高一物理共点力的平衡教学设计(上科版)
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第二章D共点力的平衡
上海市奉贤区教师进修学院汪根龙
一、教学任务分析
共点力的平衡是在学习了“力的合成”和“力的分解”基础上，对初中阶段已经初步学习过的物体平衡的知识的进一步学习，有关物体平衡的知识是今后学习牛顿定律等内容的基础，因此不仅在本章中具有重要的地位，而且在整个高中阶段都是非常重要。
学习共点力的平衡需要以“力的合成”和“力的分解”的知识，以及对物体受力情况的分析和匀速直线运动的知识为基础。
通过录像、图片等现实生活中的事例，引出在共点力作用下物体平衡的概念。
联系“力的合成”和“力的分解”的知识以及对物体受力情况的分析，通过DIS实验或弹簧秤实验的探究，归纳、总结出共点力的平衡条件：F合=0。
通过课内学习训练交流，巩固对物体在共点力作用下平衡条件的理解。
本设计强调对共点力作用下物体平衡条件的理解，让学生在学习的过程中经历科学探究的过程，体验科学方法的应用，并了解我国古代科学家张衡的相关科学成就，激发爱国主义情怀和对科学的追求。二、教学目标
1、知识与技能
（1）知道在共点力作用下物体平衡的概念。（2）理解物体在共点力作用下的平衡条件。（3）知道我国古代科学家张衡的相关科学成就。
（4）学会应用实验方法研究物体在共点力作用下的平衡条件。2、过程与方法
（1）通过对共点的三力平衡问题的探究过程中，感受等效、图示、归纳推理等科学方法。（2）通过共点力平衡条件的探索过程，感受猜想、设计方案、实验探究、得出结论的科学探究过程。
3、情感、态度与价值观
（1）通过共同实验探究的过程，体验合作的愉悦，懂得合作重要，并乐于合作。（2）通过DIS实验数据处理，领略信息技术的简捷、快速、直观。
（3）通过我国古代科学家张衡的相关科学成就的介绍，激发爱国主义情怀和对科学的追求。三、教学重点和难点
重点：物体在共点力作用下的平衡概念和平衡的条件。难点：导出共点力的平衡条件的过程。
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四、教学资源
1、器材：DIS实验设备或弹簧秤；学生实验器材。2、课件：张衡及相关资料（课件）等。
3、录像、图片：我国举重运动员奥运会比赛夺冠录像，东方明珠、赵州桥等图片。五、教学设计思路
本设计的内容包括两个部分：一是物体平衡的概念；二是物体在共点力作用下的平衡条件。本设计的基本思路是：以录像、图片和实验为基础，通过观察、分析、归纳得到物体在共点力作用下的平衡概念，进而根据DIS实验等探究，分析、归纳得出物体在共点力作用下的平衡条件，即F合=0。最后通过我国古代科学家张衡的相关科学成就的介绍，激发爱国主义情怀和对科学的追求，巩固所学的知识，感悟物理学在社会发展中的重要作用。
本设计要突出的重点是：物体在共点力作用下的平衡概念和平衡的条件。方法是：从观看201*雅典奥运会我国举重运动员夺冠的内容录像，以及东方明珠、赵州桥及静止的花盆等图片，结合学生的亲身感受，通过观察、分析、归纳得到物体在共点力作用下的平衡概念。然后，通过分组DIS实验（或弹簧秤实验）探究活动，运用等效、图示、推理等科学方法得出物体在共点力作用下的平衡条件。
本设计要突破的难点是：导出共点力的平衡条件的过程。方法是：从二力平衡的条件F合=0出发，以“力的合成”（或“力的分解”）为基础，通过实验（DIS实验或弹簧秤实验）探究活动，运用等效替代的方法，得出不在一直线上、共点的三个力的平衡条件同样是F合=0，进而推广到一般情况，即共点力的平衡条件为，F合=0，体现从特殊到一般的归纳推理过程。
本设计强调学生的主动参与，重视概念的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识和合作能力的培养。
完成本设计的内容约需2课时。六、教学流程
1、教学流程图2、流程图说明
情景录像、图片，设问
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活动II课件交流活动III学习交流情景录像、图片设问活动IDIS实验平衡的概念物体平衡的条件高中物理辅导网
录像：201*雅典奥运会我国举重运动员夺冠的内容，有助于激发学生的学习兴趣和爱国热情，
图片：选用东方明珠、赵州桥及静止的花盆等。既有利于培养学生发现问题、提出问题的能力和观察能力，也有利于学生了解我国社会主义建设的新成就和我国古代的历史成就等。
理解平衡的概念，是研究有关共点力作用下物体平衡问题的基础。可结合实例设计设问，帮助学生建立平衡的概念。活动IDIS实验
共点力作用下物体平衡的条件是本节课学习的重要物理规律，应用DIS实验物有利于学生的自主探究体。活动II课件交流
课件交流介绍张衡及其成就，应在课前一周左右让学生提前准备。活动III学习交流
学习训练要有分层的要求，并在课内留有一定的时间让学生讨论、交流。3、教学主要环节
本设计可分为四个教学环节：
