高一物理共點力的平衡教學設計(上科版)

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第二章D共點力的平衡

上海市奉賢區(qū)教師進修學院汪根龍

一、教學任務分析

共點力的平衡是在學習了“力的合成”和“力的分解”基礎上，對初中階段已經初步學習過的物體平衡的知識的進一步學習，有關物體平衡的知識是今后學習牛頓定律等內容的基礎，因此不僅在本章中具有重要的地位，而且在整個高中階段都是非常重要。

學習共點力的平衡需要以“力的合成”和“力的分解”的知識，以及對物體受力情況的分析和勻速直線運動的知識為基礎。

通過錄像、圖片等現(xiàn)實生活中的事例，引出在共點力作用下物體平衡的概念。

聯(lián)系“力的合成”和“力的分解”的知識以及對物體受力情況的分析，通過DIS實驗或彈簧秤實驗的探究，歸納、總結出共點力的平衡條件：F合=0。

通過課內學習訓練交流，鞏固對物體在共點力作用下平衡條件的理解。

本設計強調對共點力作用下物體平衡條件的理解，讓學生在學習的過程中經歷科學探究的過程，體驗科學方法的應用，并了解我國古代科學家張衡的相關科學成就，激發(fā)愛國主義情懷和對科學的追求。二、教學目標

1、知識與技能

（1）知道在共點力作用下物體平衡的概念。（2）理解物體在共點力作用下的平衡條件。（3）知道我國古代科學家張衡的相關科學成就。

（4）學會應用實驗方法研究物體在共點力作用下的平衡條件。2、過程與方法

（1）通過對共點的三力平衡問題的探究過程中，感受等效、圖示、歸納推理等科學方法。（2）通過共點力平衡條件的探索過程，感受猜想、設計方案、實驗探究、得出結論的科學探究過程。

3、情感、態(tài)度與價值觀

（1）通過共同實驗探究的過程，體驗合作的愉悅，懂得合作重要，并樂于合作。（2）通過DIS實驗數(shù)據處理，領略信息技術的簡捷、快速、直觀。

（3）通過我國古代科學家張衡的相關科學成就的介紹，激發(fā)愛國主義情懷和對科學的追求。三、教學重點和難點

重點：物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。難點：導出共點力的平衡條件的過程。

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四、教學資源

1、器材：DIS實驗設備或彈簧秤；學生實驗器材。2、課件：張衡及相關資料（課件）等。

3、錄像、圖片：我國舉重運動員奧運會比賽奪冠錄像，東方明珠、趙州橋等圖片。五、教學設計思路

本設計的內容包括兩個部分：一是物體平衡的概念；二是物體在共點力作用下的平衡條件。本設計的基本思路是：以錄像、圖片和實驗為基礎，通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念，進而根據DIS實驗等探究，分析、歸納得出物體在共點力作用下的平衡條件，即F合=0。最后通過我國古代科學家張衡的相關科學成就的介紹，激發(fā)愛國主義情懷和對科學的追求，鞏固所學的知識，感悟物理學在社會發(fā)展中的重要作用。

本設計要突出的重點是：物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。方法是：從觀看201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內容錄像，以及東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等圖片，結合學生的親身感受，通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念。然后，通過分組DIS實驗（或彈簧秤實驗）探究活動，運用等效、圖示、推理等科學方法得出物體在共點力作用下的平衡條件。

本設計要突破的難點是：導出共點力的平衡條件的過程。方法是：從二力平衡的條件F合=0出發(fā)，以“力的合成”（或“力的分解”）為基礎，通過實驗（DIS實驗或彈簧秤實驗）探究活動，運用等效替代的方法，得出不在一直線上、共點的三個力的平衡條件同樣是F合=0，進而推廣到一般情況，即共點力的平衡條件為，F(xiàn)合=0，體現(xiàn)從特殊到一般的歸納推理過程。

本設計強調學生的主動參與，重視概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育，重視學生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。

