资源简介

共点力的平衡教学设计
学科 物理 授课年级 高一 授课教师
课题 共点力的平衡
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□
1.课程标准分析
{课标摘录} 能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。 {课标分析} 学什么： 什么是共点力；依据二力平衡条件和力的合成，推理得出共点力平衡条件；应用平衡条件，解决实际问题。 怎么学： 通过教师引导，视频播放，小组合作，借助实验（演示、分组）探究,学以致用，感知平衡状态，认知共点力，推理出共点力的平衡条件，应用一般方法解决共点力平衡实际问题。 学到什么程度： 知道什么是共点力;在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡的条件：物体所受合力为0;会用共点力平衡的条件，分析生活和生产中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值。
2.教学内容分析
1.本节为人教版(2019）高中物理必修一第三章第五节，其核心内容是知道什么是共点力；依据二力平衡条件和力的合成，共点力平衡条件的探究和如何解决实际平衡问题。本节既承接着上一节关于力的合成与分解内容，又为后续学习牛顿运动定律埋下伏笔，发挥承上启下功用，因此它不仅在本章中具有重要地位，而且在整个高中阶段都非常重要。 2.本节课由观看视频播放平衡状态→通过实验演示和探究，认知共点力、推理得出共点力的平衡条件→探究共点力条件、总结解决平衡问题的方法→通过学以致用分析解决日常生产生活中的一些问题。
3.学习者分析
学生在初中阶段对平衡问题已经有了初步了解，但仅限于二力平衡，也不涉及共点力的概念。一般物体的平衡问题相对复杂，高中阶段只限于探讨共点力作用下物体的平衡条件。学生在初中已经学习过相似三角形对应边成比例这一规律，在高一下半年第六章学习了向量的运算法则、三角形的正弦定理等数学基础知识。本节应用数学知识较多，学生可能会想不到利用数学知识解决物理问题。
4.学习目标确定
物理观念：能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维：能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究：能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任：意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。
5.学习重点难点
重点：1、共点力的平衡条件。 2、使用正交分解法。 难点：应用共点力的平衡条件解决实际问题。
6.评价任务
1.环节一通过观看视频,感知平衡状态，能说出物体平衡状态下的表现形式，回答问题，并给予表扬。 2.环节二通过(演示、分组)探究实验，认知共点力和理解共点力的平衡条件，体会科学思维中的等效思想及物理问题解决中的合成、分解等方法，体验科学探究的基本过程，回答问题，并给予表扬，增强学生的自信心。 3.环节三通过实验学以致用，掌握处理共点力平衡问题的一般方法，通过小组合作学会运用共点力的平衡条件，增强同学间合作共赢意识，增加凝聚性。 4.环节四分析生产生活中实际问题，学会解决问题，体会物理学知识的实用价值，做到学以致用。
7.学习活动设计
教师活动学生活动环节一：导入新课教师活动1 内容1.认识平衡状态 教师活动：播放视频，提出问题 视频一，平衡大师，把日常物品 做成高难度平衡摆物。 视频二，高速运行的复兴号高铁 上的平衡实验：桌上竖起笔记本。 视频三，卓别林电影的片段，卓 别林在钢丝上做各种动作。 问题1.说出三个视频里的物体或人处于什么状态及这种状态的三种表现形式？（学生回答后，教师补充) 物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？本节课我们就来探究这方面的问题。学生活动1 观看视频，感知平衡状态。 学生回答； 平衡状态；静止、匀速直线、缓慢。活动意图说明：通过学生观看平衡态下短视频及回答问题。 观测点及观测方法：有助于学习目标1的有效达成，同时对引入课题、激发学生学习兴趣及后续“共点力的平衡”条件探究学习有着重要作用。环节二：进入新课教师活动2 内容2.认识共点力 教师活动：提出问题，总结共点力 请学生阅读教材“问题”栏目内 容，回答以下问题 问题1.说出平衡态下的木棒四种情况下的受力分为哪两类，及其理由 问题2.什么是共点力？ 内容3.验证三力共点 教师活动：演示实验 问题3.平衡态下的物体受力不平行，是否为共点力呢？ 演示实验探究 教师展示处于平衡态下的中国 地图形状的轻质薄金属片（受三个 力）。 问题4.如何证明金属片受力为 共点力 学生活动2 学生阅读课本 学生回答； 1.根据图中各力作用线的几何关系：平行、相交。 2.几个力都作用在物体同一点或力的作用线交于一点。 猜想结果。 4，讨论后，学生上台展示成果。活动意图说明：通过阅读教材“问题”栏目内容和演示实验探究过程，设置驱动问题串，环环紧扣。 观测点及观测方法：问题直指学习目标2，助推了学习目标2的有效达成，同时为“共点力的平衡条件”探究学习奠定了基础。 环节三：实验教学教师活动3 内容4.