高一物理共點(diǎn)力的平衡教學(xué)設(shè)計(上科版)

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第二章D共點(diǎn)力的平衡

上海市奉賢區(qū)教師進(jìn)修學(xué)院汪根龍

一、教學(xué)任務(wù)分析

共點(diǎn)力的平衡是在學(xué)習(xí)了“力的合成”和“力的分解”基礎(chǔ)上，對初中階段已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過的物體平衡的知識的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，有關(guān)物體平衡的知識是今后學(xué)習(xí)牛頓定律等內(nèi)容的基礎(chǔ)，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(xué)習(xí)共點(diǎn)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(yùn)動的知識為基礎(chǔ)。

通過錄像、圖片等現(xiàn)實生活中的事例，引出在共點(diǎn)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(jié)出共點(diǎn)力的平衡條件：F合=0。

通過課內(nèi)學(xué)習(xí)訓(xùn)練交流，鞏固對物體在共點(diǎn)力作用下平衡條件的理解。

本設(shè)計強(qiáng)調(diào)對共點(diǎn)力作用下物體平衡條件的理解，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，體驗科學(xué)方法的應(yīng)用，并了解我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就，激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求。二、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

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

（4）學(xué)會應(yīng)用實驗方法研究物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。2、過程與方法

（1）通過對共點(diǎn)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(xué)方法。（2）通過共點(diǎn)力平衡條件的探索過程，感受猜想、設(shè)計方案、實驗探究、得出結(jié)論的科學(xué)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(jù)處理，領(lǐng)略信息技術(shù)的簡捷、快速、直觀。

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

重點(diǎn)：物體在共點(diǎn)力作用下的平衡概念和平衡的條件。難點(diǎn)：導(dǎo)出共點(diǎn)力的平衡條件的過程。

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四、教學(xué)資源

1、器材：DIS實驗設(shè)備或彈簧秤；學(xué)生實驗器材。2、課件：張衡及相關(guān)資料（課件）等。

3、錄像、圖片：我國舉重運(yùn)動員奧運(yùn)會比賽奪冠錄像，東方明珠、趙州橋等圖片。五、教學(xué)設(shè)計思路

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

本設(shè)計要突出的重點(diǎn)是：物體在共點(diǎn)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(yùn)會我國舉重運(yùn)動員奪冠的內(nèi)容錄像，以及東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等圖片，結(jié)合學(xué)生的親身感受，通過觀察、分析、歸納得到物體在共點(diǎn)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(yùn)用等效、圖示、推理等科學(xué)方法得出物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。

本設(shè)計要突破的難點(diǎn)是：導(dǎo)出共點(diǎn)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(chǔ)，通過實驗（DIS實驗或彈簧秤實驗）探究活動，運(yùn)用等效替代的方法，得出不在一直線上、共點(diǎn)的三個力的平衡條件同樣是F合=0，進(jìn)而推廣到一般情況，即共點(diǎn)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(shè)計強(qiáng)調(diào)學(xué)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(xué)方法的教育，重視學(xué)生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。

完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。六、教學(xué)流程

1、教學(xué)流程圖2、流程圖說明

情景錄像、圖片，設(shè)問

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活動II課件交流活動III學(xué)習(xí)交流情景錄像、圖片設(shè)問活動IDIS實驗平衡的概念物體平衡的條件高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)

錄像：201*雅典奧運(yùn)會我國舉重運(yùn)動員奪冠的內(nèi)容，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力和觀察能力，也有利于學(xué)生了解我國社會主義建設(shè)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(guān)共點(diǎn)力作用下物體平衡問題的基礎(chǔ)�？山Y(jié)合實例設(shè)計設(shè)問，幫助學(xué)生建立平衡的概念�；顒覫DIS實驗

共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是本節(jié)課學(xué)習(xí)的重要物理規(guī)律，應(yīng)用DIS實驗物有利于學(xué)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(yīng)在課前一周左右讓學(xué)生提前準(zhǔn)備�；顒覫II學(xué)習(xí)交流

學(xué)習(xí)訓(xùn)練要有分層的要求，并在課內(nèi)留有一定的時間讓學(xué)生討論、交流。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)

本設(shè)計可分為四個教學(xué)環(huán)節(jié)：

第一環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設(shè)情景，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望，通過相關(guān)的設(shè)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(jié)出物體平衡的條件。

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

執(zhí)教：奉賢區(qū)肖塘中學(xué)錢忠賢龐艷茹教學(xué)過程

教學(xué)過程通過錄像引入，充分調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起對知識的渴求的同時激發(fā)學(xué)生愛國熱情。二、通過圖片引入共點(diǎn)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(diǎn)評一、錄像導(dǎo)入，激發(fā)興趣并留下懸念：錄像引入：201*雅典奧運(yùn)會我國舉重運(yùn)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(yùn)動員成績有效的依據(jù)是什么？學(xué)生活動：舉重運(yùn)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(xué)習(xí)的受力平衡問題有關(guān)。生活中的處于平衡狀高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)

學(xué)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(yùn)動的狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)。三、DIS實驗：探究共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件教師：首先來回顧一下初中已經(jīng)學(xué)過的二力平衡的知識。1、例：用一根很輕的不可伸長的細(xì)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(xué)生活動：平衡狀態(tài)。教師：請一位同學(xué)來畫小球的受力示意圖。學(xué)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(guān)系？學(xué)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(xué)生活動：合力為零。板書：二、共點(diǎn)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(xué)生對平衡有了感性的認(rèn)識�；仡櫯f知識，有助于學(xué)生形成知識體系，對初中知識進(jìn)行拓展加深。高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)

