《第4節(jié)力矩的平衡條件》教學(xué)設(shè)計(jì)(湖北省縣級(jí)優(yōu)課)-物理教案

力矩的平衡條件教學(xué)設(shè)計(jì)[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(diǎn)力的平衡條件”一起為下一小節(jié)“剛體的平衡”奠定了基礎(chǔ)，它也是對(duì)力矩知識(shí)有了更深刻的透析，在整個(gè)第一章中居于核心地位。而第一章又是剛體動(dòng)力學(xué)的最基礎(chǔ)的核心知識(shí)，故學(xué)好本節(jié)知識(shí)無(wú)論是對(duì)學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)業(yè)水平打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)還是對(duì)于學(xué)生今后從事工程力學(xué)、材料材料力學(xué)的深造都有重要的意義。教材在本節(jié)一開始就開門見(jiàn)山提到了初中所學(xué)的杠桿平衡的知識(shí)，接著強(qiáng)調(diào)涉及到多個(gè)力矩的平衡該怎么處理，由淺入深地叩開學(xué)生的心扉，很自然地過(guò)渡到需要用實(shí)驗(yàn)去探究規(guī)律，進(jìn)而找到解決問(wèn)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(shí)驗(yàn)的圖片，但是沒(méi)有給出實(shí)驗(yàn)操作步驟、注意事項(xiàng)，也沒(méi)有給出記錄測(cè)量的物理量所需要的表格，這又為教學(xué)互動(dòng)預(yù)留了發(fā)揮想象的空間。教材的第二個(gè)部分安排了一個(gè)典型的例題，該例題以斜拉橋?yàn)楸尘?，從?shí)際圖景抽象簡(jiǎn)化為一般圖景體滲透了建立模型的思維方法。通過(guò)對(duì)例題的分析、解答過(guò)程又可以培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)，讓他們學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析。[學(xué)情分析]學(xué)生有了初中的杠桿平衡知識(shí)，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(jì)算方法，為本節(jié)課進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究打下了基礎(chǔ)?？赡艽嬖诘膯?wèn)題在于學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)意識(shí)單薄，缺乏復(fù)習(xí)鞏固新學(xué)知識(shí)的習(xí)慣，對(duì)上節(jié)課的內(nèi)容理解不全面、記憶不深刻。對(duì)與轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位置，重心的位置，受力分析不太熟悉，利用幾何知識(shí)求解力臂是一部分學(xué)生時(shí)常感覺(jué)困惑的問(wèn)題?；谝陨系姆治?，本節(jié)課一開始用趣味演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，然后在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)安排學(xué)生分組討論，動(dòng)腦和動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。在例題的講解上注重師生互動(dòng)，并預(yù)設(shè)針對(duì)訓(xùn)練題，讓學(xué)生在解題過(guò)程中體驗(yàn)到成功的喜悅，必要時(shí)對(duì)習(xí)題結(jié)果進(jìn)行討論從而促進(jìn)學(xué)生關(guān)注生活，關(guān)心科學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用。[三維目標(biāo)]一、知識(shí)與能力1.理解力矩的平衡條件2.能應(yīng)用力矩的平衡條件處理有關(guān)問(wèn)題二、過(guò)程與方法1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究歸納出力矩的平衡條件2.進(jìn)一步熟悉力矩的計(jì)算，學(xué)會(huì)列出力矩平衡方程式進(jìn)而解決有關(guān)問(wèn)題三、情感態(tài)度與價(jià)值觀1.敢于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的學(xué)習(xí)樂(lè)趣2.學(xué)會(huì)具體問(wèn)題具體分析[教學(xué)重點(diǎn)]1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究歸納出力矩的平衡條件2.力矩的平衡條件的應(yīng)用[教學(xué)難點(diǎn)]在具體的問(wèn)題中利用力矩的平衡條件解決實(shí)際的問(wèn)題[教學(xué)方法]啟發(fā)式教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)探究法、分組討論法、講授法[教具準(zhǔn)備]PPT演示文稿、力矩盤、鐵架臺(tái)（附鐵夾）、彈簧測(cè)力計(jì)、鉤碼、細(xì)線（兩端系好小鉤子）[教學(xué)流程設(shè)計(jì)]復(fù)習(xí)提問(wèn)引入新課復(fù)習(xí)提問(wèn)引入新課歸納總結(jié)得出結(jié)論小組交流準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)代表展示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)互動(dòng)例題利用所學(xué)提出問(wèn)題構(gòu)思實(shí)驗(yàn)小組交流準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)同步練習(xí)強(qiáng)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(xué)習(xí)了力矩的基礎(chǔ)知識(shí)，知道它是與物體轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)的一個(gè)物理量。如果我們想弄清楚在什么情況下物體會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)或者不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)或者是否是勻速率地轉(zhuǎn)動(dòng)，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(lái)學(xué)習(xí)第4小節(jié)（播放課件，并板書課題）推進(jìn)新課互動(dòng)課堂活動(dòng)一：實(shí)驗(yàn)探究力矩的平衡條件師：初中時(shí)我們學(xué)習(xí)過(guò)杠桿的平衡條件，但是初中的杠桿平衡問(wèn)題只涉及到兩個(gè)力矩的平衡，沒(méi)有考慮到多個(gè)力矩的平衡問(wèn)題。