第4章 相互作用
本章规划
这一章讲述有关力的基本知识，包括了后面学习的动力学和静力学所必需的预备知识.基础性和预备性是本章的特点.
所谓基础性，就是要为学习力学知识打下扎实的基础.从知识方面来说，就是理解力的初步概念，理解重力、弹力、摩擦力产生的条件和特性，会进行力的合成和分解.从运用方面说，是初步熟悉对一个物体的受力分析，会画出正确的受力图.
这一章具有预备性，不论在知识上还是在运用上都要有一个“度”.比如在本章第二节提到：“用悬绳挂着的静止物体，用静止的水平支持物支持的物体，对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力，大小等于物体受到的重力.”在这一节就不要求从道理上把这一论断说清楚，可先作为事实接受下来，讲过牛顿第三定律后再解决.再比如静摩擦，要想一开始就把问题讲深讲透，企图使学生能够处理比较难的有关问题，可以说是“拔苗助长”，是不可能的.因此，教材的编写要充分注意循序渐进的原则.
这一章只要求初步熟悉物体的受力分析，不要求学生分析比较复杂的情形.这是因为，对于比较复杂的情形，要结合着运动和力的关系来进行受力分析，学生才能掌握得更好.对物体受力分析的要求，应贯穿在整个力学教学中，并逐步加以提高.
这一章的内容与初中学过的力学知识衔接密切，是初中知识的拓展和深化.教材的编写注意到与初中的衔接，教学中应适当复习初中学过的力学知识，以便把初高中的台阶尽量铺得平缓些.
第1节 重力与重心
从容说课
本节课重点：力的概念，以及重力的产生、大小、方向，物体重心与哪些因素有关.
1.学生在初中已经知道力是物体对物体的作用以及力的作用效果，在此基础上教师通过实例让学生理解力的作用效果是由力的三要素决定的，并会作力的图示.
2.学生在初中已经学过重力，让学生结合实例进一步理解地面附近的物体与地球间存在吸引力，但应明确这种吸引力是重力产生的原因，并不是重力.
3.结合日常生活的实例让学生理解重心是等效作用点并讨论分析重心位置与那些因素有关. 教材分析
本节分三个重点：力的描述；重力的三要素；重心与稳定（并不是完全按教材分）.“力的描述”是本节和本章的预备知识；“重力的三要素”的分析过程是重点，其研究过程和方法也是为其他力的学习作铺垫，是本节核心；
“重心与稳定”紧密联系生活，但其应用和有关现象的解释则是难点.
学生状态分析
初中已粗略学习了力的知识：
1.“力的描述”.
2.重力的三要素.
三维目标
知识与技能
1.知道力是物体间的相互作用；力使物体产生形变或使物体运动状态改变；用力的图示表示力的三要素.
2.了解重力的产生，理解重力的三要素.
3.能测量重力的大小，确定重力的方向.
4.能解释稳定与重力相关的现象，并能应用.
过程与方法
过程：引入问题→探究问题→得出概念→应用概念.
方法：用设问、讨论、交流等方法引导学生建立重力的概念.
使学生积极参与探究重力概念的建立过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验的作用.
通过讨论交流，培养学生大胆质疑的能力，培养学生对比分析和交流合作的能力. 情感态度与价值观
观察和了解重力的有趣现象，感受自然界的奥秘，发展对科学的好奇心和求知欲. 积极参与观察和实验，认真讨论，体验探索自然规律的艰辛与喜悦.
通过质疑、讨论交流，逐步养成将自己的见解与他人分享的团队精神.
教学设计
教学重点 “重力的三要素”的分析过程是重点，其研究过程和方法也是为其他力的学习作铺垫，是本节核心.
教学难点 “重心与稳定”紧密联系生活，但其应用和有关现象的解释则是难点.
教具准备 磁铁、小铁块、细线；弹簧秤、钩码（学生用，两人一组）；刻度尺、圆规.有条件的可以用实物投影设备，并准备相应的力的图示的投影片或实物投影图.
积累反映“力的作用效果”的实例三个和准备演示实验三个；（如汽车在重载和空载时钢板的形变，海绵床垫、沙发的形变，用手挤压气球，用力将铅球投出去，骑自行车等） 准备学生实验两组（如一组橡皮筋；一组小球）
设计关于“重心与稳定”的两个有趣实验（如取一块砖头作三种不同的放置方式，稳度不同；用手指尖顶起一把直尺等）.
课时安排 1课时
教学过程
导入新课式
力是什么？
力的本质和两个作用效果
1.设问引入
A.你觉得力是什么，请举例说明.
B.力的作用效果有哪些，举例说明.
2.引导学生归纳，并板书
板书：
一、力的描述
1.力是物体间的相互作用
2.力的作用效果
A.使物体形状改变；
B.使物体运动状态改变.
推进新课
演示：用细线使放在桌上的钩码上升
引导答出：细线对钩码施加了力.
演示：磁铁吸引铁块
引导答出：磁铁对铁块施加了作用力.