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(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，小球共受哪些力的作用？學(xué)生活動：重力G，水平拉力F，沿細(xì)線方向的拉力T。教師：小球現(xiàn)在還處于平衡狀態(tài)嗎？學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(jù)采集器、計算機(jī)。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(xué)生活動：可以在紙上畫出力的圖示，然后分析有什么關(guān)系。教師：非常好，那么我們請兩位同學(xué)配合來做這個實驗。學(xué)生活動：兩位同學(xué)上臺配合完成實驗，并得出Ft圖，測量出小球重力。教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、協(xié)調(diào)學(xué)生代表完成實驗，引導(dǎo)下面學(xué)生觀察和思考實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。教師：數(shù)據(jù)已經(jīng)測得了，我們知道力是矢量，要知道三個力的關(guān)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(xué)生活動：用量角器測量角度。教師：（質(zhì)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(jié)論。學(xué)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(guān)系。教師：我們來看看幾個小組的討論結(jié)果。學(xué)生活動：2個小組來展示他們畫圖后得出的結(jié)論，三個京翰教育中心

提出新問題，將學(xué)生置于困難之中，增強(qiáng)渴求知識的意識。引導(dǎo)學(xué)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(xué)生樂于合作，敢于動手實踐的品質(zhì)。適時性、激勵性評價，及時對學(xué)生的表現(xiàn)給予贊賞。培養(yǎng)學(xué)生尊重事實的科學(xué)探究精神。高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)

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(xué)生活動：（議論）應(yīng)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(diǎn)力的平衡條件仍是合力為零�？偨Y(jié)：共點(diǎn)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(xué)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(xué)家張衡就巧妙地利用平衡原理制成了測定地震的侯風(fēng)地動儀。課前老師請同學(xué)們回去查找關(guān)于張衡的資料，并制作powerpoint。教師：下面請幾位同學(xué)上來展示一下他們查找的結(jié)果，供大家共同學(xué)習(xí)。學(xué)生：課件展示交流。學(xué)生：談觀看感受。五、訓(xùn)練與思考略

板書規(guī)范具體，加強(qiáng)學(xué)生對概念的理解，示范作用，可引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。鞏固所學(xué)知識，學(xué)以致用。京翰教育中心

擴(kuò)展閱讀：物理：4.3《共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用》教案(滬科版必修1)

4.3共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用

太白中學(xué)仵明哲

教學(xué)目標(biāo)：

一、知識目標(biāo)

1：能用共點(diǎn)力的平衡條件，解決有關(guān)力的平衡問題；2：進(jìn)一步學(xué)習(xí)受力分析，正交分解等方法。二、能力目標(biāo)：

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

培養(yǎng)學(xué)生明確具體問題具體分析：教學(xué)重點(diǎn)：

共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：

受力分析、正交分解、共點(diǎn)力平衡條件的綜合應(yīng)用。教學(xué)方法：講練法、歸納法

教學(xué)用具：投影儀、投影片教學(xué)步驟：一、導(dǎo)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(dāng)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(diǎn)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(guān)系是。2：學(xué)生回答問題后，師進(jìn)行評價和糾正。

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

（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1：熟練運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件，解決平衡狀態(tài)下有關(guān)力的計算。2：進(jìn)一步熟練受力分析的方法。（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程：

1：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用舉例：（1）用投影片出示例題1：

如圖所示：細(xì)線的一端固定于A點(diǎn)，線的中點(diǎn)掛一質(zhì)量為m的物體，另一端B用手拉住，當(dāng)AO與豎直方向成角，OB沿水平方向時，AO及BO對O點(diǎn)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(diǎn)為研究對像，該點(diǎn)受三個力的作用，即AO對O點(diǎn)的拉力F1，BO對O點(diǎn)的拉力F2，懸線對O點(diǎn)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(biāo)系

由Fx合=0;及Fy合=0得到:

F1cosmg0F1sinF2解得:

F1mg/cos;F2mgtan

2：結(jié)合例題總結(jié)求解共點(diǎn)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(jìn)行受力分析，并畫受力圖；

（3）據(jù)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(jìn)行討論和計算。

3：學(xué)生用上述方法求解課本上例1，并抽查部分同學(xué)的答案在投影儀上進(jìn)行評析。

第2頁共4頁4：講解有關(guān)斜面問題的處理方法：（1）學(xué)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)分別等于零，即

Fx合F3F1cosGsin0Fy合F2F1sinGcos0

解得：F2546N;F3146N所以：uF30.27F2

5：鞏固訓(xùn)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小；（2）斜面對小球彈力的大小。三、小結(jié)

本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了以下幾點(diǎn)：

1：應(yīng)用共點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(yùn)用平衡條件，選用適當(dāng)方法，列出平衡方程求解。

四、作業(yè)，

練習(xí)一的1、2、3、4題五、板書設(shè)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(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用確定研究對象（物體或結(jié)點(diǎn)）對研究對象進(jìn)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(yùn)用平衡條件，選擇適當(dāng)方法，列出平衡方程求解

第4頁共4頁

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