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1、
4.3 共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用
教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)與技能
(1)知道物體的平衡狀態(tài)。理解二力平衡條件。
(2)知道滑動(dòng)摩擦、靜摩擦和滾動(dòng)摩擦及其利弊。
(3)知道影響滑動(dòng)摩擦力大小的有關(guān)因素。
(4)會(huì)用懸掛法找薄板的重心位置。
(5)會(huì)用二力平衡條件測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小。
2、過程與方法
(1)經(jīng)歷探究二力平衡條件的過程,感受實(shí)驗(yàn)、歸納的科學(xué)方法。
(2)通過研究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)的過程,體會(huì)“控制變量”的研究方法。
3、態(tài)度、情感與價(jià)值觀
(1)在小組實(shí)驗(yàn)中互相配合,培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的精神。
(2)通過利用二力平衡條件解釋實(shí)際問題的過程,感悟生活中處處有物
2、理,激發(fā)用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象的興趣。
(3)通過對(duì)摩擦利弊的分析討論,懂得任何事物都存在兩面性。
教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn):二力平衡條件。
難點(diǎn):探究做勻速直線運(yùn)動(dòng)物體的二力平衡條件;判斷摩擦力是否存在。
平衡狀態(tài)
活動(dòng)Ⅰ
學(xué)生實(shí)驗(yàn)1
二力平衡條件
活動(dòng)Ⅱ
應(yīng)用
情景Ⅱ
實(shí)驗(yàn)
情景Ⅰ
視頻
活動(dòng)Ⅳ
學(xué)生實(shí)驗(yàn)3
活動(dòng)Ⅲ
學(xué)生實(shí)驗(yàn)2
情景Ⅲ
視頻
滑動(dòng)摩擦
靜摩擦
滾動(dòng)摩擦
活動(dòng)Ⅴ
學(xué)生實(shí)驗(yàn)4
活動(dòng)Ⅵ
學(xué)生實(shí)驗(yàn)5
影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素
活動(dòng)Ⅶ
應(yīng)用
教案示例
第一課時(shí)
(一)引入
3、復(fù)習(xí)力的作用效果。
提問:有力的作用,物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變嗎?
分析物體的受力:
(二)新課
一、平衡狀態(tài)
1、平衡狀態(tài):物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有發(fā)生改變。(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài))
2、力的平衡:物體在受到幾個(gè)力作用時(shí),如果保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們就說這幾個(gè)力互相平衡.
物體受兩個(gè)力作用保持平衡的情況最簡單,我們先來研究這種情況.
問:物體受兩個(gè)力作用一定就能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)嗎?舉例說明.
答:不一定.如放在光滑斜面上的書,要沿斜面向下滑.汽車或電梯起動(dòng)時(shí),速度越來越快.
物體受到的兩個(gè)力,要滿足什么條件才能平衡呢?我們通過實(shí)驗(yàn)來研究.
二、二
4、力平衡條件的探究
學(xué)習(xí)活動(dòng)卡P55學(xué)生實(shí)驗(yàn)(物體靜止)
建議:①在實(shí)驗(yàn)前先讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,搞清研究?duì)象,閱讀實(shí)驗(yàn)步驟。
②可增加一個(gè)實(shí)驗(yàn),把兩塊用細(xì)線相連的木板作為研究對(duì)象,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)使研究對(duì)象靜止后,剪斷相連的細(xì)線,觀察并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
[實(shí)驗(yàn)1]研究二力平衡的條件
將光滑木板放在水平桌面上,木塊放在木板上.(木板為45厘米60厘米,板上安裝2個(gè)定滑輪,3個(gè)羊眼圈.木塊上安4個(gè)掛鉤.如圖1所示)在木塊掛鉤1、2上拴好細(xì)繩并跨過滑輪,繩下端各掛若干鉤碼如圖2所示.
研究對(duì)象:木塊.
受力分析:水平方向受到繩施加的兩個(gè)拉力.
5、觀察木塊在什么條件下靜止,什么條件下發(fā)生運(yùn)動(dòng).
提示:力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn).
(1)二力大小不相等,左端掛1個(gè)鉤碼,右端掛2個(gè)鉤碼.放手后木塊由靜止開始向右運(yùn)動(dòng).
(2)二力大小相等.左、右兩端各掛1個(gè)鉤碼.放手后,木塊保持靜止.
問:是否只要兩個(gè)力大小相等,就可以互相平衡呢?
[實(shí)驗(yàn)2]如圖3所示,把兩根細(xì)繩的一端分別拴在木塊的掛鉤1、4上,另一端各穿過羊眼圈2、3后分別掛1個(gè)鉤碼.放手后,木塊由靜止開始運(yùn)動(dòng).
看來兩個(gè)力只是大小相等,方向不相反,是不能互相平衡的.如果兩個(gè)力大小相等,方向也相反,是否就可以平衡呢?
