7.3力的平衡

课题
力的平衡
课型
课标与教材
知道二力平衡的条件。
了解物体运动状态变化的原因本节教材分为二力平衡的概念、探究二力平衡的条件和它的应用三部分。
力学是重点内容，二力平衡又是力学中的重点之一，所以二力平衡条件是重中之重。本节知识的学习和应用，为后面学习浮力知识奠定了知识基础，也做好了思路和方法上的准备。因此，本节知识是联系新旧知识的纽带，在力学中起着承上启下的作用，是解决力学问题的理论基础力平衡是物体受两个力作用而保持平衡状态，是物体受力平衡问题最简单的情况，体现了由简单到复杂的研究问题的方法。二力平衡知识在力学中的地位十分重要。首先，二力平衡是联系新旧知识的纽带，在力学中起着承上启下的作用。往前看，二力平衡是牛顿第一定律的延续，向后看，本节知识的学习和应用，为今后学习简单机械、压强、浮力、功等知识奠定了知识基础，也做好了思路和方法上的准备。长远看，学好这部分知识，将为学生在高中阶段力学的学习奠定坚实的基础。其次，本节知识是解决力学问题的理论基础。本节的知识和方法，为今后研究问题奠定了能力基础。因此，学习这部分知识具有十分重要的意义
本节内容的重点和难点
二力平衡条件的探究过程和结论是本节内容的重点。二力平衡条件是学生进行力与运动关系分析的基础，是二力平衡的核心，所以二力平衡条件是重点。之所以强调探究过程也是难点，这是新课程基本理念的要求和体现。《物理课程标准》中指出：物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学探究方法，培养学生的探究精神、实践能力以及创新意识。我觉得经历、体验过程对学生的成长也是极为重要的，能否贯彻这一理念，就反映出教师的教育观念是否真的更新。根据教育学心理学理论，初中学生推断能力普遍停留在经验的水平上，抽象思维能力有发展但还没有完善，对物体受平衡力作用的分析、判断比较盲目，所以运用二力平衡条件解决实际问题是本节的难点。。
学情分析
1、学生已有知识基础。学生在本章中已经学习了力、牛顿第一定律，了解物体运动状态改变与力的关系。这些内容为学习本节内容提供了必要的知识基础。
2、学生已有的科学探究方法基础。学生通过前面学习摩擦力知识，对运用科学实验探究自然规律的方法（控制变量法）有了一定的认识和应用经验，并能通过比较、概括、归纳得出结论。这些都为本节课学习提供了有利的方法基础。
3、学生思维障碍。学生现有的经验认识存在着一定的错误性，这从认知论来说是来自于人类认识过程中的前科学。如：物体悬挂静止在空中，要使它匀速上升或下降，所用的拉力必定大于或小于物体静止时受到的力；以及当我们推不动物体时，学生会认为这是推力小于阻力的缘故等。这一错误的认识造成学生对物体在平衡状态下，对平衡力理解和应用产生思维障碍
教学目标
(1) 知识与技能
① 知道平衡状态、平衡力概念，理解二力平衡的条件。
② 知道平衡状态与平衡力的关系。
③ 会运用二力平衡条件解决简单的平衡问题。
这些目标的提法和教师用书中的说法略有不同，要求略高，但这与教学实际的需要是相适应的。目标①中平衡状态、平衡力等概念主要是通过教师讲授、介绍的方式来认识；二力平衡的条件则是通过实验探究法，分析总结得出并加以理解。对目标②中平衡状态与平衡力的关系通过逆向思维法以及归纳总结得出。目标③应用二力平衡条件解决实际问题是本节的难点，主要是通过分析典型实例建立逻辑思维的途径来实现初步应用。
（2）过程与方法
通过进行探究实验，让学生体验科学探究的每一个过程，进一步体会和运用科学方法如控制变量。这样做是对新教材的理念和精神体现和落实，让学生在科学探究活动中，学习知识，掌握方法，体验乐趣，领悟精神。
（3）情感态度与价值观
通过实验探究，领略科学探究方法，初步体会自然现象中的美妙与和谐，培养对自然的热爱。树立自然、社会平衡，世界才能和和谐的理念。
教学方法与媒体
针对学情及重点、难点，学科特点、学生认识规律及结合本校实际情况，在教学过程中涉及到有演示法、观察法、实验探究法、讨论法、分析归纳法、逆向思维法、练习法等，激发学生学习兴趣，发展学生认识层次，使学生理解深度和广度更进一层。在教学过程中，指导学生学习“理解提炼记忆法”，将二力平衡条件提炼出来，达到简、明、准。