完成本設計的內容約需2課時。六、教學流程

1、教學流程圖2、流程圖說明

情景錄像、圖片，設問

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活動II課件交流活動III學習交流情景錄像、圖片設問活動IDIS實驗平衡的概念物體平衡的條件高中物理輔導網

錄像：201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內容，有助于激發(fā)學生的學習興趣和愛國熱情，

圖片：選用東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等。既有利于培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力和觀察能力，也有利于學生了解我國社會主義建設的新成就和我國古代的歷史成就等。

理解平衡的概念，是研究有關共點力作用下物體平衡問題的基礎。可結合實例設計設問，幫助學生建立平衡的概念。活動IDIS實驗

共點力作用下物體平衡的條件是本節(jié)課學習的重要物理規(guī)律，應用DIS實驗物有利于學生的自主探究體�；顒覫I課件交流

課件交流介紹張衡及其成就，應在課前一周左右讓學生提前準備�；顒覫II學習交流

學習訓練要有分層的要求，并在課內留有一定的時間讓學生討論、交流。3、教學主要環(huán)節(jié)

本設計可分為四個教學環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設情景，使學生產生強烈的探究欲望，通過相關的設問建立平衡的概念。第二環(huán)節(jié)，通過DIS實驗探究，歸納推理、總結出物體平衡的條件。

第三環(huán)節(jié)，通過學生課件交流活動介紹張衡及其成就，使課堂教學向課外延伸。第四環(huán)節(jié)，通過應用平衡的條件解決一些簡單的實際問題，反饋學生學習情況。七、教案示例（教學實錄）

執(zhí)教：奉賢區(qū)肖塘中學錢忠賢龐艷茹教學過程

教學過程通過錄像引入，充分調動起學生的學習興趣，激起對知識的渴求的同時激發(fā)學生愛國熱情。二、通過圖片引入共點力作用下物體的平衡教師：生活中的物體有的處于平衡狀態(tài)，有的處于非平衡狀態(tài)，其中的平衡比較常見，而且很有實際意義。下面給大家看一些熟悉的圖片：京翰教育中心

點評一、錄像導入，激發(fā)興趣并留下懸念：錄像引入：201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠錄像播放。教師：張國政在69公斤級比賽中以抓舉160公斤和挺舉187.5公斤總成績347.5公斤而奪冠，裁判員判定舉重運動員成績有效的依據是什么？學生活動：舉重運動員能將舉起的杠鈴保持靜止幾秒鐘。教師：有道理，這與本節(jié)課學習的受力平衡問題有關。生活中的處于平衡狀高中物理輔導網

學生活動：教師：這些物體均處于平衡狀態(tài)，那么，什么叫平衡狀態(tài)？板書：一、平衡狀態(tài)定義：物體處于靜止或做勻速直線運動的狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)。三、DIS實驗：探究共點力作用下物體的平衡條件教師：首先來回顧一下初中已經學過的二力平衡的知識。1、例：用一根很輕的不可伸長的細線將小鋼球懸掛于鐵架臺上，并保持靜止。教師：小球處于什么狀態(tài)？學生活動：平衡狀態(tài)。教師：請一位同學來畫小球的受力示意圖。學生活動：（畫小球受力示意圖）小球受到重力G和拉力T的作用。教師：這兩個力的大小、方向有什么關系？學生活動：大小相等，方向相反，且在作用在同一直線上。教師：這兩個力的合力是多少？學生活動：合力為零。板書：二、共點力的平衡條件1、二力平衡F合=0京翰教育中心

