有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡的教案示例

1、 有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡的教案示例 教學(xué)目的通過力臂、力矩概念的教學(xué)，使學(xué)生理解有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡狀態(tài)及平衡條件，培養(yǎng)學(xué)生實驗（觀察、分析）、物理思維（推理、抽象、理想化）及運用數(shù)學(xué)方法解決實際問題的能力。教學(xué)過程教具演示實驗用能自由轉(zhuǎn)動的自行車后輪。學(xué)生實驗用教具：1力矩盤及鉤碼、支架、彈簧秤、直角三角板（參見圖1）。每2人一組。2有刻度的均勻杠桿、支架、鉤碼4個、懸線及彈簧秤（參見圖2）。每2人一組。 一、溫故知新 提問 1什么叫力？力的作用效果是什么？對同一個質(zhì)點，力的作用效果不同，可能是什么原因？（學(xué)生回答略）2在共點力作用下，物體的運動可能是什么狀態(tài)？什么叫處于平衡狀態(tài)？（學(xué)生

2、回答略） 二、提出新課題 引入 本節(jié)課討論“有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡”問題。（板書標(biāo)題。）演示 若甲、乙、丙三個小孩，用同樣大的力F1、F2、F3作用于無鏈條的自行車后輪邊緣上同一點P，方向如圖3所示。觀察、結(jié)論： F1使車輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效果顯著； F2不產(chǎn)生使車輪轉(zhuǎn)動的效果； F3使車輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果不明顯。提問 三個力大小相等，作用于同一點P，為什么產(chǎn)生不同的效果呢？議論、回答 力的方向不同，力的作用線的空間方位不同?；脽麸@示 如圖4所示，軸到力的作用線的距離L1、L2、L3不同。疊映顯示力臂L1、L2、L3，以強化印象。由L1隨F1慢動作轉(zhuǎn)變位置到F3（L3）、F2（L2），但力都與力臂垂直

3、。小結(jié) 板書 （1）力臂（L）：從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的（垂直）距離。分析提問 同樣的力臂（如L1），力變大（如F12F1），產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果會有什么變化？議論、觀察演示、回答 （略）小結(jié) 力、力臂無論哪一個增大，力產(chǎn)生的使物體轉(zhuǎn)動的效果都更明顯，這種效應(yīng)的大小與力和力臂的乘積成正比，在物理學(xué)中稱：板書 （2）力與力臂的乘積叫力矩。M=FL，單位：Nm（與“J”不同）。分析 不同大小的力矩，使物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果不同。因此初中學(xué)過的杠桿平衡條件可敘述為： 動力矩=阻力矩。講述 力矩的方向，可以從力使物體轉(zhuǎn)動的方向得知，如圖3沖力F1的力矩是順時針方向的。板書 力矩有順時針方向與逆時針方向的區(qū)別，可分

4、別用“+”或“-”號表示。演示 用力F1使輪轉(zhuǎn)動起來后，撤去F1，持續(xù)觀察。提問 看到了什么現(xiàn)象？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？回答 軸處有摩擦力和空氣阻力產(chǎn)生阻力矩。提問 阻力不存在，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？回答 由于慣性，輪子會勻速轉(zhuǎn)動，永不停止。提問 若有阻力，能否實現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動？回答 施一個與阻力矩等大的反向力矩（圖5所示），如裝上鏈條，用恰當(dāng)?shù)牧瓌渔湕l。板書 力矩是使物體產(chǎn)生加速轉(zhuǎn)動的原因，是改變物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的原因。 （3）有固定轉(zhuǎn)動軸物體保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)叫做處于平衡狀態(tài)。說明 平衡是一種特殊狀態(tài)，平衡是有條件的。板書 （4）有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件：為了找到平衡的條件，請同學(xué)們做下列實驗

