《第4節(jié)力矩的平衡條件》教學設計(湖北省縣級優(yōu)課)-物理教案

力矩的平衡條件教學設計[教材分析]“力矩的平衡條件”是人教版2003版選修2-2第一章第4小節(jié)的內(nèi)容，該部分內(nèi)容與“共點力的平衡條件”一起為下一小節(jié)“剛體的平衡”奠定了基礎，它也是對力矩知識有了更深刻的透析，在整個第一章中居于核心地位。而第一章又是剛體動力學的最基礎的核心知識，故學好本節(jié)知識無論是對學生現(xiàn)階段的學業(yè)水平打好了堅實的基礎還是對于學生今后從事工程力學、材料材料力學的深造都有重要的意義。教材在本節(jié)一開始就開門見山提到了初中所學的杠桿平衡的知識，接著強調(diào)涉及到多個力矩的平衡該怎么處理，由淺入深地叩開學生的心扉，很自然地過渡到需要用實驗去探究規(guī)律，進而找到解決問題的規(guī)律或方法。雖然教程上已經(jīng)呈現(xiàn)出了力矩盤演示實驗的圖片，但是沒有給出實驗操作步驟、注意事項，也沒有給出記錄測量的物理量所需要的表格，這又為教學互動預留了發(fā)揮想象的空間。教材的第二個部分安排了一個典型的例題，該例題以斜拉橋為背景，從實際圖景抽象簡化為一般圖景體滲透了建立模型的思維方法。通過對例題的分析、解答過程又可以培養(yǎng)學生的物理學的學科素養(yǎng)，讓他們學會具體問題具體分析。[學情分析]學生有了初中的杠桿平衡知識，上一節(jié)又全面了解了力矩的定義、力矩的物理意義、力矩的矢量性、力矩的計算方法，為本節(jié)課進行自主實驗探究打下了基礎?？赡艽嬖诘膯栴}在于學生課外自主學習意識單薄，缺乏復習鞏固新學知識的習慣，對上節(jié)課的內(nèi)容理解不全面、記憶不深刻。對與轉(zhuǎn)動軸的位置，重心的位置，受力分析不太熟悉，利用幾何知識求解力臂是一部分學生時常感覺困惑的問題?；谝陨系姆治觯竟?jié)課一開始用趣味演示實驗導入新課調(diào)動學生的積極性，然后在實驗環(huán)節(jié)設計時安排學生分組討論，動腦和動手實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學生綜合能力。在例題的講解上注重師生互動，并預設針對訓練題，讓學生在解題過程中體驗到成功的喜悅，必要時對習題結(jié)果進行討論從而促進學生關注生活，關心科學知識在實踐中的應用。[三維目標]一、知識與能力1.理解力矩的平衡條件2.能應用力矩的平衡條件處理有關問題二、過程與方法1.通過實驗探究歸納出力矩的平衡條件2.進一步熟悉力矩的計算，學會列出力矩平衡方程式進而解決有關問題三、情感態(tài)度與價值觀1.敢于進行實驗并體驗實驗帶來的學習樂趣2.學會具體問題具體分析[教學重點]1.通過實驗探究歸納出力矩的平衡條件2.力矩的平衡條件的應用[教學難點]在具體的問題中利用力矩的平衡條件解決實際的問題[教學方法]啟發(fā)式教學法、實驗探究法、分組討論法、講授法[教具準備]PPT演示文稿、力矩盤、鐵架臺（附鐵夾）、彈簧測力計、鉤碼、細線（兩端系好小鉤子）[教學流程設計]復習提問引入新課復習提問引入新課歸納總結(jié)得出結(jié)論小組交流準備實驗代表展示進行實驗互動例題利用所學提出問題構(gòu)思實驗小組交流準備實驗同步練習強化能力課堂小節(jié)收獲成功拋磚引玉激發(fā)興趣引入新課師：上一次課里面我們學習了力矩的基礎知識，知道它是與物體轉(zhuǎn)動有關的一個物理量。如果我們想弄清楚在什么情況下物體會轉(zhuǎn)動或者不會轉(zhuǎn)動或者是否是勻速率地轉(zhuǎn)動，那就需要解理解力矩的平衡條件了。今天這節(jié)課我們就來學習第4小節(jié)（播放課件，并板書課題）推進新課互動課堂活動一：實驗探究力矩的平衡條件師：初中時我們學習過杠桿的平衡條件，但是初中的杠桿平衡問題只涉及到兩個力矩的平衡，沒有考慮到多個力矩的平衡問題。下面我們用實驗來探究一下物體在多個力矩的共同作用下保持平衡的條件。師：下面為大家介紹一下力矩盤（在講桌上展示出來），介紹同心圓的半徑大小關系，小孔的功能。接下來大家思考并交流討論一下實驗的操作步驟、設計并畫出數(shù)據(jù)記錄表格生：小組討論交流，最后展示出表格師：巡視、督促學生討論，和有了想法的學生交流。