態(tài)的熟悉的事例，使學生對平衡有了感性的認識。回顧舊知識，有助于學生形成知識體系，對初中知識進行拓展加深。高中物理輔導網

教師：如果用一個水平拉力使小球偏離原來位置一個角度，并再次達到靜止狀態(tài)，小球共受哪些力的作用？學生活動：重力G，水平拉力F，沿細線方向的拉力T。教師：小球現(xiàn)在還處于平衡狀態(tài)嗎？學生活動：是的。教師：這三個力的方向不在同一直線上，它們的合力多大？學生猜測：合力為零。提示：只要能將這幾個力的大小測出，我們可以將其中兩個力等效成一個力，變成二力平衡-物理學研究方法之一：等效替代法。下面我們就用實驗的方法驗證一下你們的猜測。2、DIS實驗探究三個力平衡的條件教師：如何測量幾個力的大小呢？學生活動：可以用彈簧測力計測量，以可以用力傳感器來測量。教師：介紹實驗儀器力傳感器（兩個）、數(shù)據采集器、計算機。我們用力傳感器測出兩個拉力的大小，彈簧秤測出重力，然后再怎么辦呢？學生活動：可以在紙上畫出力的圖示，然后分析有什么關系。教師：非常好，那么我們請兩位同學配合來做這個實驗。學生活動：兩位同學上臺配合完成實驗，并得出Ft圖，測量出小球重力。教師負責指導、協(xié)調學生代表完成實驗，引導下面學生觀察和思考實驗步驟、數(shù)據處理等環(huán)節(jié)。教師：數(shù)據已經測得了，我們知道力是矢量，要知道三個力的關系，還要知道方向，那么我們在畫圖時怎么確定這幾個力的方向呢？學生活動：用量角器測量角度。教師：（質疑）懸掛著怎么測量？我們可以用一張白紙輕輕放在懸掛的裝置后面，然后用鉛筆把力的方向畫在紙上，然后再在紙上做三個力的圖示，找出結論。學生活動：在紙上畫力的圖示，4人一組地探究三個力之間的關系。教師：我們來看看幾個小組的討論結果。學生活動：2個小組來展示他們畫圖后得出的結論，三個京翰教育中心

提出新問題，將學生置于困難之中，增強渴求知識的意識。引導學生大膽猜想并通過實驗驗證猜想是否正確。通過實驗培養(yǎng)學生樂于合作，敢于動手實踐的品質。適時性、激勵性評價，及時對學生的表現(xiàn)給予贊賞。培養(yǎng)學生尊重事實的科學探究精神。高中物理輔導網

力合力為零。板書：2、三力平衡1、任意兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。2、這三個力的合力為零。教師：想一想，如果物體受到的是4個力或5個力的作用，物體的平衡條件是否還是合力為零？學生活動：（議論）應用類似研究三個力平衡問題的等效替代的方法，可得到多個共點力的平衡條件仍是合力為零。總結：共點力平衡的條件：作用在物體上各力的合力為零，即：F合=0四、學生課件交流（了解張衡及其成就）教師：我們知道，早在1800多年前，我國古代科學家張衡就巧妙地利用平衡原理制成了測定地震的侯風地動儀。課前老師請同學們回去查找關于張衡的資料，并制作powerpoint。教師：下面請幾位同學上來展示一下他們查找的結果，供大家共同學習。學生：課件展示交流。學生：談觀看感受。五、訓練與思考略

板書規(guī)范具體，加強學生對概念的理解，示范作用，可引導學生養(yǎng)成良好的學習習慣。鞏固所學知識，學以致用。京翰教育中心

擴展閱讀：物理：4.3《共點力的平衡及其應用》教案(滬科版必修1)

4.3共點力的平衡及其應用

太白中學仵明哲

教學目標：

一、知識目標

1：能用共點力的平衡條件，解決有關力的平衡問題；2：進一步學習受力分析，正交分解等方法。二、能力目標：

學會使用共點力平衡條件解決共點力作用下物體平衡的思路和方法，培養(yǎng)學生靈活分析和解決問題的能力。三、德育目標：

培養(yǎng)學生明確具體問題具體分析：教學重點：

共點力平衡條件的應用教學難點：

受力分析、正交分解、共點力平衡條件的綜合應用。教學方法：講練法、歸納法

教學用具：投影儀、投影片教學步驟：一、導入新課

（1）如果一個物體能夠保持或，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。（2）當物體處于平衡狀態(tài)時：

a：物體所受各個力的合力等于，這就是物體在共點力作用下的平衡條件。b：它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關系是。2：學生回答問題后，師進行評價和糾正。

