資源簡介

3.5 共點力的平衡----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·必修·第一冊 第三章第5節 共點力的平衡
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求：高中物理新課程標準是現代高中物理教學的規范，在實施該標準的過程中，應不斷探索新的教學理念,充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用，改革教學模式，進行啟發式教學，培養學生的物理學科核心素養、滿足學生終生發展需求，注重課程的時代性，關注科技進步和社會發展需求。為了更好地激發學生學習的興趣，將實施多樣化教學，將物理知識與生活緊密聯系，從生活走進物理，再由物理解釋生活現象的方式進行教學，引導學生的自主創新和探究。 教材分析：《共點力的平衡》是人教版（2019版）必修第一冊第三章第5節的內容，本節包括平衡狀態、共點力平衡的條件、靜態、動態平衡的處理方法三個方面的知識點。共點力的平衡在以前的教材中沒有單獨成章節來學習，是混雜在其它章節內容里分散學習的。本章開始把運動與相互作用兩者之間建立了聯系，共點力的平衡條件是運動與相互作用研究的起點，在運功與相互作用觀念形成過程中具有承上啟下的作用，為后續的學習具有重要影響，是高中物理的重要內容。
學情分析 知識儲備：在初中階段，學生對平衡問題已經有了初步了解，但僅限于二力平衡，也沒有涉及共點力的概念，學生對于在初中學過的“二力平衡”。 能力基礎：這個階段的學生處于高一階段，他們已經有了初步的觀察思考能力、實驗探究能力、分析解決問題能力和歸納總結能力，但總容易忽略一些細節內容。 思維能力：初步的觀察思考能力、實驗探究能力、分析解決問題能力和歸納總結能力
核心素養 物理觀念：能夠解釋平衡狀態的含義，并能夠判斷一個物體所處的狀態是否平衡；會用合成法、正交分解法、效果分解法進行分析動、靜態問題。 科學思維：過實驗和練習歸納出應用力的平衡條件解決實際問題的基本步驟和基本方法，進一步掌握正交分解法。 科學探究：通過從物理現象和實驗中進行探究，歸納出簡單的科學規律。 科學態度與責任：意識到物理規律在現實生活中的重要作用，增強對物理學習的興趣。
教學準備 多媒體課件
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環節一：導入新課 活動：展示學習目標
1.共點力平衡的條件，以及對平衡的理解。 2.正交分解法的使用。 3.平衡條件的靈活運用。 4.運用正交分解法解決實際問題 讓學生 明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
環節二：新課教學 活動一：新課引入
回憶共點：什么是共點力？ 學生（預設）：幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點，這幾個力叫作共點力。 情景判斷：用共點力知識判斷甲、乙、丙、丁四種情況中受力是否為共點力？并思考其處于什么狀態？ 學生（預設）：甲、丁中所受的力就是共點力；平衡態。 拋出課題內容研究物體受共點力平衡的情況。 引導學生總結 課件展示習題，巡查學生完成情況 1.自主完成 2.小組交流
活動二：講授新課
1.共點力的平衡狀態 積木啟發：播放堆積木的視頻，引導學生進行思考積木都處于什么樣的轉態？ 學生（預設）：處于靜止狀態，即平衡。 定義平衡：物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態，我們就說這個物體處于平衡狀態。 列舉實例：還有那些生活實例也是處于平衡狀態？ 學生（預設）：放在桌面上的書、沿直線公路勻速前進的汽車、沿碗壁向上緩慢爬行的蝸牛…… 2.共點力的平衡條件 思考分析：二力平衡時兩個力的關系？ 學生（預設）：作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，并且在同一條直線上。 實物分析：對放在桌面上的書進行受力分析，判斷哪兩個力二力平衡？并進行力的合成。 學生（預設）：FN=G（合成）→F合=0 嘗試解決：在實際生產生活中，很多情況下物體受到三個力的作用而平衡，請根據前面所學知識，思考如何解決三力平衡的問題呢？引導利用力的合成進行分析。 學生（預設）：三力平衡（合成）→二力平衡→平衡條件：F合=0。 定義三力：據平行四邊形定則作出其中任意兩個力的合力來代替這兩個力，從而把三力平衡轉化為二力平衡；條件：任意兩個力的合力與第三個力等大、反向、共線。三力的合力為0。 問題再現：若是四個共點力、五個共點力……其平衡條件又是怎樣的呢？ 學生（預設）：同樣進行力的合成，轉化為二力平衡。 歸納總結：多力平衡條件：物體受多個力時，任意一個力與其余各力的合力等大、反向、共線。多個力的合力為0。 共點力的平衡條件：在共點力作用下物體平衡的條件是：F合為0。 平衡條件的理解： 具體形式：共點力合力為0的具體表達形式，引導思考在F合受兩個力、三個力、多個力情況下的具體表示形式。 學生（預設）：物體受兩個力時： ；物體受三個力：①任意兩個力的合力和第三個力是一對平衡力、②正交分解：Fx = 0、Fy = 0；物體受多個力時：正交分解：Fx = 0、Fy = 0。 3.共點力平衡實例分析與方法探究 典例分析：某幼兒園要在空地上做一個滑梯，根據空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數取0.4，為使兒童在滑梯游戲時能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？ 