导入 奇特的力现象教学设计高中物理鲁科版必修1-鲁科版2004

PAGE课题导入奇特的力现象教学设计高中物理鲁科版必修1-鲁科版2004设计思路一、设计思路：以“筷子提米”“拔河比赛中的拉力与摩擦力”等生活现象为切入点，结合课本中力的作用效果与相互作用知识，通过问题链引导学生观察、思考，从具体现象抽象出力的概念，激发探究兴趣，为后续重力、弹力等学习奠定基础。核心素养目标二、核心素养目标：通过“筷子提米”“拔河比赛”等生活现象，形成力的物质性、相互性等物理观念；运用科学思维分析力的作用效果与相互作用关系；通过观察实验现象，提升提出问题、设计探究方案的能力；联系实际，体会物理知识在生活中的应用，培养严谨的科学态度。学情分析三、学情分析：高一学生刚从初中进入高中，对力的概念有初步生活经验（如推拉、提压），但理解停留在表面，易混淆“力与运动”关系；具备基础观察和实验操作能力，但系统分析能力较弱，实验设计不够严谨；习惯被动接受知识，主动探究意识不足；对拔河、提米等现象有直观感受，但缺乏科学解释，需引导从现象抽象出力的物质性、相互性等核心概念，为后续重力、弹力学习奠定基础。教学资源准备四、教学资源准备：1.教材：确保每位学生备有鲁科版高中物理必修1教材。2.辅助材料：准备“筷子提米”“拔河比赛受力分析”等图片及实验操作视频，突出力的物质性、相互性。3.实验器材：每组配备筷子、杯子、大米、弹簧测力计、小车、细绳，确保器材完好、安全。4.教室布置：设置分组讨论区及实验操作台，便于学生合作探究与实验观察。教学过程**教师**：同学们，今天我们通过两个生活现象探究“力的奥秘”。请看第一个实验——筷子提米（举起装有半杯大米的杯子，插入筷子并压实）。谁能描述你观察到的现象？

**学生**：筷子插进压实的大米后，向上提筷子时，杯子被一起提起来了！

**教师**：很好！为什么筷子能提起整个杯子？这里涉及哪些力？请小组讨论后分享。

（学生分组讨论，教师巡视）

**学生1**：筷子对大米有向上的力，但大米和杯子之间也有力吧？

**学生2**：可能是摩擦力，筷子和大米之间摩擦很大，所以带起了杯子。

**教师**：摩擦力确实存在，但关键在筷子与大米接触时发生了什么？请观察筷子插入时的形变（展示筷子轻微弯曲的特写）。

**学生**：筷子被压弯了！

**教师**：对！筷子发生弹性形变，产生一个向上的弹力。同时大米与杯子内壁间也有摩擦力。这两个力共同作用使杯子被提起。现在请用弹簧测力计模拟实验：测出筷子提米时需要的最小拉力。

（学生分组实验，记录数据）

**教师**：各组数据不同，但都超过杯子的重力。为什么？

**学生3**：因为摩擦力方向向上，和弹力一起对抗重力！

**教师**：完全正确！这就是力的“共同作用”。再看第二个现象——拔河比赛（播放两队拔河视频）。两队拉力大小相等吗？

**学生**：相等！因为绳子没动，拉力平衡。

**教师**：但为什么一方会输？关键在脚下！请分析脚与地面间的作用力（引导学生画出受力示意图）。

**学生4**：输的一方对地面的摩擦力小！

**教师**：对！获胜方通过增大对地面的压力（如降低重心）和接触面粗糙程度，获得更大静摩擦力。现在请用小车和测力计模拟：在粗糙和光滑平面上拉小车，观察启动时的拉力差异。

（学生实验，记录数据）

**教师**：粗糙平面拉力更大，说明什么？

**学生**：摩擦力阻碍运动，但静摩擦力能提供动力！

**教师**：总结两个现象：筷子提米中弹力与摩擦力协同作用；拔河比赛中摩擦力决定胜负。力的作用效果不仅取决于大小和方向，还取决于作用方式和物体间相互作用。请完成课本P13“思考与讨论”：分析拔河时绳子的受力及胜负关键因素。

（学生独立完成，教师点评）

**教师**：生活中还有哪些类似现象？举例说明力的协同或对抗作用。

**学生5**：汽车启动时，发动机动力与地面摩擦力配合。

**学生6**：拔钉子时，锤子对钉子的冲击力和木头对钉子的摩擦力对抗。

**教师**：非常好！这些现象都指向力的本质——物质间的相互作用。课后请设计实验：如何用弹簧测力计测量最大静摩擦力？下节课分享方案。知识点梳理1.力的基本概念

力是物体对物体的相互作用，具有物质性（力不能脱离物体而存在）、相互性（施力物体同时也是受力物体）、矢量性（既有大小又有方向）。力的作用效果包括改变物体的运动状态（产生加速度）和使物体发生形变。力的三要素是大小、方向、作用点，影响力的作用效果，可用力的示意图（带箭头的线段，标明方向和作用点）表示。

2.重力

重力是由于地球吸引而使物体受到的力，大小为G=mg（g为重力加速度，通常取9.8N/kg），方向竖直向下（垂直于水平面向下）。重心是物体各部分所受重力的等效作用点，质量分布均匀的规则物体重心在几何中心，不规则物体的重心可用悬挂法确定。重力在生活中的实例：物体自由下落、水往低处流等。

