡，即合力为0时物体

处于平衡状态;然后通过问题拓展到物体受多个共点力作用的情况，再启发学生通过力的合成可以把多个力

合成两个力，最终结合二力平衡得出结论:在共点力作用下物体平衡的条件是合力为Oo

在得出共点力平衡的条件后，建议对本部分内容进行如下整合提升:第一，明确共点力平衡条件的研究

对象一般是质点，可以通过实例进一步说明。第二，共点力平衡的条件可以从合力角度表述为合力等于

0（2F=0）；也可以从分力的角度表述为把物体所受的力在两个相互垂直的方向上分解，每个方向上合力都为

（）;还可以从二力平衡的角度表述为把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反。通过表

述方式的转换，一方面可以促进学生对平衡条件本身的理解，另一方面有助于学生在解决问题时灵活应用。

第三，建议有条件的学校，可以引导学生设计实验，验证共点力平衡的条件。

在本节中有两道例题。第•道例题的研究对象比较明确，就是匀速下滑的小孩。第二道例题的研究对

象不太明确，学生容易想到选择重物作为研究对象，应注意给学生讲解清楚为什么还要选择。点作为研究

对象。建议教师做如下说明：0点其实是三个力的连接点，该点的平衡能反映出整个装置的平衡。

七、评价策略

一、评价原则

1.多元化原则：评价主体多元（教师、学生自己、同学）、评价方式多元（笔试、实操、观察、访谈）、评

价内容多元（知识、能力、素养）。

2.过程性原则：关注学生在学习过程中的表现（如课堂提问、实验操作、小组讨论），而不仅仅是最终的结

果（考试成绩）。

3.发展性原则：评价的目的在于诊断学情、促进学习、改进教学，帮助学生认识自我、建立自信、不断进步。

4.一致性原则：评价内容与课程标准、教学目标保持高度一致，确保评价的有效性和针对性。

二、评价维度与具体策略

本章的核心教学目标是使学生掌握重力、弹力、摩擦力的基本概念和规律，学会进行受力分析，并能

运用共点力平衡条件解决实际问题。评价应围绕这些目标展开。

维度一：物理观念一一评价对核心概念和规律的理解

1.评价目标：

学生是否形成了清晰的“力”的观念，能否理解三种常见力的产生条件、大小和方向。

2.具体策略：

⑴概念图评价：让学生绘制本章的概念图，将“力”、“重力”、“弹力”、“摩擦力”、“受力分

析”、“牛顿第三定律”等概念联系起来，评估其知识结构的完整性和逻辑性。

（2）辨析性提问：通过课堂快速问答或书面小测验进行。

（3）“前概念”诊断与转变评价：通过课前问卷或访谈，了解学生关于力的常见错误前概念，在教学过

程中观察并记录这些错误观念的转变情况。

维度二：科学思维一一评价模型构建、推理论证和科学建模能力

1.评价目标：

学生能否将实际问题转化为物理模型，并运用物理规律进行逻辑推理和计算。

2.具体策略：

（1）受力分析作品评价：

①提供复杂情境（如有相对运动趋势等），让学生画出指定物体的受力分析图。

②评价标准：力的有无是否正确、方向是否准确、符号标注是否规范、是否多力或少力。

（2）解题过程评价：

①不仅看答案是否正确，更要关注解题过程。

②评价要点：是否明确了研究对象（“隔离法”应用）、受力分析图是否清晰、建立的坐标系是否合理、

所列方程的依据是否充分（是二力平衡还是共点力平衡）、数学运算能力。

③可以采用“过程性评分”方式，对每一步骤单独赋分。

⑶一题多解与变式训练评价：

给出一个问题，鼓励学生用不同方法解决（如正交分解法、三角形法），或改变题目中的某个条件（如

摩擦系数变为零、斜面倾角变化），评价其思维的灵活性和深度。

维度三：科学探究一一评价实验设计、操作、数据处理能力

1.评价目标：

学生能否独江或合作完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”和“探究影响滑动摩擦力的因素”等实验。

2.具体策略：

（I）实验方案设计评价：在实验前，让学生书面或口头阐述实验目的、原理、器材、步骤、数据记录表格。

评价其设计的科学性、可行性和安全性。

（2）实验操作观察评价：使用检核表，针对实验操作设置规范问题，逐条记录评价。

（3）实验报告评价：

①数据处理：能否用列表法清晰汜录数据？能否用图像法处理数据。

②误差分析♦：能否识别出可能的误差来源（如弹簧自重、指针与外壳的摩擦、读数误差），并能进行简单

的合理性分析工

③结论总结：能否用规范的语言得出如“在弹性限度内，弹力与形变量成正比”的结论。

维度四；科学态度与责任——评价学习兴趣.态度和合作精神

1.评价目标：

学生是否具有严谨求实的科学态度、克服困难的探索精神以及与同伴交流合作的能力。

2.具体策略：

(1)课堂观察记录：教师记录学生在课堂上的表现。

(2)自我评价与小组互评：

①自我评价：设计