第三章相互作用教材分析

第三章相互作用教材分析第一頁，共七十九頁，2022年，8月28日本章教材地位

本章講述的是有關(guān)“力”的基礎(chǔ)知識，是研究靜力學(xué)和動力學(xué)所必需的預(yù)備知識，因此本章內(nèi)容的選取具有基礎(chǔ)性和預(yù)備性，目的是通過學(xué)習(xí)一些具體的力：如重力、彈力摩擦力，以及跟這些物理量應(yīng)用相關(guān)的共點力的合成與分解等概念，為以后了解和掌握抽象的力的概念做一些鋪墊。第二頁，共七十九頁，2022年，8月28日

本章課程標準要求1、通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律。能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力。2、知道常見的形變，通過實驗了解物體的彈性，知道胡克定律。3、通過實驗理解力的合成與分解，區(qū)分矢量與標量，用力的合成與分解分析日常生活問題。第三頁，共七十九頁，2022年，8月28日本章知識結(jié)構(gòu)四種基本相互作用引力作用電磁作用強作用弱作用彈力摩擦力力的合成與分解正壓力支持力拉力、張力彈簧的彈力靜摩擦力滑動摩擦力滾動摩擦力重力幾種常見的力第四頁，共七十九頁，2022年，8月28日

本章滲透的物理思想

本章有兩處滲透了等效替代的物理思想：1.重力的作用點—用“重心”替代整個物體各部分所受重力的作用點。2.合力和分力的關(guān)系：只要作用效果相同，我們可以用一個力去替代幾個力；也可以用幾個力去替代一個力第五頁，共七十九頁，2022年，8月28日

本章知識要求1.了解自然界中四種基本相互作用2.理解重力、彈力、摩擦力等幾種常見力產(chǎn)生的特點和規(guī)律3.理解共點力的合成與分解等概念第六頁，共七十九頁，2022年，8月28日本章方法要求1.圖象法：F-L

F-L2.力的圖示法3.微小量放大研究法（微小形變放大）4.力的合成與分解法5.受力分析法6.正交分解法第七頁，共七十九頁，2022年，8月28日本章技能要求

本章對物理技能的要求主要涉及：1.利用測力計等工具探究彈力與彈簧形變的關(guān)系；2.利用圖象探究物理規(guī)律的能力；3.利用測力計等工具探究兩個共點力合成所遵從的規(guī)律，以及用力的圖示法得到平行四邊形法則；4.應(yīng)用平行四邊形法則和三角形法則對力進行合成和分解等基本技能。第八頁，共七十九頁，2022年，8月28日本章有爭議的幾個問題一.關(guān)于重力的概念和定義二.關(guān)于彈力產(chǎn)生的條件三.關(guān)于影響動摩擦因數(shù)的因素四.關(guān)于合力與分力的關(guān)系第九頁，共七十九頁，2022年，8月28日一.關(guān)于重力的概念和定義教科書中重力的定義：地面附近一切物體都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。初中時我們就已知道，物體受到的重力G與物體質(zhì)量m的關(guān)系是G=mg其中g(shù)就是前面學(xué)過的自由落體加速度第十頁，共七十九頁，2022年，8月28日2.其他幾種重力的定義（1）重力是地球?qū)Φ厍虮砻娓浇矬w吸引力的一種表現(xiàn)。其大小為G=mg（2）當物體用線懸掛并相對地面靜止時，物體所受重力大小等于懸線對物體的拉力，方向沿繩豎直向下。由牛頓第二定律G=mg（3）“在地面參考系中，地面附近物體所受的重力就是地球的引力和慣性離心力的合力”，其大小為

G=mg第十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日而按照中學(xué)的觀點，繞地球旋轉(zhuǎn)的宇宙飛船內(nèi)的物體所受重力就是地球的吸引力。第十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日二.關(guān)于彈力產(chǎn)生的條件

教科書中彈力的定義：發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力。問題一：是否只有發(fā)生彈性形變的物體才會對跟它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用？問題二：只要物體間有相互擠壓有形變是否就一定有彈力？第十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日

如果形變過大，超過一定限度，撤去作用力后，物體就不能完全恢復(fù)原來的形狀。這個限度叫做彈性限度。觀點一：任何物體的形變都有恢復(fù)原狀的趨勢，不超出彈性限度都能恢復(fù)原狀。觀點二：不是彈性形變的“范性形變”已經(jīng)超出了彈性限度，在沒有超出彈性限度前都存在彈性形變。第十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日問題一：是否只有發(fā)生彈性形變的物體才會對跟它接觸的物體產(chǎn)生彈力的作用？