3.弹力

弹力是发生弹性形变的物体对接触物体产生的力，产生条件为两物体接触且接触处发生弹性形变。弹力的方向与物体形变方向相反，压力和支持力总垂直于接触面，绳的拉力沿绳收缩方向。弹簧弹力遵循胡克定律：F=kx（k为劲度系数，x为形变量，x=|l-l0|，l0为原长，l为现长）。筷子提米实验中，筷子因受压发生弹性形变产生向上的弹力，是提起杯子的关键力之一。

4.摩擦力

摩擦力是接触面阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力，产生条件为：接触面粗糙、接触面间有压力、有相对运动或相对运动趋势。摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力：静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反，大小范围0≤f≤fmax（fmax为最大静摩擦力，由接触面材料和粗糙程度决定）；滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，大小f=μN（μ为动摩擦因数，N为接触面间的正压力）。拔河比赛中，获胜方通过增大对地面的压力（如降低重心、穿防滑鞋）和接触面粗糙程度，增大最大静摩擦力，从而拉动对方。

5.力的合成与分解

力的合成与分解遵循平行四边形定则：两个互成角度的力F1、F2，其合力F以F1、F2为邻边作平行四边形的对角线表示，合力大小满足|F1-F2|≤F≤F1+F2，方向与F1、F2的夹角有关。力的分解是力的合成的逆运算，按作用效果分解是关键，如斜面上的物体重力分解为平行斜面向下的下滑力F1=Gsinθ和垂直斜面向下的压力F2=Gcosθ（θ为斜面倾角）。筷子提米实验中，筷子对大米的弹力和大米与杯子间的静摩擦力可视为共同作用效果的分力，合力与杯子的重力平衡。

6.共点力的平衡

共点力是指作用在物体同一点或作用线交于一点的力。共点力平衡条件是合力为零，即F合=0。二力平衡特点：两个力等大、反向、共线、同物体；三力平衡特点：三个力中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。拔河比赛中，当绳子处于平衡状态时，两队对绳子的拉力大小相等、方向相反，胜负取决于两队与地面间的静摩擦力大小。

7.作用力与反作用力

作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上、分别作用在两个不同物体上，性质相同，同时产生、同时消失。拔河比赛中，人对绳子的拉力与绳子对人的拉力是一对作用力与反作用力，地面对人的支持力与人对地面的压力也是一对作用力与反作用力，但人与绳子间的拉力和地面对人的摩擦力不是作用力与反作用力，而是平衡力（当人静止时）。

8.力的表示与测量

力的测量工具是弹簧测力计，使用时需注意：调零、视线与刻度线平行、不超过量程。力的图示需标明标度、大小、方向、作用点，力的示意图只需标明方向和作用点。实验中，用弹簧测力计拉物体时，需沿弹簧轴线方向，避免与外壳摩擦影响读数。筷子提米实验中，可用弹簧测力计测量提起杯子所需的最小拉力，该拉力等于筷子弹力与静摩擦力的合力。

9.生活实例中的力分析

筷子提米：筷子因受压产生弹力（向上），大米与杯子间因挤压产生静摩擦力（向上），两力共同平衡杯子的重力（向下），从而提起杯子。拔河比赛：人通过蹬地增大对地面的压力，从而增大地面对人的最大静摩擦力，当静摩擦力大于对方对绳子的拉力时，获胜。汽车启动时，发动机驱动轮对地面向后施力，地面给驱动轮向前的静摩擦力（动力），使汽车前进；刹车时，刹车片对车轮施加摩擦力（阻力），使车减速。

10.力与运动的关系

力是改变物体运动状态的原因，不是维持运动状态的原因。物体不受力或受平衡力时，运动状态不变（静止或匀速直线运动）；物体受非平衡力时，运动状态改变（加速、减速或改变运动方向）。拔河比赛中，当两队拉力相等且与地面摩擦力平衡时，绳子保持静止；当一方拉力大于对方最大静摩擦力时，绳子向该方加速运动。板书设计①力的基本概念

-定义：物体对物体的相互作用

-性质：物质性（离不开物体）、相互性（施力与受力同时）、矢量性（大小、方向、作用点）

-作用效果：改变运动状态、产生形变

-表示：示意图（箭头方向、作用点）、图示（标度、大小、方向、作用点）

②实验中的力分析

-筷子提米：筷子弹性形变→弹力（向上）；大米与杯子挤压→静摩擦力（向上）；两力平衡重力

-拔河比赛：人对绳子拉力与绳子对人拉力（作用力与反作用力）；地面对人静摩擦力（胜负关键，fmax=μN）

③核心规律

-力的合成与分解：平行四边形定则（合力范围|F1-F2|≤F≤F1+F2）

-共点力平衡：F合=0（二力平衡：等大反向共线；三力平衡：任意两力合力与第三力等大反向）

-牛顿第三定律：作用力与反作用力（等大、反向、同直线、不同物体、同性质）典型例题讲解1.例题：筷子提米实验中，杯子重力为3N，筷子对大米的弹力为2N，求大米与杯子间的静摩擦力大小及方向。

答案：静摩擦力大小为1N，方向竖直向上（与杯子的重力、筷子弹力平衡）。

2.例题：拔河比赛时，人对绳子的拉力为400N，绳子对人的拉力是多少？说明理由。

答案：400N；根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等、方向相反。

3.例题：质量为2kg的物体放在倾角为30°的斜面上，求重力沿斜面和垂直斜面的分力大小。（g=10N/kg）

答案：沿斜