人教版本選修共點力平衡條件的應用

1、教學設計第二節(jié) 共點力平衡條件的應用 人教版高中物理第一冊（必修）第四章第二節(jié)一、教材與學情分析：1.教材分析（1）教學內(nèi)容共點力平衡條件的應用是人民教育出版社高中物理第一冊（必修）第四章第二節(jié)的內(nèi)容。其主要內(nèi)容是對共點力平衡狀態(tài)的進一步理解和對平衡條件的應用。（2）教材的地位與作用 本章是在前幾章知識的基礎上提出的物體運動的一種特殊狀態(tài)平衡態(tài)。要解決好共點力下物體的平衡問題，受力分析是基礎，也是關鍵。教材列舉了兩個例題， 不僅要讓學生加深對平衡條件的理解，更是要讓他們學習和掌握解決共點力物體平衡問題的基本思路和方法（即：力的合成法、正交分解法等等）。因此，它對訓練學生的思維能力有著十分重要的

2、作用。2.學情分析高一學生學習了“受力分析”、“牛頓第二定律”等基礎知識，已經(jīng)具有一些分析簡單物理問題的能力。在此基礎上我們處理平衡問題，利用平衡條件來解題應該問題不大。但是，由于高一學生對受力分析理解不透徹，而且又是首次接觸正交分解法的應用，所以還不能很靈活地用。二、教學目標依據(jù)新課程標準的理念和學生情況，現(xiàn)制定如下教學目標：1.知識與技能：能利用共點力物體的平衡條件解決平衡問題；通過解決平衡問題進一步理解共點力平衡狀態(tài)；能夠熟練地應用力的合成法、分解法、正交分解法等方法來解決實際的物理問題。2.過程與方法：通過學案導學讓學生自己探究共點力作用下物體平衡條件的應用思路和方法。通過經(jīng)歷完整的探

3、究過程，培養(yǎng)學生靈活分析和解決問題的能力。通過學生間的交流和評價培養(yǎng)了學生合作學習的能力。3態(tài)度情感與價值觀：通過處理平衡問題培養(yǎng)學生養(yǎng)成具體問題具體分析的科學思維方式。通過平衡問題讓學生認識到平衡問題中的平衡美、對稱美等美育教育。4.教學重點：受力分析正交分解法5、教學難點：受力分析，正交分解法，共點力平衡條件的綜合應用。三、教學媒體：多媒體課件、展示臺、學案。開 始學案導學：回顧上一節(jié)的相關知識復習共點力平衡的條件探究1：三力平衡的解題方法探究2：多個共點力平衡下的解題方法總結(jié)規(guī)律鞏固練習力的合成法、力的分解法正交分解法應用共點力平衡條件解題的思路四、教學流程：五、教學過程教學環(huán)節(jié)（時間）

4、教學內(nèi)容與教師活動學生活動設計意圖復習導入(利用學案)(約5分鐘)（1）如果一個物體能夠保持 靜止或 勻速直線運動，我們就說該物體處于平衡狀態(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零這就是物體在共點力作用下的平衡條件；如果把這些共點力分解在相互垂直的坐標軸上，其平衡方程是Fx0 Fy0b.它所受的某一個力與它所受的其它各力的合力的關系是:二力平衡時：二力等大反向,作用在同一條直線上三力平衡時：其中一個力與其它兩個力的合力等大反向.（而且這三個力可以構成一個封閉的三角形）多力平衡時：其中一個力與其它所有力的合力等大反向. （而且這多個力可以構成一個封閉的多邊形）組織形式復習共點

5、力平衡狀態(tài)和平衡條件。讓學生做二力平衡、三力平衡、多力平衡的實驗，并把上面的填空做一做。讓一個學生雙腳站在講臺上不動，再單腳站起來（體會二力平衡）；讓學生把文具盒放在書上不滑下（體會三力平衡）；讓學生輕輕推書緩慢移動（即：勻速運動）（體會多力平衡）。然后，回憶總結(jié)出物體處于平衡狀態(tài)的條件。讓學生體會二力平衡、三力平衡、多力平衡。同時也通過學生的參與來調(diào)動學生學習的積極性和主動性，創(chuàng)設一個和諧的學習氛圍。進行新課探究1：三力平衡的解題思路與方法。（約13分鐘）一、三力平衡問題的解題思路和方法?！締栴}情境】（教材72頁的例題1）圖1例題1：沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個足球掛在A點，如圖1，足球的質(zhì)量為

6、m，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計。足球與墻壁的接觸點為B，懸繩與墻壁的夾角為a。求：懸繩對球的拉力和墻壁對球的支持力。問題你準備選哪個物體作為研究對象？分析你所選的研究對象處于什么狀態(tài)？分析你所選的研究對象的受力情況?？梢杂媚男┓椒▉砬蠼猓磕芊窀爬ㄒ幌掠霉颤c力平衡條件來解題的步驟？組織形式在學習例題時，請先遮住例1的解答自已思考并分組討論，畫出受力分析圖；讓學生還要分組討論用盡可能多的方法解決本題（3）把學生分成幾個小組進行競爭、比賽，教師要適當點撥。教師分析取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，分析它受到那些力的作用。如圖2所示。它共受到三個力的作用：重力Gmg，墻壁的支持力F1,懸繩的拉力F2. 這三個力一定是共點