第一环节，通过创设情景，使学生产生强烈的探究欲望，通过相关的设问建立平衡的概念。第二环节，通过DIS实验探究，归纳推理、总结出物体平衡的条件。
第三环节，通过学生课件交流活动介绍张衡及其成就，使课堂教学向课外延伸。第四环节，通过应用平衡的条件解决一些简单的实际问题，反馈学生学习情况。七、教案示例（教学实录）
执教：奉贤区肖塘中学钱忠贤庞艳茹教学过程
教学过程通过录像引入，充分调动起学生的学习兴趣，激起对知识的渴求的同时激发学生爱国热情。二、通过图片引入共点力作用下物体的平衡教师：生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态，其中的平衡比较常见，而且很有实际意义。下面给大家看一些熟悉的图片：京翰教育中心
点评一、录像导入，激发兴趣并留下悬念：录像引入：201*雅典奥运会我国举重运动员夺冠录像播放。教师：张国政在69公斤级比赛中以抓举160公斤和挺举187.5公斤总成绩347.5公斤而夺冠，裁判员判定举重运动员成绩有效的依据是什么？学生活动：举重运动员能将举起的杠铃保持静止几秒钟。教师：有道理，这与本节课学习的受力平衡问题有关。生活中的处于平衡状高中物理辅导网
学生活动：教师：这些物体均处于平衡状态，那么，什么叫平衡状态？板书：一、平衡状态定义：物体处于静止或做匀速直线运动的状态，叫做平衡状态。三、DIS实验：探究共点力作用下物体的平衡条件教师：首先来回顾一下初中已经学过的二力平衡的知识。1、例：用一根很轻的不可伸长的细线将小钢球悬挂于铁架台上，并保持静止。教师：小球处于什么状态？学生活动：平衡状态。教师：请一位同学来画小球的受力示意图。学生活动：（画小球受力示意图）小球受到重力G和拉力T的作用。教师：这两个力的大小、方向有什么关系？学生活动：大小相等，方向相反，且在作用在同一直线上。教师：这两个力的合力是多少？学生活动：合力为零。板书：二、共点力的平衡条件1、二力平衡F合=0京翰教育中心
态的熟悉的事例，使学生对平衡有了感性的认识。回顾旧知识，有助于学生形成知识体系，对初中知识进行拓展加深。高中物理辅导网
教师：如果用一个水平拉力使小球偏离原来位置一个角度，并再次达到静止状态，小球共受哪些力的作用？学生活动：重力G，水平拉力F，沿细线方向的拉力T。教师：小球现在还处于平衡状态吗？学生活动：是的。教师：这三个力的方向不在同一直线上，它们的合力多大？学生猜测：合力为零。提示：只要能将这几个力的大小测出，我们可以将其中两个力等效成一个力，变成二力平衡-物理学研究方法之一：等效替代法。下面我们就用实验的方法验证一下你们的猜测。2、DIS实验探究三个力平衡的条件教师：如何测量几个力的大小呢？学生活动：可以用弹簧测力计测量，以可以用力传感器来测量。教师：介绍实验仪器力传感器（两个）、数据采集器、计算机。我们用力传感器测出两个拉力的大小，弹簧秤测出重力，然后再怎么办呢？学生活动：可以在纸上画出力的图示，然后分析有什么关系。教师：非常好，那么我们请两位同学配合来做这个实验。学生活动：两位同学上台配合完成实验，并得出Ft图，测量出小球重力。教师负责指导、协调学生代表完成实验，引导下面学生观察和思考实验步骤、数据处理等环节。教师：数据已经测得了，我们知道力是矢量，要知道三个力的关系，还要知道方向，那么我们在画图时怎么确定这几个力的方向呢？学生活动：用量角器测量角度。教师：（质疑）悬挂着怎么测量？我们可以用一张白纸轻轻放在悬挂的装置后面，然后用铅笔把力的方向画在纸上，然后再在纸上做三个力的图示，找出结论。学生活动：在纸上画力的图示，4人一组地探究三个力之间的关系。教师：我们来看看几个小组的讨论结果。学生活动：2个小组来展示他们画图后得出的结论，三个京翰教育中心
提出新问题，将学生置于困难之中，增强渴求知识的意识。引导学生大胆猜想并通过实验验证猜想是否正确。通过实验培养学生乐于合作，敢于动手实践的品质。适时性、激励性评价，及时对学生的表现给予赞赏。培养学生尊重事实的科学探究精神。高中物理辅导网
力合力为零。板书：2、三力平衡1、任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。2、这三个力的合力为零。教师：想一想，如果物体受到的是4个力或5个力的作用，物体的平衡条件是否还是合力为零？学生活动：（议论）应用类似研究三个力平衡问题的等效替代的方法，可得到多个共点力的平衡条件仍是合力为零。总结：共点力平衡的条件：作用在物体上各力的合力为零，即：F合=0四、学生课件交流（了解张衡及其成就）教师：我们知道，早在1800多年前，我国古代科学家张衡就巧妙地利用平衡原理制成了测定地震的侯风地动仪。课前老师请同学们回去查找关于张衡的资料，并制作powerpoint。教师：下面请几位同学上来展示一下他们查找的结果，供大家共同学习。学生：课件展示交流。学生：谈观看感受。五、训练与思考略
板书规范具体，加强学生对概念的理解，示范作用，可引导学生养成良好的学习习惯。巩固所学知识，学以致用。京翰教育中心