3：引入：本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些實際問題。二：新課教學

（一）用投影片出示本節(jié)課的學習目標：

1：熟練運用共點力的平衡條件，解決平衡狀態(tài)下有關力的計算。2：進一步熟練受力分析的方法。（二）學習目標完成過程：

1：共點力作用下物體的平衡條件的應用舉例：（1）用投影片出示例題1：

如圖所示：細線的一端固定于A點，線的中點掛一質量為m的物體，另一端B用手拉住，當AO與豎直方向成角，OB沿水平方向時，AO及BO對O點的拉力分別是多大？（2）師解析本題：

先以物體m為研究對象，它受到兩個力，即重力和懸線的拉力，因為物體處于平衡狀態(tài)，所以懸線中的拉力大小為F＝mg。

第1頁共4頁

再取O點為研究對像，該點受三個力的作用，即AO對O點的拉力F1，BO對O點的拉力F2，懸線對O點的拉力F，如圖所示：

a：用力的分解法求解：

將F＝mg沿F1和F2的反方向分解，得到

F/mgtg;F//mg/cos,

得到

F1mg/cos；F2mgtag

b：用正交分解合成法求解

建立平面直角坐標系

由Fx合=0;及Fy合=0得到:

F1cosmg0F1sinF2解得:

F1mg/cos;F2mgtan

2：結合例題總結求解共點力作用下平衡問題的解題步驟：（1）確定研究對象

（2）對研究對象進行受力分析，并畫受力圖；

（3）據物體的受力和已知條件，采用力的合成、分解、圖解、正交分解法，確定解題方法；

（4）解方程，進行討論和計算。

3：學生用上述方法求解課本上例1，并抽查部分同學的答案在投影儀上進行評析。

第2頁共4頁4：講解有關斜面問題的處理方法：（1）學生閱讀課本例2，并審題；（2）分析本題；

a：定物體A為研究對于；b：對物體A進行受力分析。

物體A共受四個力的作用：豎直向下的重力G，水平向右的力F1，垂直于斜面斜向上方的支持力F2，平行于斜面向上的滑動摩擦里F3，其中G和F1是已知的，由滑動摩擦定律F3＝uF2可知，求得F2和F3，就可以求出u。c：畫出物體的受力圖：d：本題采用正交分解法：

對于斜面，常取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，將力沿這兩個方向分解，應用平衡條件求解：

e：用投影片展示本題的解題過程：

解：取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，分別在這兩個方向上應用平衡條件求解，由平衡條件可知，在這兩個方向深的合力Fx合和Fy合應分別等于零，即

Fx合F3F1cosGsin0Fy合F2F1sinGcos0

解得：F2546N;F3146N所以：uF30.27F2

5：鞏固訓練：

如圖所示：重為G＝10N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為=30o的光滑斜面上，已知擋板也是光滑的，求：

（1）擋板對小球彈力的大��；（2）斜面對小球彈力的大小。三、小結

本節(jié)課我們主要學習了以下幾點：

1：應用共點力平衡條件解題時常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法2：解共點力作用下物體平衡問題的一般步驟：（1）定研究對象；

（2）對所選研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖（3）分析研究對象是否處于平衡狀態(tài)；

（4）運用平衡條件，選用適當方法，列出平衡方程求解。

四、作業(yè)，

練習一的1、2、3、4題五、板書設計：

第3頁共4頁力的合成法力的分解法常用的方法相似三角形法Fx合0正交分解法Fy合0共點力平衡條件的應用確定研究對象（物體或結點）對研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖解題的一般步驟分析研究對象是否處于平衡狀態(tài)運用平衡條件，選擇適當方法，列出平衡方程求解

第4頁共4頁

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