高一物理共點力的平衡教學(xué)設(shè)計(上科版)
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第二章D共點力的平衡
上海市奉賢區(qū)教師進修學(xué)院汪根龍
一、教學(xué)任務(wù)分析
共點力的平衡是在學(xué)習(xí)了“力的合成”和“力的分解”基礎(chǔ)上,對初中階段已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過的物體平衡的知識的進一步學(xué)習(xí),有關(guān)物體平衡的知識是今后學(xué)習(xí)牛頓定律等內(nèi)容的基礎(chǔ),因此不僅在本章中具有重要的地位,而且在整個高中階段都是非常重要。
學(xué)習(xí)共點力的平衡需要以“力的合成”和“力的分解”的知識,以及對物體受力情況的分析和勻速直線運動的知識為基礎(chǔ)。
通過錄像、圖片等現(xiàn)實生活中的事例,引出在共點力作用下物體平衡的概念。
聯(lián)系“力的合成”和“力的分解”的知識以及對物體受力情況的分析,通過DIS實驗或彈簧秤實驗的探究,歸納、總結(jié)出共點力的平衡條件:F合=0。
通過課內(nèi)學(xué)習(xí)訓(xùn)練交流,鞏固對物體在共點力作用下平衡條件的理解。
本設(shè)計強調(diào)對共點力作用下物體平衡條件的理解,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)歷科學(xué)探究的過程,體驗科學(xué)方法的應(yīng)用,并了解我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求。二、教學(xué)目標
1、知識與技能
(1)知道在共點力作用下物體平衡的概念。(2)理解物體在共點力作用下的平衡條件。(3)知道我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就。
(4)學(xué)會應(yīng)用實驗方法研究物體在共點力作用下的平衡條件。2、過程與方法
(1)通過對共點的三力平衡問題的探究過程中,感受等效、圖示、歸納推理等科學(xué)方法。(2)通過共點力平衡條件的探索過程,感受猜想、設(shè)計方案、實驗探究、得出結(jié)論的科學(xué)探究過程。
3、情感、態(tài)度與價值觀
(1)通過共同實驗探究的過程,體驗合作的愉悅,懂得合作重要,并樂于合作。(2)通過DIS實驗數(shù)據(jù)處理,領(lǐng)略信息技術(shù)的簡捷、快速、直觀。
(3)通過我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就的介紹,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求。三、教學(xué)重點和難點
重點:物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。難點:導(dǎo)出共點力的平衡條件的過程。
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四、教學(xué)資源
1、器材:DIS實驗設(shè)備或彈簧秤;學(xué)生實驗器材。2、課件:張衡及相關(guān)資料(課件)等。
3、錄像、圖片:我國舉重運動員奧運會比賽奪冠錄像,東方明珠、趙州橋等圖片。五、教學(xué)設(shè)計思路
本設(shè)計的內(nèi)容包括兩個部分:一是物體平衡的概念;二是物體在共點力作用下的平衡條件。本設(shè)計的基本思路是:以錄像、圖片和實驗為基礎(chǔ),通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念,進而根據(jù)DIS實驗等探究,分析、歸納得出物體在共點力作用下的平衡條件,即F合=0。最后通過我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就的介紹,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求,鞏固所學(xué)的知識,感悟物理學(xué)在社會發(fā)展中的重要作用。
本設(shè)計要突出的重點是:物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。方法是:從觀看201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內(nèi)容錄像,以及東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等圖片,結(jié)合學(xué)生的親身感受,通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念。然后,通過分組DIS實驗(或彈簧秤實驗)探究活動,運用等效、圖示、推理等科學(xué)方法得出物體在共點力作用下的平衡條件。