問題二：只要物體間相互擠壓有形變是否就一定有彈力？否是第十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日三.關(guān)于影響動摩擦因數(shù)的因素

教科書中關(guān)于影響動摩擦因數(shù)的因素的描述：動摩擦因數(shù)的數(shù)值跟相互接觸的兩個物體的材料有關(guān)。材料不同，兩物體間的動摩擦因數(shù)也不同。動摩擦因數(shù)還跟接觸面的情況（如粗糙程度）有關(guān)。問題一：動摩擦因數(shù)還與哪些因素有關(guān)？問題二：動摩擦因數(shù)與接觸面積是否有關(guān)？第十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日

理解一：動摩擦因數(shù)還與溫度、接觸面間的干濕情況、有無其他介質(zhì)等因素有關(guān)。

理解二：個人認為動摩擦因數(shù)與接觸面積有關(guān)，與接觸面之間的壓強肯定有關(guān)。

觀點一：在中學(xué)階段可以忽略次要因素，只要考慮主要因素就已經(jīng)相當精確了。觀點二：像“動摩擦因數(shù)與接觸面積是否有關(guān)”類似問題在中學(xué)階段不提也罷。第十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日四.關(guān)于合力與分力的關(guān)系錯誤說法一：一個力分解成兩個分力，則兩個分力是合力的兩個作用效果正確說法：合力只有一個作用效果；合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果等效。第十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日錯誤說法二：合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果總是相同的如合力為零時的情況，合力為零應(yīng)理解沒有力，也談不上力的作用效果，但是兩個分力分別向兩個方向作用在質(zhì)點上肯定有形變效果。正確說法：合力的作用效果與兩個分力共同作用的運動效果可以說是“相同的”，而形變的效果有時是“不相同的”。第十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日觀點：一般所說的合力與分力“作用效果相同”，主要是指“共點力”作用下“運動效果相同”的情況。

教材中用橡皮筋的“形變效果”來研究合力與分力的“作用效果”其實不太合適，但在高中階段也是沒有其他更好的辦法，因為此時還沒有學(xué)習(xí)牛頓第二定律。第二十頁，共七十九頁，2022年，8月28日錯誤說法三：一個力分解成兩個分力是可以任意分解的，一般是按力的兩個作用效果來進行分解。37°AB正確說法：合力只有一個作用效果不會有兩個作用效果；一般說按“力的作用效果來進行分解”一般是指合力的作用效果，如：第二十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日

正確的理解是：

在研究斜面上物體的運動時，物體在其重力，斜面支持力和摩擦力的共同作用下，產(chǎn)生沿斜面下滑（摩擦力不太大時）的效果，即物體的加速度，速度和位移都沿斜面方向。為了方便地利用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解該物體的運動，其最有利的辦法就是將與斜面方向不一致的作用力分解為兩個分力，其中一個分力必須沿斜面方向，另一分力的方向與斜面垂直，后者是考慮到在垂直斜面的方向上，物體的加速度，速度和位移均為零。這就是“按力的作用效果進行力的分解”的真正涵義。第二十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日AB第二十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日37°AB第二十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日觀點一：合力與分力本來是不存在的，合力與分力概念的提出及其合成與分解的運算規(guī)律，只不過是人類研究力的效果時依據(jù)其矢量特點所使用的“方法和手段”。如何分解？如何分解？a觀點二：如何分解一個力其根本原則是如何“使研究問題的方法更簡便”，如：第二十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日

本章課時建議

1、重力基本相互作用1課時2、彈力1課時3、摩擦力2課時4、力的合成1課時5、力的分解1課時共點力的平衡條件與受力分析法1課時復(fù)習(xí)、測試講評2課時總學(xué)時9課時第二十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日教學(xué)建議：第一節(jié)重力基本相互作用

學(xué)生在初中已經(jīng)對重力的概念比較熟悉了，因此，這里僅提些問題，幫助學(xué)生回憶知識，總結(jié)知識，鞏固知識即可。初中對“力的圖示”沒有較高要求，此處在教學(xué)中要給予重視，做好黑板上的演示工作，要明確“力的圖示”是在后面的“力的合成實驗”中作為處理數(shù)據(jù)的重要手段。第二十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日問題1：根據(jù)初中所學(xué)的力學(xué)知識，請你說說說什么是力？力的作用效果是什么？問題2：什么是重力？重力的方向如何？重力是如何測量的？問題3：怎樣表示一個力？（力的圖示和力的示意圖）第二十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日教師引導(dǎo)總結(jié)：

