高中物理 高一物理 第三章《相互作用与力的平衡》单元教学设计.docx

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高中物理高一物理第三章《相互作用与力的平衡》单元教学设计

“相互作用与力的平衡”单元教学设计

一、单元教学任务分析

1.单元内容分析

本单元出自普通高中《物理》教科书（上科版）必修1第三章——相互作用与力的平衡。

本单元以生活中常见的桥为背景，提出了一系列与力相关的问题，用实验探究、分析论证及呈现相关历史资料，激发学生学习的兴趣与欲望，让学生认识重力、弹力和摩擦力以及力的相互作用规律；学会对物体进行受力分析；为进一步学习力学以及电磁学等打下良好的基础。

让学生体验等效的思想方法，通过实验，分析归纳得出力的平行四边形定则，并明确矢量和标量的概念。

知道共点力平衡的条件，能联系实际，用力的平衡条件分析日常生活中的问题。

2.学情分析

虽然学生在初中学习了一些力的知识，学生知道力有大小和方向，但是没有学习矢量概念，不知道力有方向这个要素的其他意义是什么，比如和其他没有方向这个要素的物理量（如质量）相比有什么区别。

在高中学习中明确提出矢量概念，在位移、速度、加速度的学习中逐步体会矢量是一类物理量，在力的学习中进一步完善对矢量的认识，理解力的运算遵循平行四边形定则，即矢量运算的方法。

在机械运动的学习中，学生虽然初步了解了构建质点模型的方法，但是研究对象大多是孤立的运动物体。

在这一章的学习中，主要任务是研究物体的受力，研究情境中物体往往不是孤立的，而是与其他物体相接触，处于一定的环境中，使得问题情境的更加复杂。

受力分析是这一章学生需要掌握的基本技能。

在受力分析的过程中学生要通过分析寻找每个力存在的证据，有些证据比较隐蔽，如微小形变和相对运动趋势，在分析过程中可能会用到假设法、反证法等方法进行推理，对学生的科学推理能力要求较高。

在这一章的学习中涉及多个探究实验，虽然问题情境并不复杂，实验中使用的测量仪器也是学生初中学习中比较熟悉的刻度尺和弹簧测力计，但是实验中信息记录和处理的方法对学生来说是全新的，对操作的细节、误差的分析都是需要特别关注的。

刚升入高中的学生，对追求实验精确度的理解不够深刻，因而在操作上投入的关注和思考不够，这些都是教学中需要关注的。

3.单元内容与核心素养的关联分析

编号

核心内容

物理观念

科学思维

科学探究

科学态度与责任

1

生活中常见的力

●

◎

◎

◎

2

力的合成

●

●

●

◎

3

力的分解

◎

◎

○

○

4

共点力的平衡

●

●

◎

●

单元学习价值

本单元以生活中常见的桥为背景，通过重力、重心的学习，体会“等效替代”的思维方式。

通过弹力和胡克定律的学习，掌握探究实验的方法，经历用图像法处理数据，体会推理、论证的科学思维。

通过观察“微小形变”，体会“转化放大”的思维方式。

通过摩擦力的学习，领悟摩擦力在实际生活和生产中的应用价值，培养实践意识。

通过力的合成与分解的学习，感悟“等效替代”的思维方法，通过实验探究力的合成遵循的规律，尝试合作交流，培养推理、论证的思维能力。

通过共点力平衡的学习，能从物体平衡的普遍性体会平衡条件的价值。

通过本单元的学习，进一步形成相互作用的物理观念，通过完成核心任务，提升模型建构的能力，认识物理模型在探索自然规律中的作用，理解科学、技术、社会、环境的关系。

4.单元核心任务分析

本单元的核心任务是认识生活中常见桥梁结构，探究其中所涉及的力学原理。

桥梁是学生在生活中熟悉的一种建筑，可以把各种桥梁的不同结构和不同部分抽象成物理模型，如斜面、三脚架以及斜拉索等等。

利用力的合成与分解、共点力的平衡等知识，通过理论分析解释各种桥梁结构背后隐藏的力学原理。

核心活动主要分解到各部分内容的应用环节，以问题解决驱动学习，将本单元的知识内容有效体现出来，使学生在熟悉的真实情境中学习本单元的相关知识，并用知识来解释生活现象、解决实际问题。