本設(shè)計要突破的難點是:導(dǎo)出共點力的平衡條件的過程。方法是:從二力平衡的條件F合=0出發(fā),以“力的合成”(或“力的分解”)為基礎(chǔ),通過實驗(DIS實驗或彈簧秤實驗)探究活動,運用等效替代的方法,得出不在一直線上、共點的三個力的平衡條件同樣是F合=0,進而推廣到一般情況,即共點力的平衡條件為,F(xiàn)合=0,體現(xiàn)從特殊到一般的歸納推理過程。
本設(shè)計強調(diào)學(xué)生的主動參與,重視概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學(xué)方法的教育,重視學(xué)生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。
完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。六、教學(xué)流程
1、教學(xué)流程圖2、流程圖說明
情景錄像、圖片,設(shè)問
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活動II課件交流活動III學(xué)習(xí)交流情景錄像、圖片設(shè)問活動IDIS實驗平衡的概念物體平衡的條件高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)
錄像:201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內(nèi)容,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛國熱情,
圖片:選用東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等。既有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力和觀察能力,也有利于學(xué)生了解我國社會主義建設(shè)的新成就和我國古代的歷史成就等。
理解平衡的概念,是研究有關(guān)共點力作用下物體平衡問題的基礎(chǔ)?山Y(jié)合實例設(shè)計設(shè)問,幫助學(xué)生建立平衡的概念;顒覫DIS實驗
共點力作用下物體平衡的條件是本節(jié)課學(xué)習(xí)的重要物理規(guī)律,應(yīng)用DIS實驗物有利于學(xué)生的自主探究體。活動II課件交流
課件交流介紹張衡及其成就,應(yīng)在課前一周左右讓學(xué)生提前準備;顒覫II學(xué)習(xí)交流
學(xué)習(xí)訓(xùn)練要有分層的要求,并在課內(nèi)留有一定的時間讓學(xué)生討論、交流。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)
本設(shè)計可分為四個教學(xué)環(huán)節(jié):
第一環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)情景,使學(xué)生產(chǎn)生強烈的探究欲望,通過相關(guān)的設(shè)問建立平衡的概念。第二環(huán)節(jié),通過DIS實驗探究,歸納推理、總結(jié)出物體平衡的條件。
第三環(huán)節(jié),通過學(xué)生課件交流活動介紹張衡及其成就,使課堂教學(xué)向課外延伸。第四環(huán)節(jié),通過應(yīng)用平衡的條件解決一些簡單的實際問題,反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況。七、教案示例(教學(xué)實錄)
執(zhí)教:奉賢區(qū)肖塘中學(xué)錢忠賢龐艷茹教學(xué)過程
教學(xué)過程通過錄像引入,充分調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激起對知識的渴求的同時激發(fā)學(xué)生愛國熱情。二、通過圖片引入共點力作用下物體的平衡教師:生活中的物體有的處于平衡狀態(tài),有的處于非平衡狀態(tài),其中的平衡比較常見,而且很有實際意義。下面給大家看一些熟悉的圖片:京翰教育中心
點評一、錄像導(dǎo)入,激發(fā)興趣并留下懸念:錄像引入:201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠錄像播放。教師:張國政在69公斤級比賽中以抓舉160公斤和挺舉187.5公斤總成績347.5公斤而奪冠,裁判員判定舉重運動員成績有效的依據(jù)是什么?學(xué)生活動:舉重運動員能將舉起的杠鈴保持靜止幾秒鐘。教師:有道理,這與本節(jié)課學(xué)習(xí)的受力平衡問題有關(guān)。生活中的處于平衡狀高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)