5、。實驗1 用圖1裝置，在力矩盤處于平衡時，將力F1、F2、F3、F4、F5的值及相應(yīng)的力臂L1、L2、L3、L4、L5的值分別記入表中?；脽麸@示結(jié)論 在誤差范圍內(nèi)，順時針力矩和等于逆時針力矩和，即M順=M逆；或 M0。（代數(shù)和為零）講解 板書（5）解決實際問題的步驟；（a）確定研究對象哪個物體；（b）分析狀態(tài)及受力畫示意圖；（c）列出力矩平衡方程：M=0或M順M逆；（d）解出字母表達式，代入數(shù)據(jù)；（e）作必要的討論，寫出明確的答案。例1 如圖6所示的杠桿，O為水平固定無摩擦的轉(zhuǎn)軸，OA2OB，B點處掛4.0N的物體，在A端施一個2.5N的力能否使杠桿保持平衡？討論 （組織正、反方辯論，教師掌握

6、時間。）實驗2 做如圖6的實驗，驗證杠桿能否平衡。解 如圖7所示，桿B處受拉力TB=G，設(shè)TA與OA成角，由于杠桿靜止，M順=M逆。（或M0）。對O軸：G·OB=TA·LATA· OA·sin又由于TA=2.5牛，故=53°或127°。即2.5牛的力沿與水平杠桿成53°或127°的方向拉桿的A點處，杠桿均能平衡。提問 TA有沒有極小值？臂最大。例2 如圖8，重G的均勻桿上端固定在無摩擦的水平軸O上，下端A處施力F。桿靜止時，與豎直方向成角，若=120°，=30°，則施力F多大？解力F的逆時針力矩

7、與桿的重力矩平衡時，桿靜止。據(jù)此畫受力圖9。桿OA受力G與F，處于靜止，故M=0。提問 力F有沒有極值？回答 當(dāng)一定時，90°力臂最大，F(xiàn)有極小值， 力F增至最大， 三、回憶小結(jié) 本課要點：1力臂、力矩、有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡狀態(tài)和平衡條件。2解決實際問題的思路、方法與步驟。 四、課后作業(yè) （一）實驗與思考1將實驗1的砝碼去掉一個或兩個后，力矩盤能平衡嗎？若撤去彈簧秤，力矩盤還能平衡嗎？2當(dāng)力矩盤“偏心”（重心不在軸上）時，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何校正？自己動手試試。3小實驗：自己動手做桿秤。（二）書面作業(yè)1教材（人民教育出版社1987年版高中物理上冊）第35頁練習(xí)七第（1）（6）題；2

8、教材（同上）第45頁習(xí)題（7）。教學(xué)說明1充分、仔細(xì)地觀察，使學(xué)生的感性認(rèn)識積累到足夠的數(shù)量，有了興趣和疑問，積極思考，悟出了道理，認(rèn)識產(chǎn)生了飛躍，達到了理性階段。實踐認(rèn)識再實踐再認(rèn)識，是認(rèn)識的必由之路。感性知識越豐富，理性認(rèn)識才更扎實。本節(jié)課盡可能增加演示和學(xué)生實驗，創(chuàng)設(shè)物理情景，使學(xué)生的認(rèn)識過程與教學(xué)過程同步，以利于摒棄原有的錯誤認(rèn)識（如有力矩物體才能轉(zhuǎn)動），形成正確的較深刻的概念。2發(fā)展思維是培養(yǎng)學(xué)生能力必須的條件和重要任務(wù)之一，也是學(xué)生在教學(xué)過程中實踐的結(jié)果。本節(jié)安排的實驗，對學(xué)生觀察與思考，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，形成概念，認(rèn)識規(guī)律，培養(yǎng)推理能力都是極為必要的。在具體處理時，通過例題剖析，使學(xué)生初步領(lǐng)略用數(shù)學(xué)方法處理物理問題的途徑，培養(yǎng)了學(xué)生綜合解決實際問題的能力。對高一學(xué)生來說，跨入定量處理問題的物理階梯是重要的和不可缺少的能力訓(xùn)練。3在教學(xué)過程中，學(xué)生的思維活動是主要的活動，教師的主導(dǎo)作用在于