生：有了結(jié)果的小組準備派代表上前動手實驗師：挑選出構(gòu)思出了操作步驟和設計出了表格的小組代表進行實驗操作和數(shù)據(jù)收集。生：進行實驗操作師：（根據(jù)講臺的空間適當?shù)匕才牌渌〗M的代表觀察實驗操作過程并發(fā)現(xiàn)可疑的問題）觀察學生代表第一次操作過程中可能存在的問題，待第一次實驗完畢后組織學生討論，糾正問題后再讓學生正確地進行三次操作。生：對三次正確操作后得到的實驗數(shù)據(jù)進行分析，歸納總結(jié)得出實驗結(jié)論。師：對學生的實驗結(jié)果進行評價，并板書出實驗結(jié)論：力矩的平衡條件是作用在物體上的幾個力矩矢量和為零。師：大家能否把這個結(jié)論用表達式表示出來呢？生：思考并寫出力矩的平衡條件的表達式。師：板書出表達式?；诱n堂活動二：力矩平衡條件的應用師：（過渡句）現(xiàn)在我們就應運所學到的知識來解釋實際問題，以斜拉橋為例（PPT展示出典例——課本例題）師：分析過程中依次提出下列問題：研究對象是誰？首先應分析什么？其次分析什么？需要建立什么方程？生：思考并回答上述問題師：依據(jù)學生的回答情況再用PPT展示詳細的解題過程。然后課件呈現(xiàn)出同步練習題。生：思考并解答同步練習題（由學生代表板書出來）師：對學生展示出的解答過程進行評價，然后提供一個開放型問題供學生討論：斜拉橋的斜柱的傾角和條數(shù)如何設計更好？生：分小組討論然后交流。師：組織學生進行課堂小結(jié)附件：（PPT上會呈現(xiàn)出下面的兩道題目，根據(jù)學生的思考情況再決定黑板上的板書情況，課堂訓練題可設計成由學生代表板書解答過程）互動例題：如圖所示是單臂斜拉橋的示意圖，均勻橋板AO重為G，三根平行鋼索與橋面成30°角，間距AB=BC=CD=DO．若每根鋼索受力相同，左側(cè)橋墩對橋板無作用力，則每根鋼索的拉力大小是課堂練習如圖所示，光滑圓弧形環(huán)上套有兩個質(zhì)量不同的小球A和B兩球之間連有彈簧，平衡時圓心O與球所在位置的連線與豎直方向的夾角分別為α和β，求兩球質(zhì)量之比。ααβABO[板書設計]1.4力矩的平衡條件一、平衡條件作用在物體上的幾個力矩矢量和為零二、表達式M合=0或M順=M逆三、力矩平衡條件的應用同步練習題基礎題1.如圖，把物體A放在水平板OB的正中央，用一不變的力F將板的B端勻速地慢慢抬高（O端不動），設A相對平板靜止，則A對板的壓力將______，A與B之間的摩擦力將______，F(xiàn)對O點的力矩將______．2.一根均勻的木棒長1m，在棒的左端掛一個質(zhì)量為6kg的物體，然后在距棒左端0.2m處將棒支起，棒恰平衡，則棒的質(zhì)量是______3.一塊均勻木板MN長L＝15m，重G1＝400N，擱在相距D＝8m的兩個支架A、B上，MA＝NA，重G2＝600N的人從A點向B點走去，如圖所示。求：①人走過B點多遠木板會翹起來？②為使人走到N點時木板不翹起來，支架B應放在離N多遠處？提高題1.如圖，均勻桿OA質(zhì)量為m，O端用鉸鏈懸起，A端放在木板B上，桿與板間的動摩擦因數(shù)為，木板在拉力F的作用下向右作勻速運動，桿與豎直方向夾角為30°，則桿對木板的壓力N=______．2.如圖所示，厚薄均勻的BC板長L為0.5m,板的一端B與墻用鉸鏈連接，在C端用一水平的細繩連接，繩的另一端固定在墻上的A點，已知AB和BC的夾角為60o，在板上放一重球，球重G1＝20N，半徑為5cm，板重G2＝8N，求水平繩的拉力F（不計摩擦）3.如圖所示，直桿PQ重mg，其Q端固定在光滑的鉸鏈上，P端拴著兩根細繩，分別與物塊A、B相連，為了不使物塊A在水平地面上產(chǎn)生滑動。試求物塊B所受到的最大重力。已知物塊A重mg，與地面間靜摩擦因數(shù)為μ0，角α=30°。同步練習題參考答案基礎題參考答案：1、減小，增大，減小2、4kg3、2.67m、3m分析和解：當木板剛翹起來時，板的重力對B點產(chǎn)生的力矩和人的重力對B點產(chǎn)生的力矩使板平衡，設人走過B端L時木板會翹起來，則有可解得LB＝2.67m,同理，可設當人走到N端木板剛要翹起來時，B支架和N端的距離為LBN則有可得LBN＝3m提高題參考答案：1、2、14.8N3、分析與解：分析：選取物塊A為研究對象。孤立物塊A進行受力情況分析。作出受力圖，如圖所示，選取直角坐標軸，因為