物理：5.3《力的平衡》教案（鲁科版必修1）

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第三节 力的平衡 教案
从容说课
教材分析
这一节内容应用前一节的平行四边形定则，研究共点力作用下物体的平衡条件，学生由初中时水平面上静止物体的二力平衡认识水平上升到平衡条件的一般形式F合＝0；进一步加强学生实验技能.
学生状态分析
学生在生活中对平衡状态有较多的直接经验；在初中学生已学习二力平衡；学生会用平行四边形定则求解力的合成与力的分解；学生具有动手实验研究力的合成与分解的技能.
三维目标
知识与技能
知道共点力的概念；了解物体的平衡状态；理解物体的平衡条件；了解平衡的种类与稳度.
过程与方法
学生对静止物体的受力研究，形成物体平衡条件的观点；通过探究方法，验证平衡的条件；提高学生实验操作能力,对信息收集和处理能力和交流、合作能力;培养学生探索物理规律的方法.
情感态度与价值观
激发学生对平衡问题的好奇心与求知欲，通过学习体会到学习的乐趣，培养与他人合作的精神和团队精神.
教学设计
教学重点 共点力作用下物体的平衡条件的得出，引导学生从实验中总结规律.
教学难点 依据平行四边形定则作图求合力.
教具准备 两学生分成一个小组，每小组实验器材：
六毫米螺母一枚、细绳套三个、弹簧秤三个、木板一块、折纸两张、直尺、铅笔、弯成半圆的铁线、教学录像素材.
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
物体的平衡状态：a=0
分析：静止的物体不一定处于平衡状态.(举例说明)
平衡静止是指：a=0、v=0两条件同时满足.
总结得出：平衡状态的运动情况表现为：保持静止或做匀速直线运动.
［教师活动］
共点力作用下物体的平衡条件
教师列举生活中常见物体运动不同状态，并给出：静止状态或匀速直线运动状态叫做平衡状态.需要学生分析课本96页“讨论与交流”并列举出几个处于平衡状态物体的实例.
［学生活动］学生将自己的思考结果在作业本上写下来，在班上进行交流.形成共识：在空中平行飞行和停在机坪上两个阶段.实例根据实际情况讨论.
推进新课
［教师活动］教师要求学生分析水平地面上站立质量为60 kg的人的受力情况.
［学生活动］学生分析、讨论、交流：人受重力G和支持力N，而且G＝N＝600 N，G与N是一对平衡力，F合＝0.
(注意学生的表述，从而可以看出学生是否已将合力概念与初中的二力平衡整合起来)
［教师活动］教师提出：受一对平衡力作用的物体处于平衡状态，那么，当物体同时受多个共点力作用时，物体能处于平衡状态吗？如果物体能处于平衡状态，是在什么情况下处于平衡状态的？
要求学生每两人一组，对螺母在共点力的平衡条件用实验进行研究.
［教师活动］教师巡视，注意学生完成情况，及时与他们交流，并给学生适当帮助)
［学生活动］学生分组后：用所给的器材进行实验设计、完成实验.将实验成果与其他小组交流，形成最终结论：当F合＝0时，物体处于平衡状态.
需要学生完成课本98页的例题.
综合实验结论和理论推导结论得出：
共点力作用下物体的平衡条件为：F合=0.
物体的平衡条件是两个：一个是所受的外力是共点力，一个是合外力为零.
图5-3-1
知识拓展
其实，当物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，如果通过平移力的作用线，使之首尾相接，必然会构成一个封闭的多边形.反过来，我们也可以根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形，判断物体是否处于平衡状态.如图5-3-1所示.
物体处于平衡状态时的共点力的合成
得出规律之后引导学生思考以下两个问题：
(1)共点力作用下物体的平衡条件与牛顿第二定律的关系.(特殊与一般的关系)
(2)由牛顿第一定律知不受力的物体将保持静止或做匀速直线运动.说明F合=0对物体平动的影响与物体不受力力的效果相同.
［启发学生思考］若用正交分解法表示共点力作用下物体的平衡条件，结论怎样表示？得出在两个互相垂直的方向上合力均为零的结论.表示为：
∑Fx合=0 ∑Fy合=0
教师精讲
应用共点力平衡条件解题的一般步骤：
(1)选取研究对象；
(2)进行受力分析，画出受力示意图；
(3)应用力的合成与分解方法对某些力进行处理；
(4)根据共点力平衡条件列方程,或建立直角坐标系，选取坐标轴应使较多的力与坐标轴重合，使需要分解的力的个数降到最少，以简化解题过程,列出平衡方程为：∑Fx合=0,∑Fy合=0.
(5)解方程，代入数据，求出结果.
综合反馈，效果验收(学生练习)
［例题剖析］在粗糙的水平面上放有一个质量为m的三角形木块abc，在它的粗糙斜面上放有质量为m1的物体，如图5-3-2所示.已知两个物体都是静止的，则粗糙水平面对三角形木块是否有摩擦力，如果有，摩擦力的方向怎样？
分析：当共点力作用下物体处于平衡状态时，这几个共点力中任意一个力必然与其他几个力的合力大小相等、方向相反.
图5-3-2 图5-3-3 图5-3-4
解法一：m1的受力如图5-3-3所示，F1为木块对m1的支持力和摩擦力的合力，即木块对m1的作用力.由于m1静止，处于平衡状态，故F1必与G1大小相等、方向相反.因此m1给木块的反作用力F2=F1=G1，方向竖直向下，所以木块abc受力图如图5-3-4所示.在此基础上如果地面再给木块一个水平方向上的摩擦力，则木块的合力将不可能为零，也就不可能保持静止状态，故地面对木块没有摩擦力.
解法二：由于两者保持相对静止，故可看成一个整体，这个整体受一个总的重力和一个地面给它竖直向上的弹力，如果再受一个地面的摩擦力，则整体无法保持静止状态，故不受地面的摩擦力.
(平衡的种类和稳度)
［教师活动］教师演示用手指顶半圆铁线，展示沿半圆凹向顶很容易平衡，而沿凸向顶不容易平衡,需要学生动手做这个实验.
［学生活动］学生动手实验，并尝试说明现象.
［教师活动］教师演示课本98页图5-33实验，并讲授平衡的种类：不稳平衡、稳定平衡、随遇平衡.
［教师活动］教师播放录像，内容有：带三脚架的照相机，两侧带平衡浮筒的帆船、一级方程赛车.需要学生思考三脚架下面为什么要张开、浮筒的作用、车的重心很低.
［学生活动］学生讨论、交流并得到：物体的稳度与物体重心的高低和支持面的大小两个因素有关.
课堂小结
1.本节课我们学习了共点力的平衡条件是F合＝0.
2.平衡状态的两个特征是：
①a＝0；
②速度v恒定；
3.物体所受的合力为零，在正交分解时常采用：
①Fx合=0;②Fy合=0
布置作业
1.完成课本P100(1)、(2)、(5).
2.观察高压电线的塔架有何特点.
3.阅读信息窗.
板书设计
力的平衡
共点力作用下物体的平衡
活动与探究
请同学们每人制作一个“不倒翁”.
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