二、单元教学目标确定

本单元以生活中常见的桥为背景，通过对不同种类的桥梁力学结构的建模分析，建立重力、弹力、摩擦力、力的合成与分解以及共点力的平衡等物理概念，能将所学习到的静力学知识关联到生活中常见桥梁的力学结构，通过分析推理解释不同桥梁结构的力学原理，形成事物之间相互作用的观念。

通过学习重力、重心的概念，渗透“等效替代”的思维方法。

通过弹力的学习，知道压力、支持力、绳子的拉力都是弹力；通过探究胡克定律的实验，初步掌握探究实验的方法，尝试用图像法处理数据，体现推理、论证的科学思维；从任何物体都能发生形变入手，通过观察“微小形变”，体会“转化放大”的思维方法，培养学生实事求是的科学态度。

通过认识物体在不同表面上滑动摩擦、静摩擦的现象，学会用动摩擦因数计算滑动摩擦力，会根据物体的平衡条件简单地计算静摩擦力的大小。

会采用控制变量法定量探究滑动摩擦力的大小；通过动手实验，培养学生分析、解决问题的能力。

能从事物的两方面认识摩擦的利与弊，知道如何趋利避害，领悟摩擦力在实际生活和生产中的应用价值，培养学生的实践意识。

通过学习受力分析的基本方法，学会对物体进行正确的受力分析。

通过学习合力与分力的概念，了解力的合成与分解遵循平行四边形定则，会用力的图示求合力与分力，会用平行四边形定则进行力的合成与分解，会根据实际需要分解力，对力的分解的应用价值有初步认识。