引導分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象引導學生利用方法一：正交分解法進行求解。 學生（預設）：沿平行和垂直于斜面兩個方向建立直角坐標系，把重力G沿兩個坐標軸方向分解為F1和F2。三力平衡轉化為四力平衡。 以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象，受力分析如圖： 引導分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象引導學生利用方法 引導學生利用已學知識推導 自主學習； 自主推導； 思考： 評價完成情況
學生自學 評價學生分析情況
2、例題講解
二：合成法進行求解。 特點比較：兩種方法的特點。 合成法：把物體所受的力合成為兩個力，則這兩個力大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。 正交分解法：把物體所受的力在兩個互相垂直的方向上分解，每個方向上合力都為0。 解題步驟：①確定研究對象；②對研究對象進行受力分析；③根據共點力的平衡條件列方程；常用方法：正交分解法、合成法；④求解平衡方程；⑤討論解的合理性和實際意義。 4.共點力的平衡解決方法拓展 （1）處理平衡問題的常用方法 ①相似三角形法： 例題分析：利用經典例題，導出相似三角形法。 經典例題：如圖，半徑為R的光滑半球的正上方，離球面頂端距離為h的O點，用一根長為l的細線懸掛質量為m的小球，小球靠在半球面上．試求小球對球面壓力的大小。 受力特點：三個力互相不垂直，且夾角（方向）未知。 相似三角形法：力的三角形與空間三角形相似 ②解析法： 例題分析：利用經典例題，導出相似解析法，并強調“死桿”、“活桿”問題。 典型例題：城市中的路燈、無軌電車的供電線路等，經常用三角形的結構懸掛。圖為這類結構的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉動，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量是G，角AOB 等于θ ，鋼索AO對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？ 順勢而提：若桿動θ減小，則F1、F2該如何變化？ 學生（預設）：θ減小，cosθ增大，tanθ減小；F1減小、F2減小。 定義步驟：解析法應用一般步驟： ①選某一狀態對物體進行受力分析；②將其中兩力合成，合力與第三個力等大反向；③列平衡方程求出未知量與已知量的關系表達式；④根據已知量的變化情況來確定未知量的變化情況。 辨析“活”“死”： ①“活結”：一般是由輕繩跨過光滑滑輪或者繩上掛一光滑掛鉤而形成的。繩子雖然因“活結”而彎曲，但實際上是同一根繩，所以由“活結”分開的兩段繩子上彈力的大小一定相等，兩段繩子合力的方向一定沿這兩段繩子夾角的角平分線。②“死結”：兩側的繩因結而變成了兩根獨立的繩，因此由“死結”分開的兩段繩子上的彈力不一定相等。 多媒體展示例題 巡視學生思考練習 教師講解 思考練習 評價學生解說過程。 注意巡視有無學生亂用公式現象，若有，及時給予講解糾正。
環節三：課堂練習
如圖所示，質量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點正上方，B端吊一重物，現將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達到豎直前(均未斷)，關于繩子的拉力F和桿受的彈力N的變化，判斷正確的是(　　) A．F變大 B．F變小 C．N變大 D．N變小 解： 定義三角：物體在三個共點力作用下處于平衡狀態時，根據合力為零，把三個力畫在一個三角形中，看力的三角形與哪個三角形相似，找到力的三角形與空間三角形相似后，根據相似三角形的對應邊成比例，列方程求解。 適用范圍：有一恒力，另外兩個力大小、方向都變。 ④正弦定理： 例題分析：利用經典例題，用正弦定理解動態平衡問題。 經典例題：如圖所示，裝置中兩根細繩拴住一球,保持兩細繩間的夾角θ=120°不變,若把整個裝置順時針緩慢轉過90°,則在轉動過程中,CA繩的拉力FT1,CB繩的拉力FT2的大小變化情況是（ BD ） A.FT1先變小后變大 B.FT1先變大后變小 C.FT2先變小后變大 D.FT2一直變小，且最終變為零 解： 引導學生分析 小組討論 組員代表發言 評價學生小組討論參與度。
環節四：課堂小結
學到了什么？ 一、平衡狀態：物體處于靜止或勻速直線運動的狀態叫作平衡狀態。 二、共點力平衡的條件：在共點力作用下物體平衡的條件是：合力為0。 三、共點力平衡實例分析與方法探究 ①合成法；②正交分解法 引導學生小結 小組討論，總結本節課得失
環節五：作業設計
完成課本P71“練習與應用”第2、4題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
主板書設計
§3.5 共點力的平衡 一、平衡狀態：物體處于靜止或勻速直線運動的狀態叫作平衡狀態。 二、共點力平衡的條件：在共點力作用下物體平衡的條件是：合力為0。 三、共點力平衡實例分析與方法探究 ①合成法；②正交分解法
教學反思

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