扩展阅读：物理：4.3《共点力的平衡及其应用》教案(沪科版必修1)
4.3共点力的平衡及其应用
太白中学仵明哲
教学目标：
一、知识目标
1：能用共点力的平衡条件，解决有关力的平衡问题；2：进一步学习受力分析，正交分解等方法。二、能力目标：
学会使用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡的思路和方法，培养学生灵活分析和解决问题的能力。三、德育目标：
培养学生明确具体问题具体分析：教学重点：
共点力平衡条件的应用教学难点：
受力分析、正交分解、共点力平衡条件的综合应用。教学方法：讲练法、归纳法
教学用具：投影仪、投影片教学步骤：一、导入新课
（1）如果一个物体能够保持或，我们就说物体处于平衡状态。（2）当物体处于平衡状态时：
a：物体所受各个力的合力等于，这就是物体在共点力作用下的平衡条件。b：它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是。2：学生回答问题后，师进行评价和纠正。
3：引入：本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题。二：新课教学
（一）用投影片出示本节课的学习目标：
1：熟练运用共点力的平衡条件，解决平衡状态下有关力的计算。2：进一步熟练受力分析的方法。（二）学习目标完成过程：
1：共点力作用下物体的平衡条件的应用举例：（1）用投影片出示例题1：
如图所示：细线的一端固定于A点，线的中点挂一质量为m的物体，另一端B用手拉住，当AO与竖直方向成角，OB沿水平方向时，AO及BO对O点的拉力分别是多大？（2）师解析本题：
先以物体m为研究对象，它受到两个力，即重力和悬线的拉力，因为物体处于平衡状态，所以悬线中的拉力大小为F＝mg。
第1页共4页
再取O点为研究对像，该点受三个力的作用，即AO对O点的拉力F1，BO对O点的拉力F2，悬线对O点的拉力F，如图所示：
a：用力的分解法求解：
将F＝mg沿F1和F2的反方向分解，得到
F/mgtg;F//mg/cos,
得到
F1mg/cos；F2mgtag
b：用正交分解合成法求解
建立平面直角坐标系
由Fx合=0;及Fy合=0得到:
F1cosmg0F1sinF2解得:
F1mg/cos;F2mgtan
2：结合例题总结求解共点力作用下平衡问题的解题步骤：（1）确定研究对象
（2）对研究对象进行受力分析，并画受力图；
（3）据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法；
（4）解方程，进行讨论和计算。
3：学生用上述方法求解课本上例1，并抽查部分同学的答案在投影仪上进行评析。
第2页共4页4：讲解有关斜面问题的处理方法：（1）学生阅读课本例2，并审题；（2）分析本题；
a：定物体A为研究对于；b：对物体A进行受力分析。
物体A共受四个力的作用：竖直向下的重力G，水平向右的力F1，垂直于斜面斜向上方的支持力F2，平行于斜面向上的滑动摩擦里F3，其中G和F1是已知的，由滑动摩擦定律F3＝uF2可知，求得F2和F3，就可以求出u。c：画出物体的受力图：d：本题采用正交分解法：
对于斜面，常取平行于斜面的方向为x轴，垂直于斜面的方向为y轴，将力沿这两个方向分解，应用平衡条件求解：
e：用投影片展示本题的解题过程：
解：取平行于斜面的方向为x轴，垂直于斜面的方向为y轴，分别在这两个方向上应用平衡条件求解，由平衡条件可知，在这两个方向深的合力Fx合和Fy合应分别等于零，即
Fx合F3F1cosGsin0Fy合F2F1sinGcos0
解得：F2546N;F3146N所以：uF30.27F2
5：巩固训练：
如图所示：重为G＝10N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为=30o的光滑斜面上，已知挡板也是光滑的，求：
（1）挡板对小球弹力的大小；（2）斜面对小球弹力的大小。三、小结
本节课我们主要学习了以下几点：
1：应用共点力平衡条件解题时常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法2：解共点力作用下物体平衡问题的一般步骤：（1）定研究对象；
（2）对所选研究对象进行受力分析，并画出受力示意图（3）分析研究对象是否处于平衡状态；
（4）运用平衡条件，选用适当方法，列出平衡方程求解。
四、作业，
练习一的1、2、3、4题五、板书设计：
第3页共4页力的合成法力的分解法常用的方法相似三角形法Fx合0正交分解法Fy合0共点力平衡条件的应用确定研究对象（物体或结点）对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图解题的一般步骤分析研究对象是否处于平衡状态运用平衡条件，选择适当方法，列出平衡方程求解
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