學(xué)生活動:教師:這些物體均處于平衡狀態(tài),那么,什么叫平衡狀態(tài)?板書:一、平衡狀態(tài)定義:物體處于靜止或做勻速直線運動的狀態(tài),叫做平衡狀態(tài)。三、DIS實驗:探究共點力作用下物體的平衡條件教師:首先來回顧一下初中已經(jīng)學(xué)過的二力平衡的知識。1、例:用一根很輕的不可伸長的細線將小鋼球懸掛于鐵架臺上,并保持靜止。教師:小球處于什么狀態(tài)?學(xué)生活動:平衡狀態(tài)。教師:請一位同學(xué)來畫小球的受力示意圖。學(xué)生活動:(畫小球受力示意圖)小球受到重力G和拉力T的作用。教師:這兩個力的大小、方向有什么關(guān)系?學(xué)生活動:大小相等,方向相反,且在作用在同一直線上。教師:這兩個力的合力是多少?學(xué)生活動:合力為零。板書:二、共點力的平衡條件1、二力平衡F合=0京翰教育中心
態(tài)的熟悉的事例,使學(xué)生對平衡有了感性的認識;仡櫯f知識,有助于學(xué)生形成知識體系,對初中知識進行拓展加深。高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)
教師:如果用一個水平拉力使小球偏離原來位置一個角度,并再次達到靜止狀態(tài),小球共受哪些力的作用?學(xué)生活動:重力G,水平拉力F,沿細線方向的拉力T。教師:小球現(xiàn)在還處于平衡狀態(tài)嗎?學(xué)生活動:是的。教師:這三個力的方向不在同一直線上,它們的合力多大?學(xué)生猜測:合力為零。提示:只要能將這幾個力的大小測出,我們可以將其中兩個力等效成一個力,變成二力平衡-物理學(xué)研究方法之一:等效替代法。下面我們就用實驗的方法驗證一下你們的猜測。2、DIS實驗探究三個力平衡的條件教師:如何測量幾個力的大小呢?學(xué)生活動:可以用彈簧測力計測量,以可以用力傳感器來測量。教師:介紹實驗儀器力傳感器(兩個)、數(shù)據(jù)采集器、計算機。我們用力傳感器測出兩個拉力的大小,彈簧秤測出重力,然后再怎么辦呢?學(xué)生活動:可以在紙上畫出力的圖示,然后分析有什么關(guān)系。教師:非常好,那么我們請兩位同學(xué)配合來做這個實驗。學(xué)生活動:兩位同學(xué)上臺配合完成實驗,并得出Ft圖,測量出小球重力。教師負責(zé)指導(dǎo)、協(xié)調(diào)學(xué)生代表完成實驗,引導(dǎo)下面學(xué)生觀察和思考實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。教師:數(shù)據(jù)已經(jīng)測得了,我們知道力是矢量,要知道三個力的關(guān)系,還要知道方向,那么我們在畫圖時怎么確定這幾個力的方向呢?學(xué)生活動:用量角器測量角度。教師:(質(zhì)疑)懸掛著怎么測量?我們可以用一張白紙輕輕放在懸掛的裝置后面,然后用鉛筆把力的方向畫在紙上,然后再在紙上做三個力的圖示,找出結(jié)論。學(xué)生活動:在紙上畫力的圖示,4人一組地探究三個力之間的關(guān)系。教師:我們來看看幾個小組的討論結(jié)果。學(xué)生活動:2個小組來展示他們畫圖后得出的結(jié)論,三個京翰教育中心
提出新問題,將學(xué)生置于困難之中,增強渴求知識的意識。引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想并通過實驗驗證猜想是否正確。通過實驗培養(yǎng)學(xué)生樂于合作,敢于動手實踐的品質(zhì)。適時性、激勵性評價,及時對學(xué)生的表現(xiàn)給予贊賞。培養(yǎng)學(xué)生尊重事實的科學(xué)探究精神。高中物理輔導(dǎo)網(wǎng)
力合力為零。板書:2、三力平衡1、任意兩個力的合力與第三個力大小相等,方向相反,作用在同一直線上。2、這三個力的合力為零。教師:想一想,如果物體受到的是4個力或5個力的作用,物體的平衡條件是否還是合力為零?學(xué)生活動:(議論)應(yīng)用類似研究三個力平衡問題的等效替代的方法,可得到多個共點力的平衡條件仍是合力為零?偨Y(jié):共點力平衡的條件:作用在物體上各力的合力為零,即:F合=0四、學(xué)生課件交流(了解張衡及其成就)教師:我們知道,早在1800多年前,我國古代科學(xué)家張衡就巧妙地利用平衡原理制成了測定地震的侯風(fēng)地動儀。課前老師請同學(xué)們回去查找關(guān)于張衡的資料,并制作powerpoint。教師:下面請幾位同學(xué)上來展示一下他們查找的結(jié)果,供大家共同學(xué)習(xí)。學(xué)生:課件展示交流。學(xué)生:談觀看感受。五、訓(xùn)練與思考略
板書規(guī)范具體,加強學(xué)生對概念的理解,示范作用,可引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。鞏固所學(xué)知識,學(xué)以致用。京翰教育中心
擴展閱讀:物理:4.3《共點力的平衡及其應(yīng)用》教案(滬科版必修1)
4.3共點力的平衡及其應(yīng)用
太白中學(xué)仵明哲
教學(xué)目標:
一、知識目標
1:能用共點力的平衡條件,解決有關(guān)力的平衡問題;2:進一步學(xué)習(xí)受力分析,正交分解等方法。二、能力目標:
學(xué)會使用共點力平衡條件解決共點力作用下物體平衡的思路和方法,培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問題的能力。三、德育目標:
培養(yǎng)學(xué)生明確具體問題具體分析:教學(xué)重點:
