《共点力作用下物体的平衡》

广西柳州铁路一中

一、概述

   本节课为1课时，45分钟。

《共点力作用下物体的平衡》是人教版新课标教材高中物理必修Ⅰ（第一册）第四章《牛顿运动定律》中的第七小节《用牛顿定律解决问题（二）》下的内容。是学完了牛顿第二定律和牛顿第三定律后对牛顿运动定律的应用。

本内容的重点是共点力的平衡条件：F_合=0，学生动手试验，总结得出结论；难点是物体的受力分析，通过课堂实例分析来形成分析方法；学生比较容易产生疑惑的地方是物体受力在什么情况下可以认为是共点力，通过实例分析来归纳条件。

 

二、学习目标分析

1．知识与技能

（1）能够理解共点力的概念，分别举例说明共点力和非共点力的情形；

（2）能够解释平衡状态的涵义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡；

（3）知道共点力作用下物体的平衡条件，能够写出平衡条件的公式；

（4）可以共点力作用下物体的平衡条件解决具体的生活实际问题；

（4）对物体进行分析的能力和用平衡条件解决实际问题的能力；

（5）运用现代技术设备收集资料、解决实际问题的能力。

2．过程与方法

（1）能够设计实验探究并验证共点力下物体的平衡条件；

（2）能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法；

（3）能够从物理现象和实验中归纳出简单的科学规律；

（4）体验科学理论得出的过程与方法；

（5）掌握由特殊到一般、一般到特殊的逻辑推理思维方式；

（6）在小组合作探究中能够清楚地表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识，有初步的信息交流能力；

3．情感态度与价值观

（1）认识到一些不平衡状态会给人类生活带来极大的灾难；

（2）意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣；

（3）在探究合作过程中，增强探究意识与合作意识，增强与人交流的意识；

（4）在用实验得出结论的过程中，逐步树立严谨科学的实验态度和正确的认识观；

（5）通过平衡条件的实践应用，体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。

 

三、学习者特征分析

本节课的学习者特征分析主要是根据教师平时对学生的了解而做出的：

·学生是广西柳州铁路一中的高一学生

·学生为高一的孩子，好奇心强，具有较强的探究欲望

·学生有过较多的小组合作经验

·学生已经学过牛顿第二定律和牛顿第三定律

·学生能够进行牛顿运动定律的简单应用

·学生在平常的学习和生活中已经接触到过一些零碎的关于共点力作用下物体平衡的例子

 

四、教学策略的选择与设计

·探究引导策略：探讨式学习；教师启发引导

·自主合作探究式学习策略：建立小组讨论、交流、合作的课堂氛围

·情景创设策略：运用生活中与教学内容相关的情景，设计问题，设计物理实验，组织教学内容，提出有启发性的引申问题，激发学生的学习兴趣，积极地参与到实验验证、实验猜想、探究规律的学习当中

 

五、资源

·人教版新课标教材高中物理必修Ⅰ（第一册）

·相关实验器材，如弹簧秤若干、细线若干

·专门为本课设计的多媒体课件

·多媒体教室。

 

六、教学过程

1．课题引入

（1）播放视频，引起兴趣

塔吊、走钢丝等在生活中遇到的平衡问题及其应用；引起学生对平衡问题的兴趣。

（2）教师演示实验，引起思考

平衡状态是一种常见的物体运动状态；实验演示一些特殊的平衡态：偏心轮在斜面静止、铅笔竖立在指尖等现象。

（3）认识本节课的重要性

播放一些不平衡状态给人们带来的损害：重庆綦江虹桥坍塌、柳州四桥人行道坍塌等事故。由此指出学习好本节内容的重要性。

2．新课教学（要点）

（1）共点力概念形成

a.（投影播放，引发思考）道路上匀速行驶的汽车、墙上挂着的物体、天花板上吊的广告牌等受到哪些力作用，有什么特点？

b.（学生讨论、教师引导，形成概念）如果几个力都作用在物体的同一点，或者作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。实际问题中如果可以不考虑物体形状和大小而把物体当成一个质点时，作用在该物体上的几个力都可以被看作是共点力。

c.（概念强化，正反例变式）非共点力的几种情况：（投影）称物的杆秤、悬挂 的日光灯。

（2）平衡状态的理解

a.引导学生复习平衡状态的概念：物体保持静止不动或匀速运动的状态。

b.请学生举例。

（3）共点力作用下物体的平衡条件探究(学生动手实验、总结)

