【公開課】共點(diǎn)力的平衡+教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

課題章節(jié)與名稱第三章相互作用——力第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡課時(shí)1上課時(shí)間教師學(xué)習(xí)內(nèi)容分析學(xué)習(xí)目標(biāo)描述一、物理觀念初步形成運(yùn)動(dòng)和相互作用的觀念，知道什么是共點(diǎn)力。能從物理的視角解釋一些簡(jiǎn)單的力平衡現(xiàn)象，知道共點(diǎn)力平衡的條件。能應(yīng)用平衡條件解決一些實(shí)際的平衡問題。二、科學(xué)思維能在簡(jiǎn)單的力平衡情景中應(yīng)用常見的物理模型。能對(duì)較簡(jiǎn)單的平衡現(xiàn)象進(jìn)行分析推理獲得結(jié)論，能用簡(jiǎn)單和直接的證據(jù)表達(dá)自己的觀點(diǎn)。三、科學(xué)探究根據(jù)觀察的力平衡現(xiàn)象提出相關(guān)的物理問題，能根據(jù)已有的科學(xué)探究方案使用基本的器材獲得數(shù)據(jù)。進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)整理得到初步結(jié)論。學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)說明科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：認(rèn)識(shí)到物理學(xué)能對(duì)自然界中力平衡現(xiàn)象進(jìn)行描述與解釋，對(duì)自然界有好奇心培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)探究知識(shí)的態(tài)度和求真務(wù)實(shí)的精神。教學(xué)重點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)探究，得到共點(diǎn)力的平衡條件，會(huì)用共點(diǎn)力平衡的條件，分析生活和生產(chǎn)中的實(shí)際問題。教學(xué)難點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)探究，得到共點(diǎn)力的平衡條件學(xué)生學(xué)情分析對(duì)于物體的平衡問題，通過初中階段的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)有了一定的認(rèn)識(shí)，并且對(duì)同一直線上二力平衡的條件有較好的理解，并能較熟練地應(yīng)用，這對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)多個(gè)共點(diǎn)力的平衡有一定的幫助。學(xué)生在學(xué)習(xí)三力平衡的規(guī)律之前，基于生活經(jīng)驗(yàn)，形成了大量的經(jīng)驗(yàn)性常識(shí)。在此基礎(chǔ)上建構(gòu)物理規(guī)律，需要引導(dǎo)學(xué)生在諸多客觀情境中發(fā)現(xiàn)問題，并對(duì)問題進(jìn)行科學(xué)探究，完成從經(jīng)驗(yàn)性常識(shí)到物理規(guī)律的轉(zhuǎn)變。對(duì)進(jìn)入高中學(xué)段的不久的學(xué)生來說，利用實(shí)驗(yàn)方法探究物理規(guī)律的能力也有待加強(qiáng)。另外，學(xué)生對(duì)物體的受力分析、力的分解、力的合成的知識(shí)掌握得不是很熟練，綜合應(yīng)用能力還比較弱，也需在課堂中逐步提升。教學(xué)策略設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容主要教學(xué)方法與活動(dòng)設(shè)計(jì)一、創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)課，融入課前思政教育1.教師展示：生活中應(yīng)用力的平衡原理的小實(shí)驗(yàn)2.視頻展示：我國(guó)高鐵的穩(wěn)定性，體現(xiàn)我們國(guó)家的綜合國(guó)力。3.設(shè)疑：初中我們已經(jīng)學(xué)過二力平衡的特點(diǎn)，即物體受到兩個(gè)力的作用，且這兩個(gè)力等大、反向、共線。那么當(dāng)物體受到多個(gè)力的情況，這些力又有什么關(guān)系呢？學(xué)生活動(dòng)一：將易拉罐斜立在桌子上。二、新課教學(xué)（一）共點(diǎn)力問題1根據(jù)每幅圖中各個(gè)力作用線的幾何關(guān)系，可以把下面四種情況的受力分成兩類，判斷哪些情況屬于同一類？（引導(dǎo)：大家嘗試在課本上作出各個(gè)力的方向的反向延長(zhǎng)線，看看有什么不同？）你的判斷依據(jù)是什么？共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。思考：圖片中的物體是怎樣實(shí)現(xiàn)平衡狀態(tài)的？學(xué)生活動(dòng)二：以小組為單位進(jìn)行分析、討論，得出分類結(jié)論及依據(jù)。學(xué)生根據(jù)共點(diǎn)力的定義，對(duì)圖片中各個(gè)物體的受力情況進(jìn)行分析。（二）共點(diǎn)力平衡的條件思考：課前小實(shí)驗(yàn)中的物體是怎樣實(shí)現(xiàn)平衡的？（引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)調(diào)物體受到的是兩個(gè)共點(diǎn)力。）回顧：二力平衡的條件二力平衡的條件：作用在物體上的兩個(gè)力，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。延伸設(shè)問：當(dāng)物體收到三個(gè)共點(diǎn)力并處于平衡狀態(tài)，這三個(gè)力之間又有怎樣的關(guān)系呢？引導(dǎo)得出：方法一：將其中任意兩個(gè)力進(jìn)行合成，得到這兩個(gè)力的合力，將三個(gè)共點(diǎn)力問題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)共點(diǎn)力問題。