在《标准》中，科学探究既是学生的学习方法，又是重要的教学方式之一。所以本节课将以教师引导、学生分组合作、实验为基础，以学生为主体，通过探究教学各环节的逐步展开，达到目标。在实验过程中，根据学生的个体差异进行搭配分组。
知道二力平衡条件容易，但应用知识解决问题就难。所以要通过教师引导学生对实例分析和练习，不断运用知识解决实际问题，逐步建立逻辑思维方式，学会初步应用，以达到学以致用的目的，感受学习乐趣，获得更好的教学效果
教具准备
教具：滑轮、钩码、细绳、木块
师 生 活 动 过 程
复备修改或设计意图
．一、引入
复习提问引入
　牛顿第一定律的内容是什么？
是不是只有不受力的物体才能保持静止、才能做匀速直线运动？
请大家思考，你见过的哪些物体受到力的作用并保持静止状态？
（学生思考并回答）
教室内的吊灯受到重力和拉力，吊灯保持静止．放在地上的水桶受重力和地面对它的支持力，水桶静止．课桌受到重力，书本对它向下压的力和地面的支持力，课桌静止．
讲述：物体受到力的作用，物体保持匀速直线运动的情况也能见到．一列火车在一段平直的轨道上匀速行驶，火车受重力、支持力、水平向前的牵引力和向后的阻力．
小结 物体在受到几个力作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡．
根据这个观点，我们可以从吊灯的静止状态可知吊灯受到的重力和拉力相互平衡．
讲述：请大家按照这样的说法叙述上述各例中的物体的运动状态及它们个自受到的力之间的关系．（学生叙述）
　二、新课教学
1． 平衡状态
　　由上面学生举出的例子定义平衡状态。指出这时作用该物体上的几个力改变物体运动状态的效果互相平衡，或者说几个力互相平衡。物体受力平衡时最简单的情况是受两个力作用。
　　过渡：物体受力作用时满足什么条件才能保持平衡？
　　2． 二力平衡条件
　通过演示实验得出二力平衡的条件。
　　介绍实验装置，用细线系住木板上的任意两个孔，细线的两端跨过桌边的滑轮各悬挂一个相同质量的钩码。
　　引导学生观察与思考下面问题。
　　木板是否静止？木板静止时受到的两个拉力的大小有什么关系？方向有什么关系？是否在同一直线上？
　　把木板扭转一下，使两个力的作用线不在同一直线上，木板还能静止吗？重新平衡后，两个力的方向有什么特点？
　　在细线的两端悬挂质量不相同的钩码，木板还能静止吗？
　　任选其它两个孔重复上述实验。
引导学生根据观察结果自己得出结论。可在教师引导下由多名同学互相补充使其完善。
结论 两个力的平衡必须满足以下四个条件：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、作用在一条直线上．
　　　教师引导：根据力的合成的知识，彼此平衡的两个力的合力是多少？
3　、二力平衡条件的应用
二力平衡条件的应用可以从两方面去掌握．
1．根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以分析作用在物体上的力的大小和方向．
例题：质量是50千克的人站在水平地面上，画出人受力的图示．
人受重力G和地面的支持力N．人处于静止状态，所以重力G和支持力N是平衡的．那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在一条直线上．
根据人的质量，计算出人的重力G．G=mg=50千克×10牛／千克=500牛顿．方向竖直向下．支持力N=500牛顿，方向竖直向上．（图示略）
2．根据物体的受力情况判断物体的运动状态．
物体不受力，应保持匀速直线运动或保持静止状态．物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果．物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态．静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然保持匀速直线运动．