共點力平衡條件的應(yīng)用教學(xué)難點:
受力分析、正交分解、共點力平衡條件的綜合應(yīng)用。教學(xué)方法:講練法、歸納法
教學(xué)用具:投影儀、投影片教學(xué)步驟:一、導(dǎo)入新課
(1)如果一個物體能夠保持或,我們就說物體處于平衡狀態(tài)。(2)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時:
a:物體所受各個力的合力等于,這就是物體在共點力作用下的平衡條件。b:它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是。2:學(xué)生回答問題后,師進行評價和糾正。
3:引入:本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些實際問題。二:新課教學(xué)
(一)用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標:
1:熟練運用共點力的平衡條件,解決平衡狀態(tài)下有關(guān)力的計算。2:進一步熟練受力分析的方法。(二)學(xué)習(xí)目標完成過程:
1:共點力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用舉例:(1)用投影片出示例題1:
如圖所示:細線的一端固定于A點,線的中點掛一質(zhì)量為m的物體,另一端B用手拉住,當(dāng)AO與豎直方向成角,OB沿水平方向時,AO及BO對O點的拉力分別是多大?(2)師解析本題:
先以物體m為研究對象,它受到兩個力,即重力和懸線的拉力,因為物體處于平衡狀態(tài),所以懸線中的拉力大小為F=mg。
第1頁共4頁
再取O點為研究對像,該點受三個力的作用,即AO對O點的拉力F1,BO對O點的拉力F2,懸線對O點的拉力F,如圖所示:
a:用力的分解法求解:
將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
建立平面直角坐標系
由Fx合=0;及Fy合=0得到:
F1cosmg0F1sinF2解得:
F1mg/cos;F2mgtan
2:結(jié)合例題總結(jié)求解共點力作用下平衡問題的解題步驟:(1)確定研究對象
(2)對研究對象進行受力分析,并畫受力圖;
(3)據(jù)物體的受力和已知條件,采用力的合成、分解、圖解、正交分解法,確定解題方法;
(4)解方程,進行討論和計算。
3:學(xué)生用上述方法求解課本上例1,并抽查部分同學(xué)的答案在投影儀上進行評析。
第2頁共4頁4:講解有關(guān)斜面問題的處理方法:(1)學(xué)生閱讀課本例2,并審題;(2)分析本題;
a:定物體A為研究對于;b:對物體A進行受力分析。
物體A共受四個力的作用:豎直向下的重力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動摩擦里F3,其中G和F1是已知的,由滑動摩擦定律F3=uF2可知,求得F2和F3,就可以求出u。c:畫出物體的受力圖:d:本題采用正交分解法:
對于斜面,常取平行于斜面的方向為x軸,垂直于斜面的方向為y軸,將力沿這兩個方向分解,應(yīng)用平衡條件求解:
e:用投影片展示本題的解題過程:
解:取平行于斜面的方向為x軸,垂直于斜面的方向為y軸,分別在這兩個方向上應(yīng)用平衡條件求解,由平衡條件可知,在這兩個方向深的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零,即
Fx合F3F1cosGsin0Fy合F2F1sinGcos0
解得:F2546N;F3146N所以:uF30.27F2
5:鞏固訓(xùn)練:
如圖所示:重為G=10N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為=30o的光滑斜面上,已知擋板也是光滑的,求:
(1)擋板對小球彈力的大;(2)斜面對小球彈力的大小。三、小結(jié)
本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了以下幾點:
1:應(yīng)用共點力平衡條件解題時常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法2:解共點力作用下物體平衡問題的一般步驟:(1)定研究對象;
(2)對所選研究對象進行受力分析,并畫出受力示意圖(3)分析研究對象是否處于平衡狀態(tài);
(4)運用平衡條件,選用適當(dāng)方法,列出平衡方程求解。
四、作業(yè),
練習(xí)一的1、2、3、4題五、板書設(shè)計:
第3頁共4頁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共點力平衡條件的應(yīng)用確定研究對象(物體或結(jié)點)對研究對象進行受力分析,并畫出受力示意圖解題的一般步驟分析研究對象是否處于平衡狀態(tài)運用平衡條件,選擇適當(dāng)方法,列出平衡方程求解
第4頁共4頁
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