物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力構(gòu)成一對(duì)平衡力，合力為0。方法二：將其中的一個(gè)或幾個(gè)力進(jìn)行分解，得到水平和豎直兩個(gè)方向的分力，將三個(gè)共點(diǎn)力問題轉(zhuǎn)化為四個(gè)共點(diǎn)力問題，其中水平方向兩個(gè)力大小相等、方向相反；豎直方向兩個(gè)力大小相等、方向相反，兩個(gè)方向合力均為0，列平衡方程。猜想：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0。設(shè)疑：以上的結(jié)論實(shí)際上是我們理論得出的結(jié)果，事實(shí)果真如此嗎？§實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下平衡時(shí)，合力為0。實(shí)驗(yàn)器材：桌板、細(xì)繩套、彈簧測(cè)力計(jì)、小圓環(huán)、白紙實(shí)驗(yàn)步驟：（1）用三個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉動(dòng)細(xì)繩套，使小圓環(huán)處于靜止?fàn)顟B(tài).（2）記錄小圓環(huán)處于的O點(diǎn)，以及三根細(xì)線的方向、三根彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2、F3.數(shù)據(jù)處理：（1）用鉛筆和刻度尺從點(diǎn)O沿三根細(xì)線方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出F1、F2、F3的圖示。（2）以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線代表的力記為F12。（3）分析數(shù)據(jù)，比較F12和F3在誤差允許范圍內(nèi)是否等大、反向，從而得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：共點(diǎn)力平衡的條件是物體所受合力為0.設(shè)疑：如果物體在四個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受合力也為0嗎？你們是如何得出結(jié)論的？追問：物體受n個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)呢？引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：物體在n個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中(n-1)個(gè)力的合力與第三個(gè)力構(gòu)成一對(duì)平衡力，合力為0。共點(diǎn)力平衡的條件：練習(xí)1如圖所示，物體在五個(gè)共點(diǎn)力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四個(gè)力不變，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出這四個(gè)力的合力的大小和方向。學(xué)生活動(dòng)三：小組討論出解決方案。學(xué)生活動(dòng)四：以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)老師的引導(dǎo)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生在老師的引導(dǎo)下逐步得出共點(diǎn)力平衡條件。學(xué)生活動(dòng)五：完成課后練習(xí)與應(yīng)用第1題。（三）共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用例題1某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？解題引導(dǎo)：（1）為什么說“滑梯高度”與“兒童能在滑板上滑下”有關(guān)？（實(shí)驗(yàn)演示：在傾角θ變化的情況下，斜面上的黑板擦運(yùn)動(dòng)的速度情況）（2）兒童剛好能夠從滑板上滑下，此時(shí)兒童處于什么狀態(tài)？受力如何？（3）如何處理這三個(gè)力的關(guān)系？（引出正交分解法）方法總結(jié)：用正交分解法解決平衡問題的一般步驟明確研究對(duì)象，對(duì)物體受力分析；建立平面直角坐標(biāo)系，讓盡量多的力在坐標(biāo)軸上；將不在坐標(biāo)軸上的力進(jìn)行分解；列x軸、y軸兩個(gè)方向的平衡方程。例題2如圖懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？解題引導(dǎo)：（1）選取的研究對(duì)象是哪個(gè)物體呢？（2）O點(diǎn)都受到哪些力的作用？（3）這些力的方向有何特點(diǎn)？（4）是否可以從其他角度求解問題？方法一：正交分解法方法二：合成法總結(jié)：正交分解法和合成法在共點(diǎn)力平衡問題中的使用。根據(jù)老師的引導(dǎo)，尋找解題方向，并從題目中感受生活中的物理問題。鞏固正交分解的解題方法。三、課堂小結(jié)課堂小結(jié)：總結(jié)、歸納，形成本節(jié)課共點(diǎn)力平衡問題的物理體系，并學(xué)會(huì)將生活中的物理問題轉(zhuǎn)化為物理模型。四、課后作業(yè)作業(yè)1體重較輕和體重較重的兒童，都能沿著滑梯勻速滑下嗎？作業(yè)2物體處于非平衡狀態(tài)時(shí)還能用正交分解法或合成法解決問題嗎？作業(yè)3課后練習(xí)與應(yīng)用第2-5題。課堂例題1的拓展。延伸、引出下一章運(yùn)動(dòng)和力的內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)下個(gè)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)。要求學(xué)生在題目旁邊將解題方法進(jìn)行標(biāo)注。板書設(shè)計(jì)§3.5共點(diǎn)力的平衡共點(diǎn)力