下面我們用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究一下物體在多個(gè)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(lái)），介紹同心圓的半徑大小關(guān)系，小孔的功能。接下來(lái)大家思考并交流討論一下實(shí)驗(yàn)的操作步驟、設(shè)計(jì)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(xué)生討論，和有了想法的學(xué)生交流。生：有了結(jié)果的小組準(zhǔn)備派代表上前動(dòng)手實(shí)驗(yàn)師：挑選出構(gòu)思出了操作步驟和設(shè)計(jì)出了表格的小組代表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)收集。生：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作師：（根據(jù)講臺(tái)的空間適當(dāng)?shù)匕才牌渌〗M的代表觀察實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程并發(fā)現(xiàn)可疑的問(wèn)題）觀察學(xué)生代表第一次操作過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，待第一次實(shí)驗(yàn)完畢后組織學(xué)生討論，糾正問(wèn)題后再讓學(xué)生正確地進(jìn)行三次操作。生：對(duì)三次正確操作后得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，歸納總結(jié)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。師：對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并板書出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：力矩的平衡條件是作用在物體上的幾個(gè)力矩矢量和為零。師：大家能否把這個(gè)結(jié)論用表達(dá)式表示出來(lái)呢？生：思考并寫出力矩的平衡條件的表達(dá)式。師：板書出表達(dá)式。互動(dòng)課堂活動(dòng)二：力矩平衡條件的應(yīng)用師：（過(guò)渡句）現(xiàn)在我們就應(yīng)運(yùn)所學(xué)到的知識(shí)來(lái)解釋實(shí)際問(wèn)題，以斜拉橋?yàn)槔≒PT展示出典例——課本例題）師：分析過(guò)程中依次提出下列問(wèn)題：研究對(duì)象是誰(shuí)？首先應(yīng)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(wèn)題師：依據(jù)學(xué)生的回答情況再用PPT展示詳細(xì)的解題過(guò)程。然后課件呈現(xiàn)出同步練習(xí)題。生：思考并解答同步練習(xí)題（由學(xué)生代表板書出來(lái)）師：對(duì)學(xué)生展示出的解答過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)，然后提供一個(gè)開放型問(wèn)題供學(xué)生討論：斜拉橋的斜柱的傾角和條數(shù)如何設(shè)計(jì)更好？生：分小組討論然后交流。師：組織學(xué)生進(jìn)行課堂小結(jié)附件：（PPT上會(huì)呈現(xiàn)出下面的兩道題目，根據(jù)學(xué)生的思考情況再?zèng)Q定黑板上的板書情況，課堂訓(xùn)練題可設(shè)計(jì)成由學(xué)生代表板書解答過(guò)程）互動(dòng)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(duì)橋板無(wú)作用力，則每根鋼索的拉力大小是課堂練習(xí)如圖所示，光滑圓弧形環(huán)上套有兩個(gè)質(zhì)量不同的小球A和B兩球之間連有彈簧，平衡時(shí)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(shè)計(jì)]1.4力矩的平衡條件一、平衡條件作用在物體上的幾個(gè)力矩矢量和為零二、表達(dá)式M合=0或M順=M逆三、力矩平衡條件的應(yīng)用同步練習(xí)題基礎(chǔ)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(dòng)），設(shè)A相對(duì)平板靜止，則A對(duì)板的壓力將______，A與B之間的摩擦力將______，F(xiàn)對(duì)O點(diǎn)的力矩將______．2.一根均勻的木棒長(zhǎng)1m，在棒的左端掛一個(gè)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(zhǎng)L＝15m，重G1＝400N，擱在相距D＝8m的兩個(gè)支架A、B上，MA＝NA，重G2＝600N的人從A點(diǎn)向B點(diǎn)走去，如圖所示。求：①人走過(guò)B點(diǎn)多遠(yuǎn)木板會(huì)翹起來(lái)？②為使人走到N點(diǎn)時(shí)木板不翹起來(lái)，支架B應(yīng)放在離N多遠(yuǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)為，木板在拉力F的作用下向右作勻速運(yùn)動(dòng)，桿與豎直方向夾角為30°，則桿對(duì)木板的壓力N=______．2.如圖所示，厚薄均勻的BC板長(zhǎng)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(xì)繩連接，繩的另一端固定在墻上的A點(diǎn)，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(jì)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(xì)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(dòng)。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(xí)題參考答案基礎(chǔ)題參考答案：1、減小，增大，減小2、4kg3、2.67m、3m分析和解：當(dāng)木板剛翹起來(lái)時(shí)，板的重力對(duì)B點(diǎn)產(chǎn)生的力矩和人的重力對(duì)B點(diǎn)產(chǎn)生的力矩使板平衡，設(shè)人走過(guò)B端L時(shí)木板會(huì)翹起來(lái)，則有可解得LB＝2.67m,同理，可設(shè)當(dāng)人走到N端木板剛要翹起來(lái)時(shí)，B支架和N端的距離為L(zhǎng)BN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(duì)象。孤立物塊A進(jìn)行受力情況分析。作出受力圖，如圖所示，選取直角坐標(biāo)軸，因?yàn)?/p>