例如，火车在平直的轨道上行驶．在竖直方向上重力和支持力平衡，如果牵引力大于阻力，火车将加速；如果牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进．　
　　
说明 应用二力平衡的条件解决问题，首先要判断被研究的物体是不是处于静止或匀速直线运动状态，只有物体处于静止状态或匀速直线运动状态才可以应用这个条件。
对于能够应用二力平衡条件的物体，要分析它受到几个力的作用，方向如何。如水平面上拖车做匀速直线运动时，竖直方向的二力平衡，水平方向的二力也平衡。在学生分析中要注意纠正学生认识上的简单化和片面性。
让学生讨论并总结力和运动的关系，使学生进一步理解保持静止或匀速直线运动的条件。
总结
力和运动的关系可以粗略地概括如下．
维持运动不需要力的作用，因为物体有惯性，只有改变物体的运动状态时才需要力．但是物体在平衡力的作用下，运动状态不会改变．
物体保持静止或匀速直线运动的条件是什么呢？从理论上说，物体不受力或受平衡力时就可以保持静止或匀速直线运动．而实际上物体是没有不受力的，所以物体受平衡力时就保持静止或匀速直线运动．
巩固练习
　　1.放在水平桌面上的书所受力中，属于平衡力的是 [ ]
　　A．书对桌面的压力与书所受的重力；
　　B．书对桌面的压力与桌面对书的支持力；
　　C．书所受的重力与桌面对书的支持力；
　　D．书对桌面的压力加上书的重力与桌面对书的支持力．
　　2．起重机的钢丝绳吊着重物，比较在重物静止时，重物匀速上升时，重物匀速下降时钢丝绳对重物的拉力大小，则（ ）
　　A． 重物匀速上升时，拉力最大
　　B． 重物静止时，拉力最大
　　C． 重物匀速下降时，拉力最大
　　D． 上述三种情况，拉力一样大
3 让学生分析一对平衡力与相互作用力的区别。
4 请学生画出物体受力的示意图，并分析物体是否受到平衡力，哪一对力是二力平衡。
　　1） 静止悬挂的电灯。
　　2） 静止在桌面上的茶杯。
　　3） 匀速运动的拖车。
三 学生谈收获
　　四、 布置作业 课后作业 1 2 3
　 ［随堂检测］
1、物体在平衡力的作用下，保持____________________或__________________状态。
2、质量为0.01g的雨滴在空中沿竖直方向匀速下落的过程中，受到的空气阻力的大小为_______，空气阻力的方向是______________的。
3、起重机钢丝绳上吊着质量为2t的货物时，在下列情况下，钢丝绳对货物的拉力是：
A、 货物静止不动时，拉力为______________
B、 货物以5m／s的速度匀速上升时，拉力为______________
C、 货物以3m／s的速度匀速上升时，拉力为______________
D、 货物以2m／s的速度匀速下降时，拉力为______________
4、一列火车在平直的铁路上做匀速直线运动，是因为：（ ）
A、火车没有受到外力的作用 B、火车受到的牵引力大于它受到的阻力
C、火车没有受到阻力 D、火车受到的牵引力和阻力是一对平衡力
5、天花板上有根电线吊着一盏电灯，在下列各对力中，属于平衡力的是：（ ）
A、电线对电灯的拉力和电灯对电线的拉力 B电灯对电线的拉力和地球对电灯的重力
C、电线对电灯的拉力和地球对电灯的重力 D、 电线对天花板的拉力和电线对电灯的拉力
6、在一光滑的水平面上有一重位200牛顿的物体，以1米/秒的速度做匀速直线运动，那么维持这个物体运动状态不变的力是：（ ）
A、100牛 B、200牛 C、300牛 D、零
7、放在水平地面上的箱子，在平衡力的作用下，将会( )
A、从静止开始运动 B、速度由小变大
C、运动方向发生变化　　　　 D、仍保持静止状态不变
8 一个物体受两个力的作用，这两个力的三要素完全相同，那么此二力( )
A、一定是平衡力 B、一定不是平衡力
C、可能是平衡力　　　 D、无法确定
【板书设计】 二力平衡 1、????平衡状态和力的平衡 ????????????静止状态 } 平衡状态?????????????????????????????受力必为平衡力 ????????????匀速直线运动状态 2、????二力平衡的条件?????同一物体 同一直线 大小相等 方向相反
教后随笔