2021-2022學年高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊3.5《共點力的平衡》教學設計

1、共點力的平衡教學設計【教材版本】選自人教版高中物理必修第一冊第三章第五節(jié)?！驹O計理念】1. 激發(fā)興趣：在高中階段，不少學生感覺物理是一門理論性很強且枯燥的學科，因此要創(chuàng)設一定的物理情景從而激發(fā)學生的學習興趣。在本節(jié)課的教學過程中，通過播放雜技演員走鋼絲視頻，讓學生置身于物理情景之中，激發(fā)他們的學習興趣。2. 自主探究：本節(jié)課引導學生自主進行實驗探究，得出共點力平衡的應用。采取如下步驟：提出方案實驗探究理論驗證解決問題。在此過程中，充分體現(xiàn)以教師為主導、學生為主體的新課程理念，激發(fā)學生自主學習，培養(yǎng)其動手、獨立思考的能力，培養(yǎng)其形成嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度。在此過程中注重物理學科本質的體現(xiàn)，

2、培養(yǎng)學生科學探究能力。3. 聯(lián)系生活：本節(jié)課選取阿迪力走鋼絲、小蟲爬出半球形碗兩道例題，目的在于加強物理知識與實際生活場景的聯(lián)系，并使學生認識到物理與生活密切相關，提高學生將物理知識應用到解決實際問題的意識。 4. 注重歸納：在中學物理課程的學習中，物理規(guī)律的應用是一大難點，也是學生們比較頭疼的地方。在講解兩道例題的過程中，注重引導物理模型的構建；講解完畢之后，對例題的解題思路進行歸納總結，并將解口訣，促進學生科學思維能力的發(fā)展。【教材分析】共點力平衡條件應用一節(jié)的內容主要為共點力平衡條件以及應用，涉及共點力的概念、平衡狀態(tài)、力的合成及分解及數(shù)學運算知識等綜合知識的應用，是高中階段動力學的基礎

3、，是連接運動和力的重要環(huán)節(jié)，并且是之后運動和力、機械能守恒、電磁學的學習的基礎，起到承上啟下的作用。2017年新課程標準對本節(jié)內容的要求為“能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題，”故應用共點力的平衡條件解決實際問題為本節(jié)的重點和難點。教材中通過“問題”，引入物體受共點力平衡情況。再通過之前力的合成與分解知識，得到共點力平衡條件。之后，教材分別列舉了兩道例題，其中例題1對應新課標的要求，選取了生活中小孩坐滑梯的場景，以勻速下滑的小孩為研究對象；例題2研究了靜止的被細繩懸掛的重物。這兩道例題分別從勻速和靜止兩種平衡狀態(tài)來進行共點力的分析。通過本節(jié)課的學習，學生可以用共點力平衡條件分析生產生后中

4、的問題，使學生認識到物理與生活密切相關，提高學生將物理知識應用到解決實際問題的意識。【學情分析】學生在之前已經(jīng)學習了牛頓運動定律、力的合成與分解和共點力的概念，對運動和力的關系有了一定了解，已經(jīng)具備物體的平衡狀態(tài)等已有知識，并具有運用牛頓運動定律分析物理問題的能力，能夠意識到物體何時處于平衡狀態(tài)，并且可以結合力的合成和分解的知識分析問題。但在對共點力的平衡條件進行應用時，將實際問題轉化為物理模型是較為困難的，需要教師引導學生理清思路，建立模型，及時歸納總結?！窘虒W目標】物理觀念1. 掌握共點力的概念，掌握共點力作用下物體的平衡狀態(tài)及其條件；2. 運用共點力的平衡條件解決實際問題；科學思維1.

5、通過分析共點力動態(tài)平衡問題，建立運動過程理想化模型，養(yǎng)成構建模型的意識和能力；2. 通過解決平衡狀態(tài)中的實際問題，養(yǎng)成科學推理、科學論證的科學思維能力；科學探究通過實驗探究共點力的平衡條件，經(jīng)歷科學探究過程，掌握物理學的研究方法，養(yǎng)成科學探究能力和問題解決能力；科學態(tài)度與價值觀1. 在觀看雜技演員表演，感嘆雜技演員高超技藝的同時，感受到雜技演員的精彩表演的背后一定付出了很多辛勤和汗水，激發(fā)學習興趣，增加積極自強上進的學習動力；2. 通過探究共點力平衡的條件，形成探索自然的內在動力以及嚴謹認實事求是和持之以恒的科學態(tài)度；3. 通過例題，感受到物理知識與實際生活密切相連，提高將物理知識應用于解決實

