必修一 共點力的平衡 教學(xué)設(shè)計

新課標(biāo)“教學(xué)評”一體化教學(xué)設(shè)計高中物理（人教版版高中物理必修第一冊）實驗校名稱：執(zhí)教教師：納雍縣課堂教學(xué)改革高中物理工作室編2023年2月課題人教版高中物理·必修·第一冊第三章第5節(jié)共點力的平衡課型新授課?復(fù)習(xí)課□試卷講評課□其他課□授課班級授課時間教學(xué)內(nèi)容分析課標(biāo)要求：高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)代高中物理教學(xué)的規(guī)范，在實施該標(biāo)準(zhǔn)的過程中，應(yīng)不斷探索新的教學(xué)理念,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，改革教學(xué)模式，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)、滿足學(xué)生終生發(fā)展需求，注重課程的時代性，關(guān)注科技進(jìn)步和社會發(fā)展需求。為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，將實施多樣化教學(xué)，將物理知識與生活緊密聯(lián)系，從生活走進(jìn)物理，再由物理解釋生活現(xiàn)象的方式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的自主創(chuàng)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(jié)的內(nèi)容，本節(jié)包括平衡狀態(tài)、共點力平衡的條件、靜態(tài)、動態(tài)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(jié)來學(xué)習(xí)，是混雜在其它章節(jié)內(nèi)容里分散學(xué)習(xí)的。本章開始把運動與相互作用兩者之間建立了聯(lián)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(xù)的學(xué)習(xí)具有重要影響，是高中物理的重要內(nèi)容。學(xué)情分析知識儲備：在初中階段，學(xué)生對平衡問題已經(jīng)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(xué)生對于在初中學(xué)過的“二力平衡”。能力基礎(chǔ)：這個階段的學(xué)生處于高一階段，他們已經(jīng)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(jié)能力，但總?cè)菀缀雎砸恍┘?xì)節(jié)內(nèi)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(jié)能力核心素養(yǎng)物理觀念：能夠解釋平衡狀態(tài)的含義，并能夠判斷一個物體所處的狀態(tài)是否平衡；會用合成法、正交分解法、效果分解法進(jìn)行分析動、靜態(tài)問題?？茖W(xué)思維：過實驗和練習(xí)歸納出應(yīng)用力的平衡條件解決實際問題的基本步驟和基本方法，進(jìn)一步掌握正交分解法?？茖W(xué)探究：通過從物理現(xiàn)象和實驗中進(jìn)行探究，歸納出簡單的科學(xué)規(guī)律?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：意識到物理規(guī)律在現(xiàn)實生活中的重要作用，增強對物理學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件活動設(shè)計教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動評價任務(wù)環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課活動：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)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(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評價得失情況。環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)活動一：新課引入回憶共點：什么是共點力？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：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(tài)？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：甲、丁中所受的力就是共點力；平衡態(tài)。拋出課題內(nèi)容研究物體受共點力平衡的情況。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)課件展示習(xí)題，巡查學(xué)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(tài)積木啟發(fā)：播放堆積木的視頻，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考積木都處于什么樣的轉(zhuǎn)態(tài)？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：處于靜止?fàn)顟B(tài)，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(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。列舉實例：還有那些生活實例也是處于平衡狀態(tài)？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：放在桌面上的書、沿直線公路勻速前進(jìn)的汽車、沿碗壁向上緩慢爬行的蝸?！?.共點力的平衡條件思考分析：二力平衡時兩個力的關(guān)系？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：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(jìn)行受力分析，判斷哪兩個力二力平衡？并進(jìn)行力的合成。學(xué)生（預(yù)設(shè)）：FN=G（合成）→F合=0嘗試解決：在實際生產(chǎn)生活中，很多情況下物體受到三個力的作用而平衡，請根據(jù)前面所學(xué)知識，思考如何解決三力平衡的問題呢？引導(dǎo)利用力的合成進(jìn)行分析。學(xué)生（預(yù)設(shè)）：三力平衡（合成）→二力平衡→平衡條件：F合=0。定義三力：據(jù)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(zhuǎn)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(xiàn)：若是四個共點力、五個共點力……其平衡條件又是怎樣的呢？學(xué)生（預(yù)設(shè)）：同樣進(jìn)行力的合成，轉(zhuǎn)化為二力平衡。歸納總結(jié)：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(dá)形式，引導(dǎo)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(xué)生（預(yù)設(shè)）：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(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)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(dǎo)分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象引導(dǎo)學(xué)生利用方法一：正交分解法進(jìn)行求解。學(xué)生（預(yù)設(shè)）：沿平行和垂直于斜面兩個方向建立直角坐標(biāo)系，把重力G沿兩個坐標(biāo)軸方向分解為F1和F2。三力平衡轉(zhuǎn)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(dǎo)分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象引導(dǎo)學(xué)生利用方法引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識推導(dǎo)自主學(xué)習(xí)；自主推導(dǎo)；思考：評價完成情況學(xué)生自學(xué)評價學(xué)生分析情況2、例題講解二：合成法進(jìn)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(jìn)行受力分析；③根據(jù)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(jīng)典例題，導(dǎo)出相似三角形法。經(jīng)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(xì)線懸掛質(zhì)量為m的小球，小球靠在半球面上．試求小球?qū)η蛎鎵毫Φ拇笮?。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(jīng)典例題，導(dǎo)出相似解析法，并強調(diào)“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(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(xué)生（預(yù)設(shè)）：θ減小，cosθ增大，tanθ減?。籉1減小、F2減小。定義步驟：解析法應(yīng)用一般步驟：①選某一狀態(tài)對物體進(jìn)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(guān)系表達(dá)式；④根據(jù)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(jié)”：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(jié)”而彎曲，但實際上是同一根繩，所以由“活結(jié)”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(jié)”：兩側(cè)的繩因結(jié)而變成了兩根獨立的繩，因此由“死結(jié)”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(xué)生思考練習(xí)教師講解思考練習(xí)評價學(xué)生解說過程。注意巡視有無學(xué)生亂用公式現(xiàn)象，若有，及時給予講解糾正。環(huán)節(jié)三：課堂練習(xí)如圖所示，質(zhì)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(xiàn)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(dá)到豎直前(均未斷)，關(guān)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(tài)時，根據(jù)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(jù)相似三角形的對應(yīng)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(jīng)典例題，用正弦定理解動態(tài)平衡問題。經(jīng)典例題：如圖所示，裝置中兩根細(xì)繩拴住一球,保持兩細(xì)繩間的夾角θ=120°不變,若把整個裝置順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,則在轉(zhuǎn)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?yōu)榱憬猓阂龑?dǎo)學(xué)生分析小組討論組員代表發(fā)言評價學(xué)生小組討論參與度。環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)學(xué)到了什么？一、平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)叫作平衡狀態(tài)。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