1、物體間的這些相互作用抽象為一個概念：力

2、力的性質(zhì)（1）物質(zhì)性：力不能離開物體而獨立存在（2）相互性：施力物體同時也是受力物體（3）矢量性：力的三要素：大小、方向、作用點（4）瞬時性（基礎(chǔ)好的可講、基礎(chǔ)差的略去）一、力的概念第二十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日3、力的作用效果：改變物體的運動狀態(tài)、使物體發(fā)生形變4、力的測量5、力的圖示和力的示意圖＊力的圖示：精確的表示一個力標度、長短、方向、作用點舉例：（老師黑板帶著畫）力的示意圖：粗略的表示一個力舉例：第三十頁，共七十九頁，2022年，8月28日二、重力1、產(chǎn)生的原因：由于地球的吸引2、施力物體：地球3、物體受到的重力與質(zhì)量的關(guān)系：G=mg4、方向：豎直向下5、重力的測量要求第三十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日問題4：一個物體的各個部分都受到重力的作用，那么這個物體所受重力的作用點畫在哪里？教師總結(jié)：物體的各部分都受到重力作用，從效果上看可以認為各部分所受的重力作用集中于一點，這一點叫做物體的重心。通俗點講，重心就是重力的作用點。把物體的全部質(zhì)量集中到一點將不影響研究結(jié)果，這就是物理學(xué)的一種等效替代的思想。第三十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日6、重心：懸掛法和平衡法確定重心（1）均勻物體，重心的位置只跟物體的形狀有關(guān)。形狀規(guī)則的均勻物體的重心就在物體的幾何中心。（2）不均勻物體，重心的位置除了跟物體的形狀有關(guān)，還跟物體的質(zhì)量分布有關(guān)。（教材52頁）（3）物體的重心可以不在物體上。第三十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日指導(dǎo)學(xué)生閱讀：四種基本相互作用閱讀提綱：1、四種基本相互作用分別是什么？

2、每種基本相互作用的適用范圍是什么？

第三十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日名稱特點作用范圍舉例萬有引力一切物體之間存在的引力。一切物體之間

電磁相互作用電荷之間、磁體之間的相互作用，本質(zhì)上是同一種相互作用的不同表現(xiàn)。電荷、磁體間

強相互作用使得原子核緊密地保持在一起，這種作用稱做強相互作用。小于m內(nèi)

弱相互作用有些原子核能夠自發(fā)地放出射線，這種現(xiàn)象稱為放射現(xiàn)象。在放射現(xiàn)象中起作用的基本相互作用稱為弱相互作用。不超過10-16m三、四種相互作用第三十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日教學(xué)建議：

彈力知識在初中也已經(jīng)學(xué)過，并且彈力產(chǎn)生的本質(zhì)原因也比較復(fù)雜，所以在處理此節(jié)教材時易簡不宜繁，宜粗不宜細。建議在一些經(jīng)驗知識的基礎(chǔ)上教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出彈力產(chǎn)生的原因、彈力方向特點和大小特點即可。

第二節(jié)彈力第三十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日推舉拉壓教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：1、這些都是物體與物體接觸時才發(fā)生的，這種相互作用可稱為接觸力。2、接觸力按其性質(zhì)分可歸納為彈力和摩擦力，本質(zhì)上是由電磁力引起的。第三十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日觀察實驗、創(chuàng)設(shè)情境：歸納彈力產(chǎn)生的條件。第三十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日一、彈性形變1、彈性形變：范性形變：舉例、圖片2、微小形變：實驗：微小形變體會：“微小量”放大，是物理學(xué)常用的方法。

還有哪些“微小量”放大的方法？有機玻璃的形變第三十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日二、彈力1、彈力產(chǎn)生的條件：直接接觸、發(fā)生彈性形變2、彈力：教材55頁3、彈力的方向：（三新練習(xí)冊38頁）總是垂直于接觸面而指向被壓或被支持的物體第四十頁，共七十九頁，2022年，8月28日練習(xí)：畫出物體所受彈力的方向（畫彈力方向時，要用實際情境作支持）。第四十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日分清：受力物體、施力物體強化幾個問題：