7、力。重力的作用點在球心O點，支持力F1，沿球的半徑方向,G和F1的作用線必交與O點。用平行四邊形定則求出它們的合力F，這時足球和網(wǎng)兜相當于受到兩個力（F和F2）。由二力平衡條件可判定F2的作用線也必過O點，即原來的三個力是共點力。（投影儀展示解法）F2F1GF解法一:合成法解取足球和網(wǎng)兜為研究對象。由共點力的平衡條件可知，F(xiàn)1和mg的合力F與F2大小相等、方向相反。從圖示的平行四邊形可求得： F1 =mgtana F2=mg/cosa（這個方法很多同學都能夠想到，它實際就是把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡）【拓展】：由F1和F2的合力與重力G等大反向；或則由F2和重力G的合力與F1等大反向能夠求出F1

8、和F2嗎？（可能有同學提出：分解的方法）解法二：分解法F2GF2F1F1O解取足球和網(wǎng)兜為研究對象，受三個共點力作用，如圖所示，將重力G分解為F和F，由共點力平衡條件可知，F(xiàn)1 和F的合力必為零，F(xiàn)2 和F的合力必為零。所以： F1 = F =mgtana F2 =F=mg/cosa（預案）（可能有同學提出：正交分解的方法）處理方法：把正交分解的方法放在后面多力平衡中作為重點來講。【反思】：力的合成法、力的分解法實際上就是解三角形?！究偨Y(jié)】求解共點力下物體平衡的一般步驟： 組織形式讓學生總結(jié)并進行概括（1）選擇研究對象。（2）受力分析并畫出受力示意圖。（3）根據(jù)平衡條件列方程（4）求解，必要時

9、需要進行討論。學生思考并分組討論，畫出受力分析圖。教師在實物投影儀上展示。學生分組討論用盡可能多的方法解決本題。教師在實物投影儀上展示學生的解法。同時分組讓學生來進行講解，并展開競爭。讓學生來進行評價，教師也要進行鼓勵性的評價。通過學生的合作與探究學習可以得出三力平衡的解題思路和不同方法。然后，由學生自己加以概括用共點力解題的一般步驟。學生總結(jié)并進行概括通過學生的討論與思考培養(yǎng)學生的合作學習能力。通過學生的分組競爭培養(yǎng)他們競爭的意識，同時可以活躍課堂氛圍。通過學生的互評與教師的評價讓學生找到自己的不足，激發(fā)探究的動機、學習的熱情。如此一題多解可以訓練學生的思維能力，提高學生的物理素質(zhì)。可以培養(yǎng)

10、學生良好的思維品質(zhì)。更顯得合作學習的重要?？梢詫崿F(xiàn)分層教學。一方面讓學生養(yǎng)成反思的習慣，另一方面提高學生的表達能力。探究2：多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法）（約19min)下面我們來看一個例題（投影題目），想一想：你會怎樣做？看用上面的方法能否做出來？二、多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法）從上面的分析可以知道物體在三個共點力作用下平衡，其中任意兩個力的合力一定跟第三個力大小相等，方向相反，當物體受到三個以上共點力作用時，我們又將怎樣分析解答呢？【問題情境】例題2：物體A在沿斜面向上的外力F作用下，沿傾角q的斜面勻速下滑，如圖2。物體A受的重力為G。求斜面對

11、物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)m。問題物體處于什么狀態(tài)？分析你所選的研究對象的受力情況。能否畫出物體的受力分析圖。選取什么方法求解？又如何建立坐標系呢？讓一部分學生沿斜面和垂直斜面建系再讓另一部分學生沿水平方向與豎直方向建系，并比較二者的優(yōu)越性。如此探究用正交分解法解題的方法。（這樣先把力F設計成沿斜面方向就使題的難度減少了，同時也遵循了循序漸進的原則）組織形式學生獨立思考2min，然后周圍分小組討論、交流和探究，交流過程中可以請教老師。完成研究后，選兩三個小組上臺報告（包括演示過程、言語表述和板演），師生作出評價。（3）學生要通過探究比較出沿斜面與垂直斜面和沿水平方向與垂直水平方向建

12、系哪種方法好。（投影儀展示解題過程）解受力分析如圖3所示：1.沿斜面和垂直斜面建立坐標系x方向： （1）yGFµN圖3Fxy方向： （2）又因為: Fµ=mN解得： N=Gcosm=2.沿水平方向和豎直方向建立坐標系（如圖4）圖2FxyGFµNF圖4【例題3】：（教材72頁的例題2）物體A在水平力F1= 400 N的作用下，沿傾角=600 的斜面勻速下滑。 物體A受的重力G = 400N，求斜面對物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)。問題：確定研究對象是哪個物體？：對物體A進行受力分析。：畫出物體的受力圖。：本題采用什么方法，如何建坐標系？組織形式（1）學生先獨