[實(shí)驗(yàn)3]裝置與圖3相同,將兩根細(xì)繩的一端分別拴在木
6、塊掛鉤3、4上,另一端各穿過羊眼圈1、2后分別掛1個(gè)鉤碼.放手后,木塊由靜止發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng).
小結(jié):作用在木塊上的兩個(gè)力要想互相平衡必須滿足三個(gè)條件:(1)大小相等,(2)方向相反,(3)在同一直線上.
請(qǐng)同學(xué)們自己做一個(gè)實(shí)驗(yàn)研究二力平衡的條件.
[實(shí)驗(yàn)4]每個(gè)同學(xué)桌上有2個(gè)彈簧秤,一塊塑料板,板上有幾個(gè)洞.用兩個(gè)彈簧秤拉這塊塑料板,想一想怎樣拉才能使塑料板保持靜止不動(dòng)?
歸納、總結(jié)一下要使塑料板保持靜止(處于平衡狀態(tài)),作用在塑料板上的兩個(gè)力必須滿足的條件是什么?
答:大小相等,方向相反,并且在同一直線上.
勻速直線運(yùn)動(dòng)物體
實(shí)驗(yàn):活動(dòng)卡p55-56
用彈簧秤拉著鉤碼在豎直方向緩緩
7、運(yùn)動(dòng)
1、結(jié)論:作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力,如果大小相等,方向相反,并且在同一直線上,這兩個(gè)力就彼此平衡.
問:根據(jù)同一直線上二力合成的知識(shí),彼此平衡的兩個(gè)力的合力是多少?
答:彼此平衡的兩個(gè)力的合力為零.
2、平衡力的合力為零.
力的平衡在日常生活中有許多實(shí)際應(yīng)用,應(yīng)會(huì)根據(jù)平衡狀態(tài),找出平衡力;根據(jù)物體受力情況,判斷它是否處于平衡狀態(tài).
第二課時(shí)
三、應(yīng)用
(一)引入
問題:①形狀不規(guī)則的薄板靜止在水平桌面上,它受到幾個(gè)力的作用?
②這兩個(gè)力有什么關(guān)系?
③你能找到薄板的重心位置嗎?
(二)新課
1、找薄板的重心位置
(1)學(xué)生分組討論、交流實(shí)驗(yàn)方案。
方案1:支
8、撐法
教師點(diǎn)撥:(如圖)薄板能靜止在水平桌面上,是由于薄板受到的重力與桌面的支持力平衡,如果桌子面積變小,薄板能否保持靜止?桌面變成一點(diǎn)時(shí),薄板能否保持靜止?
F
G
F
G
F
G
方案2:懸掛法
教師點(diǎn)撥:將薄板懸掛起來,當(dāng)薄板靜止時(shí),它受到幾個(gè)力?你能畫出重力的作用線位置嗎?如果改變懸掛點(diǎn)的位置,薄板還能保持靜止嗎?你還能畫出重力的作用線位置嗎?兩次重力的作用線相交于一點(diǎn),想一想,這一點(diǎn)的位置代表了什么?
2、(1)吊在空中重5牛的電燈,靜止不動(dòng)時(shí),電線對(duì)它的拉力是多大?
拉力是5牛,方向豎直向上.請(qǐng)同學(xué)們分析下面的事例.
(2)放在桌上的書.(重力、支持力)
9、(3)勻速下落的跳傘運(yùn)動(dòng)員.(重力、阻力)
(4)平直馬路上勻速行駛的汽車.(牽引力、阻力)
3、汽車行駛時(shí)受到的牽引力為F,受到的阻力為F.
(1)當(dāng)F>f時(shí),汽車做什么樣的運(yùn)動(dòng)?
(2)當(dāng)F=f時(shí),汽車做什么樣的運(yùn)動(dòng)?
(3)當(dāng)F<f時(shí),汽車做什么樣的運(yùn)動(dòng)?
研究對(duì)象:汽車.
受力分析:水平方向受牽引力F,阻力F.
兩個(gè)力的關(guān)系:F>f,兩個(gè)力不互相平衡,F(xiàn)合=F-F.
運(yùn)動(dòng)狀態(tài):不能處于平衡狀態(tài).
結(jié)論:汽車在F合作用下將做加速運(yùn)動(dòng).
當(dāng)F=f,F(xiàn)<f時(shí)汽車將做什么樣的運(yùn)動(dòng),請(qǐng)同學(xué)們分析.
4、如圖5所示,物重6牛,彈簧秤向上拉示數(shù)為牛,水平地面給物體的支持力是多
10、大? 答:支持力是2牛.
列舉平衡力的生活事例:舉重,放在桌子上的書包,吊燈,停在水平地面上的汽車……
進(jìn)一步提出問題:物體在平衡力的作用下,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)怎樣?