1、誰受到的力？

2、這個力是誰施加的？

3、是誰的形變產(chǎn)生的？第四十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日總結(jié)：判斷物體是否受到彈力的方法：假設(shè)法。（根據(jù)受力物體運動狀態(tài)的變化判定）。第四十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日三、胡克定律

這是學(xué)生在高中學(xué)到的第一個定律。最好通過探究讓學(xué)生加深認識，并在初中探究能力的基礎(chǔ)上，完成對定律的理解。有條件的學(xué)校最好能完成圖像的表示和理解。第四十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日L0x2x3x1、胡克定律內(nèi)容：2、公式：F=kx第四十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日

教學(xué)建議：本節(jié)是本章教學(xué)的重點，更是教學(xué)難點，建議上2課時，并多創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生感受：1.幾個方向關(guān)系：物體運動方向、相對運動方向、相對運動趨勢方向、摩擦力的方向。2.摩擦力是動力還是阻力3.靜摩擦力和動摩擦力的大小特點4.是否只有靜止不動的物體才會產(chǎn)生靜摩擦力第三節(jié)摩擦力第四十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日創(chuàng)設(shè)情境：教材57頁。引出靜摩擦力一、靜摩擦力1、產(chǎn)生的條件：接觸面粗糙、相互接觸、相互擠壓、有相對運動趨勢2、兩個物體之間只有相對運動的趨勢，而沒有相對運動，這時的摩擦力叫靜摩擦力。3、靜摩擦力的方向：靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，并與物體間的相對運動趨勢方向相反（加深對相對運動趨勢的理解）（建議用兩個毛刷演示）第四十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日用上述實驗裝置進行研究：緩慢的拉動木板，記錄讀數(shù)和物塊的運動狀態(tài)。拉力F（N）物體運動狀態(tài)靜摩擦力大小實驗：F4、靜摩擦力的大小：第四十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日總結(jié)：（1）兩個物體間的靜摩擦力是一個變力，它的大小可以在0與Fmax之間，即

0＜F≤Fmax

。（2）根據(jù)二力平衡知識，只要物體與物體之間保持相對靜止，靜摩擦力的大小=外力的大小，且隨外力的變化而變化。（3）當物體剛剛開始滑動時，靜摩擦力達到最大，稱為最大靜摩擦力Fm。第四十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日問題：（1）運動的物體能受到靜摩擦力嗎？舉例說明（2）靜摩擦力可以充當阻力嗎？可以充當動力嗎？5、靜摩擦力方向判斷的方法（1）用假設(shè)法判斷靜摩擦力的方向（2）根據(jù)物體的運動狀態(tài)判斷靜摩擦力的方向第五十頁，共七十九頁，2022年，8月28日鞏固練習(xí)：物塊與傳送帶一起勻速運動傳送帶靜止物塊靜止物塊與傳送帶一起勻速運動1、物體相對于傳送帶處于靜止狀態(tài)，判斷下列傳送帶上物體有無靜摩擦力。方向是什么？第五十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日2、如圖所示，水平桌面上疊放的A、B兩個物體，在水平方向拉力F1和F2的作用下，以共同的速度v一起向右勻速運動，已知F1=5N，F(xiàn)2=3N，那么物體B上、下表面所受摩擦力的大小為（）

A．5N，2NB．3N，0C．5N，8ND．0，2NBAF1F2第五十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日二、滑動摩擦力1、產(chǎn)生條件：（1）物體與物體之間接觸并且相互擠壓（有形變）。（2）物體與物體之間有相對運動；（3）兩個接觸面不光滑，有粗糙程度。第五十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日2、滑動摩擦力的方向：總是沿著接觸面跟物體相對運動的方向相反。理解：相對運動是指該物體相對于與它接觸的物體（另一物體）而言的。第五十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日3、滑動摩擦力大小公式：