通过实验感悟等效的思维法，探究力的合成遵循的规律，

尝试与同学合作交流，培养推理、论证的思维能力，形成物理观念。

通过共点力平衡的学习，了解平衡的意义，知道共点力的平衡条件。

会通过对物体的受力分析及根据平衡条件解释和解决与桥梁力学结构相关联的实际问题。

能从平衡的普遍性体会平衡条件的价值，认识物理模型在探索自然规律中的作用，理解科学、技术、社会、环境的关系。

三、单元教学结构创建

1.单元教学结构表

单元核心任务

单元核心任务分解

教学内容

课时安排

认识生活中

常见桥梁结

构，探究其中

所涉及的力

学原理

认识桥梁中常见的三种力

认识桥梁的重力、重心，认识桥梁具体独立部分的弹力

重力、弹力

胡克定律

摩擦力

3

通过实验理解胡克定律

认识滑动摩擦力和静摩擦

力，通过实验，探究摩擦力

的大小的规律

研究斜拉索桥相比于普通大桥是通过何种方式减少桥墩数量的

力的合成

2

研究赵州桥的拱形结构是如何承受巨大压力的

力的分解

1

研究桥梁受力平衡的条件

共点力的概念及探究共点力平衡的条件

共点力的平衡

2

应用平衡条件制作测风力装置

2.单元教学结构说明

单元核心任务分解

重点活动

教学内容

课时安排

认识桥梁中常见的三种力

1.情景引入：

演示实验，一个彩色塑料球高处松手下落，塑料瓶小孔水滴下落，压缩、拉伸弹簧，引出要学习的重力和弹力的概念。

2.分析讨论：

一串葡萄每一颗都受到重力的作用，从效果上看，能不能看作作用在一整串葡萄上（重心）？

3.分析讨论：

出示一座拱形桥的图片，其中心大约在哪里呢？

4.小组实验：

用平面镜等器材显示微小形变。

5.分析讨论：

弹力产生的条件。

6.动手制作：

用橡皮泥制作赵州桥。

重力、弹力

胡克定律

摩擦力

3

重力、弹力

重心、弹力方向

活动III

制作模型

活动IV

实例分析

情景演示

设问

活动I

图片

问题

设问1、2

7.实例分析：

赵州桥楔形砖块受到的弹力。

8.演示实验：

摩擦力大小的规律9.学生实验：

滑动摩擦力的大小影响因素

1、通过亲身体验后大胆猜想弹簧产生弹力大小与形变量之间的定量关系。

2、原理讨论、方案设计、实验探究、交流结果

3、查阅资料、动手实践。

研究斜拉索桥相比

于普通大桥是通过

何种方式减少桥墩

数量的

1.通过情景引入共点力的概念

力的合成

2

2.体验合力与分力的作用效果

3.实验探究两个互成角度的力的合成的规律

4.矢量合成的一般方法

5.多个共点力的合成方法

6.探究斜拉索桥的力学原理

研究赵州桥的拱形结构是如何承受巨大压力的

1.通过情景引入力的分解

力的分解

1

2.在实际问题中建立模型，根据力的作用效果进行力的分解

3.探究作业研究赵州桥的拱形结构是如何承受巨大压力的

研究桥梁受力平衡的条件

1.通过图片引入共点力作用下物体的平衡

共点力的平衡

2

2.DIS实验：

探究共点力作用下物体的平衡条件

3.应用DIS及自制实验器材，设计探究研究风力的实验方案

4.交流研究成果

四、课时教学设计

（一）第1课时

1.教学流程图

重力概念

2.流程图说明

情景通过释放小球、滴水、压缩和拉伸弹簧等同学熟悉生活中的情景，引发学生思考“为什么下落、形变产生力？

”等问题，为进一步认识重力、弹力作好台阶的铺设。

问题设问1.通过设问1“根据已经学过的知识，常见的力举例，谈谈你对力的特性的认识”，

设问2“力可以怎样分类？

”归纳得出生活中常见的几种力。

活动I通过学生熟悉葡萄图片，讨论各部分受力等效为一点受力，建立重心的概念，体会“等效替代”的科学方法。

活动II用平面镜多次反射并将光线投射到远处的小组实验，探究微小形变，体验“微小放大”的科学方法。

活动III用橡皮泥制作“赵州桥”模型，为分析“楔形砖块”的弹力做好前期准备，做中学物理。

活动IV利用弹力的概念分析“楔形砖块”在理想的条件下所受到的弹力，确定有无及方向。

3.课时设计

教学过程

点评

一、小现象，有学问？

在生活中有许多司空见惯的现象，但这些现象都包含有一定的科学道理。

出示图片：

小球落地；可乐瓶滴水；

思考讨论：

小球为什么会落向地面？

可乐瓶里的水为什么会向下？

出示动画：

弹簧的拉伸和压缩。

思考讨论：

弹簧为什么能被拉伸和压缩呢？

教师总结：

这些现象都与我们今天要讲的重力、弹力有关。

二、新课教学

（一）质疑激思，形成概念

设问1：

根据初中已经学过的知识，常见的力举例，谈谈你对力的特性有哪些认识？

设问2：

力可以怎样分类？

”归纳得出生活中有哪几种

创设情景，用真实的现象熟悉情境，吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，引发学生对问题的深入思考。

重力和阻力

常见的力？

重力和支持力

重力和支持力摩擦力

用设问来引发学生对已有的知识回忆，归纳生活中常见的力。

①力是物体间的相互作用，力的效果可以从被作用物体发生形变或运动状态变化来判断。

②力的图示力的三要素：

大小、方向、作用点。

重力是学生最熟悉的一种力，通过举例深入理解。

③力的种类

两种不同的方法来分类：

根据力的性质来分类，如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等等；根据力的效果来分类，如拉力、压力、支持力、动力、阻力等等。

（效果不同的力，性质可以相同。

例如拉力、压力、支持力实际上都是弹力，只是效果不同。

性质不同的力，效果可以相同。

例如不论是什么性质的力，又要效果是加速物体运动的，就可以称它为动力；效果是阻碍物体运动的，就可以称它为阻力。

）下面几节就分别介绍这三种力。

（二）重力1．由于地球的吸引而使物体受到的力，叫作重力，符号G。

2．单位