提问：再举出物体对物体的作用力的实例，要求说出哪个物体对哪个物体施加了力. （对学生举出的目前不好说明的实例，不要过多分析，可指明以后会涉及） 小结：力是一物体对另一物体的作用.
这里指出了力的物质性，没有脱离物体而独立存在的力，一个孤立的物体不会存在力的作用.也就是说，有受力物体，一定有另一个物体对它施加力的作用.力是不能离开施力物体和受力物体而独立存在的.
当我们研究某一个物体受力时，有时不一定指明施力物体，但施力物体一定存在. （例如说物体受重力，其施力物体是地球）
提问：力是有大小的，力的大小用什么来测量？在国际单位制中，力的单位是什么？符号是什么？
提问：仅说一个力多大（是多少牛）能不能完整地表达出这个力？
引导学生答出力是有方向性的物理量.（力的作用点）
板书：
3.力的大小和方向
（1）力的大小用弹簧秤来测量.单位是N（牛）.
（2）力是有方向的物理量.
提问：物体受的重力方向怎样？水里的船受到的重力方向怎样？
（3）力的图示.为了形象地表达一个力，可以用一条带箭头的线段（有向线段）来表示： 线段的长短表示力的大小；
箭头表示力的方向；
箭尾（或箭头）常画在力的作用点上（在有些问题中为了方便，常把一个物体用一个点来表示）.
［例1］（教师做）：卡车对拖车的牵引力F的大小是2 000 N，方向水平向右，作出力F的图示.
步骤：选一标度（依题而定其大小）：如用1 cm长的线段表示500 N的力.
从力F的作用点O向右画一线段四倍于标度（4 cm），然后画上箭头（图4-1-1）
.
图4-1-1
［例2］（学生做）：作出下列力的图示（可同时出三个题，全班分三组，每组做一个题，并分别选一个学生在黑板上做）
（1）物体受250 N的重力.
（2）用细线拴一个物体，并用400 N的力竖直上提物体.
（3）水平向左踢足球，用力大小为1 000 N.
答案：
（1） （2） 图4-1-2 图4-1-3
（3）
图4-1-4
说明：①选不同标度（单位），力的图示线段的长短可不同；
②标度的选取要有利于作图示.
提问：上述三力的施力物体和受力物体分别是什么？
提问：回忆初中所学的知识，力的作用效果是什么？
4.力的作用效果是使物体发生形变，改变物体的运动状态
（可利用已有的弹簧秤等演示，总结上述两方面效果）
今后我们将定量地研究力的作用效果.
小结：力不但有大小，而且有方向.力的大小、方向和作用点常称为力的三要素.
力的图示是形象地表述一个力的方法，不要忘了定标度.力的图示要正确反映力的三要素. 提问：重力是什么样的力呢？
重力存在
A.组织学生观察课本62页的图4-7-、图4-8-说明了什么.
B.设问：你还能举出重力存在的实例吗？
C.教师点评.
［例题剖析1］
正误判断1
1.物体受力的作用，运动状态一定改变.（错误）
2.物体运动状态发生改变，一定是物体受到了力.（正确）
3.物体只有相互接触才会产生力的作用.（错误）
4.甲把乙推倒在地，但甲并没有倒下，说明甲没有受到力的作用.（错误）
5.同一物体既可以是施力物体也可以是受力物体.（正确）
6.力的大小可以用天平测量.（错误）
7.找不到施力物体或受力物体的力是不存在的.（正确）
8.无生命的物体不能产生力的作用.（错误）
［例题剖析2］
正误判断2
1.物体的重力总是大小不变的.（错误）
2.重力就是地球对物体的吸引力.（错误）
3.重力的方向总是垂直向下的.（错误）
4.把物体从赤道拿到北极，物体的重力将增大.（正确）
5.在地球表面运动的物体，无论怎样运动，总会受到重力的作用.（正确）
6.物体的重心一定在物体上.（错误）
7.形状规则的物体，其重心一定在其几何中心上.（错误）
8.细绳下吊一小球，细绳的拉力总等于小球的重力.（错误）
［例题剖析3］下列关于力的说法，正确的是（ ）
A.只有有生命的物体才会施加力 B.受力的物体同时也是施力的物体
C.静止的物体不会受力，运动的物体才受力 D.只有接触的物体间才可能相互施加力 教师精讲
力是物体间的相互作用，任何一个物体，不管它是否有生命，都可以对其他物体施加力的作用，所以选项A错误.物体间力的作用总是相互的，所以选项B正确.力是物体运动状态改变的原因，而不是物体运动的原因，选项C错误.磁铁吸引铁块，磁铁和铁块可能并没有接触，可见选项D错误.
板书：
二、重力是什么样的力
1.重力的产生：重力是地球上或附近的物体由于地球吸引而使物体受到的力.
指出：地球附近的物体都会受到重力的作用.
练习：从树上落下的苹果受到了重力，请指出施力物体和受力物体.
板书：
2.重力的三要素
(1)大小
问题：桌面上有一个弹簧秤，天平一套，请选择适当的器材，求出你的文具盒（或其他物品）所受重力的大小，并指出你的依据.
请学生讨论、归纳并点评：
可以利用二力平衡，用弹簧秤称量;也可以利用G=mg求解.