F=μFN問題：滑動摩擦力大小與哪些因素有關(guān)，定量關(guān)系如何研究？設(shè)計實驗：研究滑動摩擦力大小與正壓力的關(guān)系。方法：控制變量法演示實驗：（能演示的盡量演示）或自制傳送帶（長木板）來觀察相對運動。F第五十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日問題：滑動摩擦力的方向一定跟物體運動方向相反嗎？滑動摩擦力能充當動力或阻力嗎？舉例說明問題：最大靜摩擦力與滑動摩擦力的大小關(guān)系是什么？第五十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日鞏固練習(xí)：1、教科書59頁例題。3、如圖所示，物體A、B疊放在水平桌面上，對B施加一水平力F，使它們一起向右勻速運動，試分析A、B所受的摩擦力。假如將力F作用在A上，摩擦力又如何？2、教科書61頁第3題。第五十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日4、如圖所示，物體A、B、C疊放在水平桌面上，它們的重力都等于10N，在B上有一個水平向右的作用力F1＝2N，在C上有一個水平向左的拉力F2＝2N，三個物體都處于靜止狀態(tài)，求A對B、B對C、桌面對C的摩擦力。第五十八頁，共七十九頁，2022年，8月28日5、如圖所示，位于斜面上的物體A在沿斜面向上的力F作用下處于靜止狀態(tài)，則對斜面作用于物體A的靜摩擦力的判定正確的是（）方向可能沿斜面向上方向可能沿斜面向上下C.大小可能等于零D.大小可能等于F

θAF第五十九頁，共七十九頁，2022年，8月28日教學(xué)建議：所謂“力的合成”問題的本質(zhì)是力能否按平行四邊形法則進行疊加的問題，也就是力是否具有矢量性的問題。

所以本節(jié)重點是指導(dǎo)學(xué)生做好力的合成實驗，從實驗中得到矢量合成規(guī)律；對于合力與分力的概念、共點力的概念可以讓學(xué)生知道即可，而不必過分渲染。第四節(jié)力的合成第六十頁，共七十九頁，2022年，8月28日創(chuàng)設(shè)情境：出示圖片，引出合力的概念一、合力1、若力F單獨作用和力F1、F2共同作用所產(chǎn)生的效果相同，力F就叫做力F1和F2的合力。F1和F2為F的分力。討論：（1）什么叫效果相同？效果是什么？（在討論中，體會等效替代的思想）（2）“一個力”和“幾個力”能同時存在嗎？2、已知分力求合力的過程叫做力的合成。第六十一頁，共七十九頁，2022年，8月28日二、力的合成教師指導(dǎo)學(xué)生實驗：1、平行四邊形定則：互成角度兩個力的合力就是以這兩個力為鄰邊的平行四邊形的對角線。注意：（1）這是矢量運算的普遍適用的法則。（2）平行四邊形定則只適用于共點力的情況下。第六十二頁，共七十九頁，2022年，8月28日3、已知分力求合力的過程叫做力的合成。2、如果幾個力同時作用在物體上的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力。問題：合力與兩個分力之間的關(guān)系是怎樣的呢？（1）當分力大小不變，夾角改變時，合力如何變化？（2）當合力不變，分力的夾角改變時，分力如何變化？（課件演示、黑板畫圖分析）第六十三頁，共七十九頁，2022年，8月28日三、合力與分力間的關(guān)系1、當分力大小一定時，分力之間的夾角變小合力變大，夾角變大合力變小。2、當合力一定時，分力的夾角越大，分力越大。3、合力取值范圍：|F2-F1|≤F合≤|F1+F2|第六十四頁，共七十九頁，2022年，8月28日鞏固練習(xí)：1、用學(xué)過的物理知識，分析這兩張照片中的動作哪一個更容易完成？2、課后練習(xí)第六十五頁，共七十九頁，2022年，8月28日3、已知兩個力F1=10N，F(xiàn)2=4N，求其合力范圍？追問其合力能等于5N、7N、11N嗎？4、（1）如圖所示，質(zhì)量為m=10kg的物體置于水平地面上，現(xiàn)對物體施加豎直向上的兩個等大拉力F1=F2=70N，求物體所受的合力F合。（2）若將上題中施加的兩個力改為斜向上，大小不變，使F1、F2均與水平方向成30°角，如圖所示，此時能將重物提起嗎？F2F1F2F130

°30°第六十六頁，共七十九頁，2022年，8月28日教學(xué)建議：力的分解是“力的合成”的逆運算，學(xué)生比較容易接受，重點在于讓學(xué)生掌握在實際問題中如何分解一個力；建議本節(jié)內(nèi)容增加正交分解和共點力作用下物體的平衡條件這兩個內(nèi)容，便于學(xué)生在實際問題中進行應(yīng)用。第五節(jié)力的分解第六十七頁，共七十九頁，2022年，8月28日復(fù)習(xí)回憶：有關(guān)合力、分力的概念。引出力的分解（仍要強調(diào)“等效替代”的思想）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣：老師用一個手指同時拉動兩個力氣大的同學(xué)。一、力的分解1、分力：若力F1、F2共同作用和力F單獨作用