师:今天我们来学习八年级人教版物理第七章第一节第二课时。我们的学习目标是:一、知道力的三要素,能通过实验和对生活体验的分析,归纳了解力的三要素;二、会画力的示意图,并能根据力的示意图判断力的大小、方向和作用点;三、知道力的作用是相互的,能够解释生活中相关的问题。首先回顾上节课学习的知识,上节课我们学习了力是物体对物体的作用,还学习了力的作用效果,力可以改变物体的形状,还可以改变物体的运动状态。今天在上一节课的基础上,我们要研究如何改变力的作用效果,或者说力的作用效果受哪些因素影响呢?
生:我觉得力的大小影响力的作用效果。
师:小童同学不仅提出了问题,还通过实验来验证了他的猜想。让我们一起来看看小童做的实验。
生:我想探究力的作用效果是否与力的大小有关。实验器材有橡皮泥、小车、弹簧。这是橡皮泥,我小力按压,橡皮泥的形变程度较小;我大力按压,橡皮泥的形变程度较大。这是弹簧,我小力拉扯,弹簧的伸长量较小;我大力拉扯,弹簧的伸长量较大。这是小车,我小力推动,小车的运动距离较短;我大力推动,小车的运动距离较长。所以力越大,力的作用效果越明显。综上所述,力的作用效果与力的大小有关。
师:非常感谢小童同学。从小童同学的实验中,我们得到实验结论:力的大小影响力的作用效果。同学们,你们也可以利用身边的器材一起做实验。生活中通过改变力的大小来改变力的作用效果,有大量的应用。我们来看一下如何进行汽车动力测试,50、100,大家看懂了吗?通过测试汽车从静止加速到100千米每小时所用的时间来对比汽车的动力。因为力越大,速度改变就越快,所以动力好的汽车提速快。除了力的大小,还有哪些因素会影响力的作用效果呢?小飞同学有不同的想法。
生:我觉得力的方向影响力的作用效果。
师:小飞同学也做了实验验证,让我们一起来看实验。
生:我想探究力的作用效果是否与力的方向有关。实验器材有尺子、弹簧、小车、小铁球、条形磁铁。这是弹簧,我向外拉伸,弹簧变长;我向内压缩,弹簧变短。这是一把尺子,我向上给尺子施加力,尺子向上像一座桥;我向下给尺子施加力,尺子向下像一个笑脸。我向右给小车施加力,小车向右运动;我向左给小车施加力,小车向左运动。小球向右运动,第一次我在后方给小球施加力,小球的运动速度减慢,甚至向后运动;第二次,我在前方给小球施加力,小球运动速度加快。以上的实验说明力的作用效果与力的方向有关。
师:非常感谢小飞同学。在小飞同学的实验中,我们得到实验结论:力的方向影响力的作用效果。力的方向对作用效果的影响在各类球类运动中尤为重要。在排球运动中,二传手用力向上托球,球就向上运动;主攻手用力向下扣球,球就改变运动方向,急速下落。下面我们来看看足球场上最无奈的一刻——乌龙球。
(播放乌龙球视频)
师:力的方向错了,结果球进了对方的球门,只能仰天长叹。在瞬息万变的球场上,出现乌龙球也是在所难免的事情。除了力的大小、方向,力的作用效果还和什么因素有关呢?同学们,你们现在可以站起来体验一下,去推一推我们旁边的门,推门的时候,推门作用在离门轴较远的点A比作用在离门轴较近的点B更容易把门推开。同学们想一想为什么。
生:可能力的作用点影响力的作用效果?
师:下面我们一起来做实验,验证力的作用效果是否跟力的作用点有关。本次实验我们将通过以下几个环节来进行:一、在门上同一高度的三个不同位置装上挂钩;二、用相同大小和方向的力在不同的挂钩位置拉门,观察现象。在实验中,我们需要用到以下实验器材:挂钩、弹簧测力计。
(展示实验过程)
师:这是一扇门,我们分别在门上靠近把手、靠近门中间及门轴相同高度的位置上各装一个挂钩。我们在靠近门把手的挂钩上挂上弹簧测力计,以两牛的拉力沿门垂直的方向拉靠近门把手的挂钩,我们发现门被拉动,且拉动的速度较快。接着我们还是以两牛的拉力沿门垂直的方向拉门中间位置的挂钩,我们发现门被拉动,但拉动的速度较慢。最后我们仍然以两牛的拉力沿门垂直的方向拉靠近门轴的挂钩,观察门的运动情况。我们发现门没有被拉动。在该实验中,用相同大小和方向的力拉门,越靠近门轴的位置,门越难被拉动,由此可知,力作用的位置不同,其作用效果也不相同。由实验可知,力的作用点会影响力的作用效果。
师:通过实验我们得到结论,力的作用点影响力的作用效果。生活中如何选择一个合适的力的作用点,使力的作用效果更明显?这是一把扳手。聪明的同学们,你们使用扳手拧螺钉时,会选择把手放在B点还是A点?
(演示拧螺丝过程)
师:拧不动啊?那把手放远一点试试。诶,可以了,开了。同学们记住了,拧螺钉在扳手上,离螺钉越远的位置越省力,越近越费力。综上所述,力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果,我们把它们称之为力的三要素,其实这三个要素缺一不可。接下来我想介绍一项充分利用力的三要素的运动——台球,请看台球的基本杆法。
(讲解台球杆法)
师:从视频中我们发现打台球要实现目标,力的三要素都很重要。说到台球,不得不介绍我们的中国神童丁俊晖创造了一杆清台147分的纪录。可是要能够精准地控制力的三要素,需要长时间坚持不懈地努力。所谓的天才都是通过自身的努力得来的。学习了力的三要素后,如何简便地把力表示出来呢?大家看下图的一个情景,我们马上就能清楚这个位置是绳子和小车相接触的位置,这是力的作用点,而力的方向是沿着绳子的方向,此时拉力是100牛。通过这样一个图,我们就把力的三要素都找到了,很形象直观地把力描述出来。像这种,我们用起点表示力的作用点,沿力的方向画一条线段,用箭头表示力的方向,在箭头的旁边我们标出力的符号以及力的大小和单位,这就是力的示意图。通过力的示意图,我们能更简便、更直观地表示力的三要素。