拓展知识：同一物体在地球的不同地方重力不同.
（2）方向
提问：你知道重力的方向吗？请举实例作为你的依据.
归纳：
方向竖直向下.
拓展知识：讲一讲生活中哪些现象和应用涉及到重力竖直向下的知识.
（3）作用点
教师结合生活实际，给出重心概念.
重心：物体各部分所受重力的等效作用点.
思考：请你指出下列物体的重心：充足气的篮球、方砖、石块.
指出怎么找重心（画图、操作、说明）：
规则均匀的物体重心在其几何中心,不规则不均匀的物体重心用悬挂法即可. 提问：悬挂法的依据是什么？
［例题剖析4］一个被吊着的均匀的球壳，其内部注满了水，在球的底部有一带阀门的细出水口.在打开阀门让水慢慢流出的过程中，球壳与其中的水的共同重心将会（ ）
A.一直下降 B.一直不变 C.先下降后上升 D.先上升后下降 教师精讲
在注满水时，球壳和水的共同重心在球心，随着水的流出，球壳的重心不变，但是水的重心下降，二者共同的重心在下降.当水流完时，重心又回到球心，故选项C正确. 板书：
三、怎样使物体稳定
A.实验引入，请看课本图4-2-1
B.暂不解释现象，继续演示实验：
让砖块逐步倾斜，直至倒下.
C.根据学生的讨论，归纳：
物体的重力作用线在支持面内就能保持稳定.
D.实验：
体验：轻推直尺，直至翻出桌面.
观察：蜡烛跷跷板.
E.指出几个生活中的稳定现象实例.
课堂小结
一、力
力是物体对物体的作用.力不但有大小而且有方向，大小、方向和力的作用点常称为力的三要素.要会作力的图示，它体现了物理学的研究方法.
二、重力
重力的产生：重力是地球上或附近的物体由于地球吸引而使物体受到的力.重力的三要素.G=mg.
三、重心与稳定
重心：物体重力的作用点.重心越低，物体越稳定.
布置作业
1.结合课本图4-1-6，自己剪一张任意形状的硬板，找出重心，并说明你的依据.
2.假定我们仅知道均匀极细的长木条重心在其中点，由此分析并论证均匀长方板、均匀三角板、圆板的重心应在何处.
3.仔细阅读课本信息窗并深刻领会其内涵.
4.补充作业
（1）关于重力的方向，下列说法中正确的是（ ）
A.重力的方向总是垂直向下的 B.重力的方向总是竖直向下的
C.重力的方向总是指向地心的 D.重力的方向总是和重物的支持面垂直的
（2）一人用细绳拉着一个重物在地面上前进，则（ ）
A.施力物体是人，受力物体是重物
B.如研究细绳对重物的拉力，则施力物体是绳子，受力物体是重物
C.如研究重物对细绳的拉力，则施力物体是重物，受力物体是绳子
D.如研究细绳对人的拉力，则施力物体是绳子，受力物体是人
（3）下列说法正确的是（ ）
A.静止的物体受重力，运动的物体不受重力
B.向下运动的物体受重力，向上运动的物体不受重力
C.受重力的物体也是施力物体
D.以上说法都不对
（4）下列关于物体重心的说法正确的是（ ）
A.物体的重心一定在物体上 B.重心位置随质量分布的变化而变化
C.物体的重心可能在物体上，也可能在物体外 D.形状规则的物体的重心一定在几何中心
（5）下列说法正确的是（ ）
A.自由下落的石块，速度越来越大，说明石块受的重力越来越大
B.飞机在空中飞行时不会掉下来，说明飞机在空中飞行时不受重力作用
C.抛出的石块在空中做曲线运动，说明石块在空中所受重力方向不断变化
D.将一石块竖直上抛，在上升和下降过程中，石块所受重力大小、方向都不变
板书设计
重力与重心
一、力的描述
1.力是物体间的相互作用
2.力的作用效果：
A.使物体形状改变
B.使物体运动状态改变
3.力的大小和方向
二、重力及其测量
1.重力的产生：重力是地球上或附近的物体由于地球吸引而使物体受到的力.
2.重力的三要素
大小可以利用二力平衡，用弹簧秤称量，也可以利用G=mg求解.
方向：总是竖直向下
重心：物体各部分所受重力的等效作用点
三、怎样使物体稳定
活动与探究
自制一个“不倒翁”或作一份“杂技演员走钢丝”的研究报告.（任选其一）
习题详解
1.答：注意问题：①确定比例尺，②画出力的方向，③作用点，④表示力的大小的线段要按比例画出.（画图过程略去）
2.答：由数学关系式Y=kx以及Y=kx+b可知应该选择B选项.
1l. 2
12.立方体的重心在它的几何中心，如图4-1-5所示，重心高度h0=a;翻转后，重心高度23.答：1.平放在地面上的链条的重心在桌面上，而竖起来后重心升高
h=2a 2
21
-)a 22所以Δh=(
图4-1-5
4.答：方法一：可以利用悬挂的方法;
方法二：可以利用支持的方法.