6、際問題的意識?！窘虒W重難點】教學重點：共點力平衡的條件；教學難點：共點力平衡的應用。例如在例題1中研究對象的選取，例題2中摩擦力的方向，如何將實際問題轉化為物理圖景等。【教學方法】講授法、討論法、實驗法【教學媒介】多媒體設備、黑板、刻度尺、砝碼、細繩、彈簧測力計、鐵架臺、力傳感器【教學流程】流程圖如下：1、 課堂引入教師活動：請同學們觀看視頻中雜技演員阿迪力騎獨輪車的動作，體會其中的平衡狀態(tài)?？梢钥吹皆陔s技表演中，演員處于平衡狀態(tài)，受到重力作用、及繩索給予的支持力作用，請同學們思考一下雜技演員是怎么保持平衡的呢？ 二、概念回顧師生共同分析阿迪力的受力情況和右圖三種不同條件下足球的受力情況，歸納

7、其共同點，引出共點力及平衡概念。學生思考：PPT中的扁擔是否處于共點力的平衡狀態(tài)，舉出生活中共點力平衡現(xiàn)象的實例。三、實驗探究教師活動：提出問題1、通過分析足球處于第二種情況時拉力的大小，引導學生提出問題“受三個力作用的物體在什么條件下保持平衡狀態(tài)”2、介紹實驗器材，引導學生設計實驗探究方案：首先將物理情境轉化為可測量的實驗模型。足球受到三個拉力的作用，保持靜止。用砝碼代替足球，在兩個拉力和重力的作用下保持靜止，兩個拉力分別模擬墻面施加的支持力和懸繩施加的拉力。三個力的作用點在砝碼重心，是共點力。需要驗證的是三個力的合力是否為零。學生一開始可能不會想到如何求三個力的合力，教師引導學生利用等效思

8、想，通過力的合成，將任意兩個力合成為與之作用效果相同的一個力，最終將三個共點力平衡的問題轉化為兩個共點力平衡的問題。學生活動：在老師引導下，分組討論，設計實驗具體步驟，動手操作，記錄數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)，得出結論。實驗操作：1. 用彈簧測力計測量砝碼所受重力；2. 用細繩固定砝碼與力傳感器相連，固定在墻壁上，細繩保證水平方向；（提出問題：為什么細繩方向要保證水平狀態(tài)）3. 用另一根細繩固定砝碼與鐵架臺、彈簧測力計相連，并與水平方向保持45°方向；（提出問題：此時砝碼所受三個力方向分別如何，大小怎么確定）4. 待砝碼靜止，記錄拉力的大小和方向；5. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，按照同一標度作出三個不同

9、方向的力的圖示；6. 按平行四邊形定則畫出其中兩個拉力的合力；7. 比較二者合力與第三個拉力的大小和方向的關系；得到實驗結論。實驗結論：三個拉力的合力為零。即共點力平衡的條件是合力為零。教師總結：如果物體受到多個共點力的作用處于平衡態(tài)時，可以按照上述方法利用等效思想，通過力的合成，將任意兩個力合成為與之作用效果相同的一個力，最終將多個共點力平衡的問題轉化為兩個共點力平衡的問題。四、解決問題例1.視頻中阿迪力騎著獨輪車在空中鋼索上表演時，如果鋼索所承受的最大拉力是2000N，阿迪力和獨輪車的總質量為80kg，獨輪車兩側的鋼索最大成150°夾角，鋼索能安全使用嗎？（cos75°

10、=0.259，g取10N/kg。）例2.盛放小蟲的半球碗高度問題：在半徑為R的半球形碗中放入一個小蟲，小蟲能不能從碗里爬出來？教師活動：1回顧本節(jié)課開頭部分視頻，提出問題：如何判斷鋼索是否安全？在例題1中引導學生選取研究對象，建立物理模型。提問：應選取誰作為研究對象？然后對鋼索上O點進行受力分析，建立方程求解。2展示例題2，建立物理模型，和學生共同對小蟲進行受力分析。由于前概念的影響，該題目中摩擦力的方向是難點，很多學生會認為摩擦力方向應該與運動方向相反。設計問題：“小蟲能不能從碗里爬出來“意味著什么？如果碗壁是光滑的，小蟲能不能從碗里爬出來？引導學生得到如果沒有摩擦力，小蟲不會從碗里爬出來，