设计实验 教师活动（1）：设计实验原理 请同学们猜想：上面的演示实验 中，平衡态下的轻质薄金属片受三个共点力作用，这三个力的大小和方向又满足怎样关系呢？ 强调实验目的： 证明三力共点; 探究三力平衡的条件 教师活动（2）：介绍实验器材器材（每小组）：轻质塑料圆环一个、相同规格橡皮筋三条、画有等间距同心圆的作图纸（圆环与第二个同心圆等大）、与橡皮筋原长相等的轻质塑料管三根，三角板，直尺。 教师活动 （3）：实验准备工作 问题1.如何利用以上器材证明三力共点？ 问题2.如何测力的大小？ 如何记录力方向？ 问题3.设计方案，看哪个小组设计方案合理、精准、操作方便。 实验中需要哪些记录和注意哪些事项？ 内容5.分组实验 教师活动：指导学生实验 内容6.实验总结 教师活动：提问学生总结 问题4.两组同学汇报实验结果，说出误差存在的两种可能原因？ 问题5.轻质塑料环受的三个力共点吗？ 论？ 问题6.请说出证明的实验结 问题7.我们用了什么方法证明的这个条件？正交分解法行不行？。 学生活动3 学生回答 猜想结果 1.记录力的方向后反向延长相交。 2.记录：橡皮筋的伸长量、三个力的方向 3.各小组讨论后，代表发言，师生达成最终设计方案。 注意事项： ①力要适当大一些。 ②轻质塑料管一端橡皮筋一侧。 ③三力方向与平面平行。 4.误差原因： ①伸长量记录不够精准 ②力的平行四边形不够平行 5.共点，力的作用线过圆心。 6.在共点力的作用下物体平衡的条件是合外力为零。 7，合成法，分解法。活动意图说明：通过利用自制教具分组探究实验过程，采用以任务为驱动的“问题串”式的学习方式。 观测点及观测方法：问题直击学习目标2，学生在问题解答和动手实验中完善了学习目标2的达成。同时针对各小组在问答中的表现、对设置问题的完成情况及动手操作能力，进行过程性评价，以便及时调整和改进教师的“教”和学生的“学”。环节四：实际应用某幼儿园要在空地上做一个滑梯,由于空地大小限制,滑梯的水平跨度确定为x=6m。设计时,考虑儿童裤料与滑板间的动摩擦因数μ=0.4,为使儿童在滑梯上恰能滑下,（重力加速g=10m/s ）。 求滑梯的高度h; 引发思考； 老师补问一实际问题：我带女儿去户外游乐场，滑梯和题中类似，长约20米，从山上滑下来，很长。开始女儿滑下来几乎匀速，后来天晚人少了，发现女儿再滑越来越快，最后竟然冲下来后摔倒在地，险些摔坏。那么到底为什么会这样？ 如果你来解决这个安全问题，该怎么做？ 学生运算，老师投影运算过程 （1）儿童能下滑，重力的下滑分力至少等于摩擦力，设滑梯与水平面的夹角为0,则 mgsinθ=μmgcosθ 根据几何关系:tanθ= 联立解得:h=0.4 x=2.4m。 （2）学生猜想，说出自己的答案，并给出自己的解决方案。 ①天色渐晚，玩滑梯人变少，小孩不用手扶进行刹车。 ②裤子与滑梯材质问题。 ③玩了一天，滑梯上灰尘变少，摩擦力减小。 …活动意图说明：通过用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题，把学来的方法付诸实战，加深对平衡条件的理解。 观测点及观测方法：在实际问题中，渗透价值观念，实现素质教育，助力学习目标3的有效达成。
课堂小结： 共点力：作用在物体的同一点或者作用线相交于同一点。 平衡状态：静止或匀速直线运动状态 3.共点力的平衡条件：合力为0
8.作业与拓展学习设计
课后练习1：物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这四个力的合力大小和方向。
9.板书设计
3.5共点力的平衡 共点力平衡的条件 保持静止状态 1、平衡状态 匀速直线运动状态 2、在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 Fx= 0 ①正交分解法——转化为四力平衡 Fy= 0 ②合成法——转化为二力平衡，F合=0。 任意两个力的都与第三力平衡 3、使用正交分解法，几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。
10.特色学习资源分析、技术手段应用说明
1、视频：设计复兴号高铁、卓别林电影，加深对平衡状态的理解，更可塑造价值观念。 2、演示实验：铁皮剪成中国地图，在三个力下平衡，用以证明三力共点、理解三角形法，更深入理解共点力平衡的条件。 3、分组实验：三条皮筋配以塑料环、塑料管，以探究平衡下力的关系，理解平衡的条件。比用传感器、量角器等仪器更具有较大变化空间，也有更大的实践意义和探究意义。 4、实际问题：设计滑梯，例题不仅有巩固知识作用，还能发现物理知识的实践价值，理解物理的背后需要有人文关怀，增强理工人的责任意识。
11.教学反思与改进
1.分组实验环节 经验： 给学生的器材对于其选定的某一方案还有多余出来的，这样不同组的学生就能设计出两种以上细节不同的方案，使得实验更具有开放性，可激发出学生的创造性。 不足： 这样的设计会花费更多时间，为了节约时间，有时个别问题会讨论不充分，比如误差来源的讨论。 改进： 需要更清晰明确的问题导引，各环节要更加干净紧凑。 2.学以致用环节 经验： ①要学生自己审题、建模并运算。②结合实际，引出铺设滑梯的空间问题和安全问题的讨论。 不足： 时间有点短，做题前的准备和做题后的讨论不太充分。 改进： 应引导学生分析题目中有哪些关键词，有哪些做题方法。 “滑梯如何保障安全”应该再深入讨论一下。

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