①解釋生活中的平衡現(xiàn)象
②課本P79思考與練習(xí)1—3
第三課時(shí)
(一)引入
演示:把小車放在桌面上,此時(shí)小車處于什么狀態(tài)?當(dāng)用手推小車時(shí),小車怎樣呢?
問題:①小車在水平桌面上滑行一段距離后為什么會(huì)停下來?
②用力推桌子,為什么桌子仍保持靜止?
③在水平地面上行駛的自行車,停止用力后,為什么會(huì)慢慢停下來?
畫出它們的受力示意圖嗎?
(二)新課
一、摩擦力
1、定義:一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或運(yùn)
11、動(dòng)趨勢(shì)時(shí),在接觸面上產(chǎn)生的阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力。
符號(hào):f
日常生活中哪些現(xiàn)象說明物體也受到了摩擦力?
討論舉例(搜集事例)運(yùn)動(dòng)的小車、汽車、足球等這些物體它們都受到了摩擦力。
演示實(shí)驗(yàn)1:木板不動(dòng),水平推動(dòng)海綿
推動(dòng)過程中,海綿在水平方向上,除了受推力,還受什么力?摩擦力對(duì)運(yùn)動(dòng)起什么作用?摩擦力發(fā)生在什么部位?
演示實(shí)驗(yàn)2:海綿不動(dòng),水平抽動(dòng)木板。
海綿還受到摩擦力嗎?何以見得?它對(duì)運(yùn)動(dòng)起什么作用?發(fā)生在什么部位?
2、摩擦力的方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反,作用點(diǎn)在物體表面上。
3、摩擦力分類:靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力、滾動(dòng)摩擦力
演示:用手推桌子,沒推動(dòng)。
二、靜摩擦力
1、定
12、義:兩個(gè)接觸的物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。
2、大?。豪枚ζ胶?
舉例分析是否受到靜摩擦力及力的大小
(1)放在桌面上的物體(無靜摩擦力)
(2)向右推桌子,沒推動(dòng)
(3)把書壓在墻面上
三、滑動(dòng)摩擦力
1、定義:一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。
2、探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)
(1)猜想
①小實(shí)驗(yàn)
a將手分別輕壓和重壓在水平桌面上,勻速拖動(dòng),比較兩次手的感覺有什么不同。
b將薄砂紙的兩面分別輕壓在水平木板上,勻速拖動(dòng),比較兩次的感覺有什么不同。
②問題
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),你覺得滑動(dòng)摩擦力大小可能與哪些因素有關(guān)?
(2)實(shí)驗(yàn)探究
13、
①在探究時(shí)應(yīng)采取什么方法處理?
控制變量法。控制接觸面粗糙程度不變,改變壓力,觀察摩擦力大小;控制壓力不變,改變接觸面粗糙程度,觀察摩擦力大小
②如何測(cè)滑動(dòng)摩擦力的大小
物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),摩擦力大小等于拉力的大小。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力的大小、接觸面的粗糙程度有關(guān)。壓力越大,接觸面越粗糙,滑動(dòng)摩擦力越大。
四、滾動(dòng)摩擦力
1、定義:一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。
實(shí)驗(yàn):推動(dòng)鉛筆盒緩緩運(yùn)動(dòng),再將兩支鉛筆墊在鉛筆盒下,推動(dòng)鉛筆盒緩緩滾動(dòng),比較前后兩次摩擦力的大小。
2、相同條件下,滾動(dòng)摩擦力比滑動(dòng)摩擦力小得多。
問題討論:小明說摩擦真討厭,因
14、為要推動(dòng)地板上笨重的箱子得費(fèi)很大的力氣!小華不同意了,說浴室的地板一不小心就會(huì)滑倒,多虧有摩擦,放上一塊浴墊就不會(huì)摔跤了!摩擦力越大越好?還是越小越好?
五、應(yīng)用
討論摩擦的利與弊,以及在生活中增大有益摩擦、減小有害摩擦的方法。
增大、減小摩擦力的方法
增大摩擦力:增大壓力、使接觸面更粗糙
減小摩擦力:減小壓力、改善接觸面(平整光滑、涂潤滑油)、滾動(dòng)代替滑動(dòng)
思考題
(1)自行車在設(shè)計(jì)、制造、使用的過程中,哪些地方用到了摩擦力的知識(shí)。
(2)下雪天,路很滑,易發(fā)生交通事故,請(qǐng)同學(xué)們利用所學(xué)的物理知識(shí)想辦法幫助解決,并說明這樣做的理由。
課后反思
探究二力平衡條件的實(shí)驗(yàn)要注意引導(dǎo),讓學(xué)生明確每步操作的目的。二力平衡條件的運(yùn)用要結(jié)合實(shí)例。而滑動(dòng)摩擦力與哪些因素因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中,提醒學(xué)生利用二力平衡條件探究。
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