11、從而得到摩擦力的方向，建立方程并求解。3對兩道例題的解題思路進行總結。教師活動：比較兩道例題思路的異同點，在第二道例題的解題過程中，支持力和摩擦力的大小和方向會隨著夾角變化而變化，這兩個力為動態(tài)力，但在解決問題過程中，將其視為定態(tài)，進行分析。在此過程中，要注意化靜為動，靜中求靜。接著歸納解決此類問題的一般思路分為三個環(huán)節(jié)，第一環(huán)節(jié)：運用整體法或隔離法確定研究對象；第二環(huán)節(jié)是對研究對象進行受力分析，講解技巧并總結出受力分析時的順口溜“地球周圍受重力、繞物一周找彈力、考慮有無摩擦力、其他外力細分析”；第三環(huán)節(jié)是根據(jù)平衡狀態(tài)、列出方程、解決問題。學生活動：在教師的引導下進行思考、總結。五、歸納總結學

12、生活動：回顧本節(jié)課所講內容，進行總結。6、 當堂小練1. 如圖為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式，A、B點等高，O為結點，輕繩AO、BO長度相等，拉力分別為FA、FB，燈籠受到的重力為G。下列表述正確的是（ ）A FA一點小于GB FA與FB大小相等C FA與FB是一對平衡力D FA與FB大小之和等于G2. L型木板P（上表面光滑）放在固定斜面上，輕質彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示，若P、Q一起沿斜面下滑，不計空氣阻力。則木板P的受力個數(shù)為（ ）A3B4C5D63.水平地面上有一木箱，木箱與地面之間的動摩擦因數(shù)（0<<1）?，F(xiàn)對木箱施加一拉力F，使木箱做

13、勻速直線運動。設F的方向與水平面夾角為，如圖，在從0逐漸增大到90°的過程中，木箱的速度保持不變，則（ ）AF先減小后增大BF一直增大CF的功率減小DF的功率不變七、板書設計§3.5共點力作用下物體的平衡一、共點力作用下物體的平衡狀態(tài)、共點力、平衡狀態(tài)：勻速直線運動、靜止二、共點力作用下物體的平衡條件在共點力作用下物體平衡的條件是合力為零。三、解決問題例解：對鋼索上某點O進行受力分析得：F=F壓=G=mg=800N根據(jù)數(shù)學關系可以得知： 2FTcos75°=FFT1544N 此時鋼索所受重力小與其所能承受的最大拉力，故鋼索是安全的。例解：以A點為坐標原點，建立直角

14、坐標系： mgcosFN=0 fmgsin=0F=FN得出： tan=因此，小蟲從碗底能爬到的高度為4、 歸納總結八、作業(yè)課本78頁例題1、例題2【教學評價】1.在學生分析扁擔、足球等物體受力情況時，通過觀察學生問題回答情況，判斷學生是否掌握共點力模型的構建；2.在學生實驗探究過程中，通過觀察學生實驗、表達及交流情況，判斷學生是否可以運用科學方法進行實驗探究；3.在例題學習過程中，通過學生的回答反饋，判斷學生是否掌握了共點力的動態(tài)平衡；4通過學生分析問題，判斷學生對共點力平衡條件的理解是否準確；5.通過學生對本節(jié)課知識點進行總結，判斷學生是否掌握共點力的平衡條件及其應用?！窘虒W反思】共點力平衡條件應用是動力學的基礎，是連接運動和力的重要環(huán)節(jié)。共點力作用下物體的平衡是高中階段物理教學的重點和難點知識。對平衡問題，特別是動態(tài)平衡和連接體平衡問題學生往往會找不準解題的入點，更談不上選用合適的物理方法?；谶@點認識，通過本節(jié)課讓學生體會到此類問題的基本解決思路：首先要弄清物體處于怎樣的狀態(tài)是平衡態(tài)；其次要正確的選擇研究對象；接著要對研究對象進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件列方程，在求解討論時注意力的合成法、正交分解法、圖解法等選擇應用。所以本節(jié)課開頭，通過講解學生對平衡狀態(tài)及平衡條件的有認識和理