13、立思考，然后分小組討論、交流和探究如何建立坐標系比較簡單。（2）學生分x與y軸列出方程.教師與學生互評，多鼓勵性評價。（3）由各組的學生代表來概括用正交分解法解題的一般步驟。 解Fx合 = Fµ + F1cosGsin=0(1)Fy合 =N-F1sin-Gcos=0(2)由(2)式得 N= Gcos+F1sin=564N由（1）得 Fµ = G sin-F1cos=146 N = Fµ/N =0.27【反思】如果沿水平與豎直方向建立坐標系又如何呢?建立坐標系的原則：i）要讓更多的力落在坐標軸上;ii）盡量讓未知力落在軸上.學生獨立思考，畫出物體的受力分析圖。學生分

14、組討論用什么方法求解/ 學生討論如何建立坐標系？學生通過合作學習并探究用正交分解解題的方法解題。讓兩組學生沿斜面和垂直斜面建立坐標系求解；另兩組沿水平和豎直方向建立坐標系求解。這四組同學比賽看哪種方法好，然后讓學生作出點評。學生獨立思考，畫出物體的受力分析圖。學生討論如何建立坐標系？學生書寫完整的解題過程。教師點評與學生點評相結(jié)合，教師投影學生的答題情況。學生概括用正交分解法解題的一般步驟。通過循序漸進分步讓學生分析，可以優(yōu)化學生的思維，讓學生的思維變得有條理。通過學生的交流與討論可以培養(yǎng)學生合作學習的能力。通過學生的板演可以使學生規(guī)范解題。學生獨立思考并畫受力分析圖讓學生自己體會探究正交分解

15、方法的應用。教師與學生的互評不僅活躍了課堂氛圍同時提高了學生的能力。讓學生概括并回答可以培養(yǎng)學生的表達能力與思維能力?！究偨Y(jié)】求解共點力下物體平衡的方法：三力平衡時用力的合成法、力的分解法。多力平衡時用正交分解法。用正交分解法解共點力平衡的一般步驟： （1）選擇研究對象。（2）受力分析（3）建立坐標系（要讓盡可能多的力在軸上）（4）根據(jù)平衡條件列方程Fx合0； Fy合0。（5）求解, 必要時需要進行討論。小結(jié)（約3min）對本節(jié)內(nèi)容及探究思路進行小結(jié)，并對學生活動進行評價。學生共同參與、相互補充歸納知識、整理思路、總結(jié)方法。知識應用與鞏固作業(yè)布置:完成學案中的“鞏固練習”。思考題：教材73頁練

16、習一第（4）題學生課后獨立完成鞏固、落實六、板書設計：課題： 共點力平衡條件的應用一、三力平衡問題的解題思路和方法。1、合成法；2、分解法； 3、正交分解法。二、多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法）【總結(jié)】1、求解共點力下物體平衡的方法：力的合成法、力的分解法、正交分解法。2、求解共點力下物體平衡的一般步驟： （1）選擇研究對象。（2）受力分析并畫出示意圖。（3）列平衡方程（正交分解法則要分方向列平衡方程解即：Fx0； Fy0）。（4）求解，必要時需要進行討論。七、教學反思：共點力平衡條件的應用是人民教育出版社高中物理第一冊（必修）第四章第二節(jié)的內(nèi)容。其主要內(nèi)容是對共點力平衡狀

17、態(tài)的進一步理解和對平衡條件的應用。在前一課時中，學生學習了什么是共點力的平衡狀態(tài)與平衡條件。那如何根據(jù)平衡條件來處理平衡問題呢？因此本節(jié)課重點是介紹了幾種處理平衡問題的常用方法（如：力的合成法、正交分解法等）。難點是對正交分解法的理解與應用。希望通過學習解物體平衡問題的思路和方法，培養(yǎng)學生規(guī)范靈活分析、解決問題的能力。本節(jié)課的教學程序安排如下：1 知識回顧，引入新課：通過讓全體學生共同參與小實驗：讓學生起立后站在地上不動回答是平衡狀態(tài)嗎？ 讓學生把文具盒放在書上不滑下讓學生輕輕推書緩慢移動。讓一部分學生站到過道上跳起來，在最高點時他們是不是也是處于平衡狀態(tài)呢？然后回憶總結(jié)出物體處于平衡狀態(tài)的條件。2 教學過程：主要是通過教材第一個例題創(chuàng)設問題情景,然后讓學生自己來探究:三力平衡的解題思路與方法-合成法、分解法；為了探究多力平衡的解題思路與方法-正交分解法,精心設計了一個例題,起到了極佳的作用。同時又層層推進,并通過教材上的例題2不但回顧了前面的解題方法而且又上升了一個層次即:對前面的解題思路加以了總結(jié)。教學中，學生很是活躍，積極回答問題并上黑板板演。更可喜的是有學生還有創(chuàng)新的想法。如：有學生提出了用矢量三角形、正交分解的方法等等。3 反思總結(jié):主要是引導學生自己來反思、總結(jié)。通過引導有學生能夠積極主動地站起來對所講的內(nèi)容加以了總結(jié)，