1. 物体仅受到两个力的情况：学生两人一组实验；学生总结二力平衡的特点。（实验，教师提问。）
2. 物体受到三个力的情况：学生三人一组实验，分别验证不同夹角的情况，学生总结三力平衡的特点。（实物投影学生在刻度盘上做的三力图，任意两个力的合力与第三力等大反向。）
3. 物体受到四个力的情况：学生四人一组实验，分别验证不同夹角的情况；学生总结四力平衡的特点。（实物投影学生在刻度盘上做的四力图，任意两力的合力与其他两力的合力等大反向。）

   d.理论分析：

引导学生探讨原因、总结规律。由牛顿第二定律a＝F合/m可知，当 F合＝0时，a＝0，物体保持静止或者匀速直线运动状态，因此共点力作用下物体的平衡条件是其所受合力为零。即F合＝0。

（4） 共点力平衡条件的应用（投影演示）

   例题1：见课本例题1。（学生先进行思考，然后演示课件、讨论。）

   这是一个典型的三力平衡问题，通过对象选取、受力分析以及利用直角三角形的边角关系求解，使学生掌握力的平衡问题的研究的基本方法。用课件动态演示拉力与支持力随角度的变化关系，并从三角函数关系推证。

   例题2：见课本例题2。（学生先进行思考，然后演示课件、讨论，教师总结。）

   本题的物体A受到四个力的作用，如果利用平行四边形定则求解，显然麻烦，而采用正交分解方法，使不在一条直线上的力，变成同一直线上的力，再利用平衡条件求解，就显得方便。因此力的平衡条件可以写出F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0。

3. 课堂小结（投影）

   教师提问：刚刚我们进行了共点力平衡条件的应用实践，谁能归纳一下应用力的平衡条件解题的基本步骤和基本方法？

学生回答，教师引导。

最后教师做归纳是：1．究对象；2．体受力；3．力的合成或分解图；4．根据平衡条件列方程求解。

解题的基本方法是：三力问题可以通过力的合成的边角关系求解，多力问题可以采用正交分解法求解。

 

七、总结与评价

在课堂中教师对学生的学习、探究、讨论等给予及时的评价、引导和总结；本课结束时，教师引导学生进行本次课综合性总结；课后，通过测试题和作业来评价反馈。

  附：

（1）应用训练题

²  学以致用：解决儿童乐园里滑滑梯角度设计问题（在教室解决）；

²  素质检测：分析江苏江阴公路大桥钢缆受力问题，用计算机完成相关计算；

²   在网络上搜索有关悬索桥的图片，为柳州市大桥的建设提出自己的意见。

（2）课后作业：做课本p.73练习－（1）－（4）题。

 

八、专家点评

北京师范大学现代教育技术研究所

      《共点力作用下物体的平衡》这节课的设计思路新颖，教学实施效果较好。首先，本课最大的特点在于将物理知识与日常生活紧密联系在一起，授课老师在组织授课内容时基于教材又超越教材，有机地将学科知识融会贯通到日常生活现象和事件中，并自始至终地贯彻了“知识来源于生活，有了知识，生活会更美好”的思想。其次，在教学过程中较好地贯彻了“教师主导—学生主体”的教学结构思想。在教学过程中，教师运用生活中与教学内容相关的情景、设计问题，设计物理实验，组织教学内容，提出有启发性的引申问题，学生在学习兴趣被激发起来以后，积极地参与到实验验证、实验猜想、探究规律的学习当中。同时，课堂实施的小组合作学习有效，学生积极参与，学有所得。

    当然，课堂学生的自主性调动得不够。如果是在网络环境下，学生人手一机或两人一机，在自己操作的过程步步验证、步步探究，其教学效果会比当前的教学效果好很多，学生在自主探究的过程中逐渐完成意义建构。

    总得来说，本课在整个学习过程中，以学生为学习的主体，教师起主导的作用，贯彻了新教材的教学思路。教学过程中，教师不仅注重知识的传授，更注重物理方法的传授，符合基础教育新课程改革中不仅重知识更重方法的精神。