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2019人教版選修（2-2）《共點力平衡條件的應(yīng)用》word教案 第二節(jié) 共點力平衡條件的應(yīng)用 人教版高中物理第一冊（必修）第四章第二節(jié) 一、教材與學(xué)情分析： 1.教材分析 （1）教學(xué)內(nèi)容 《共點力平衡條件的應(yīng)用》是人民教育出版社高中物理第一冊（必修）第 四章第二節(jié)的內(nèi)容。其主要內(nèi)容是對共點力平衡狀態(tài)的進一步理解和對平衡條件的應(yīng)用。 （2）教材的地位與作用 本章是在前幾章知識的基礎(chǔ)上提出的物體運動的一種特殊狀態(tài)—平衡態(tài)。要解決好共點力下物體的平衡問題，受力分析是基礎(chǔ)，也是關(guān)鍵。教材列舉了兩個例題， 不僅要讓學(xué)生加深對平衡條件的理解，更是要讓他們學(xué)習(xí)和掌握解決共點力物體平衡問題的基本思路和方法（即：力的合成法、正交分解法等等）。因此，它對訓(xùn)練學(xué)生的思維能力有著十分重要的作用。 2.學(xué)情分析 高一學(xué)生學(xué)習(xí)了“受力分析”、“牛頓第二定律”等基礎(chǔ)知識，已經(jīng)具有一些分析簡單物理問題的能力。在此基礎(chǔ)上我們處理平衡問題，利用平衡條件來解題應(yīng)該問題不大。但是，由于高一學(xué)生對受力分析理解不透徹，而且又是首次接觸正交分解法的應(yīng)用，所以還不能很靈活地用。 二、教學(xué)目標(biāo) 依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)的理念和學(xué)生情況，現(xiàn)制定如下教學(xué)目標(biāo)： 1.知識與技能： ①能利用共點力物體的平衡條件解決平衡問題； ②通過解決平衡問題進一步理解共點力平衡狀態(tài)； ③能夠熟練地應(yīng)用〝力的合成法、分解法、正交分解法〞等方法來解決實際的物理問題。 2.過程與方法： ①通過學(xué)案導(dǎo)學(xué)讓學(xué)生自己探究共點力作用下物體平衡條件的應(yīng)用思路和方法。 ②通過經(jīng)歷完整的探究過程，培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問題的能力。 ③通過學(xué)生間的交流和評價培養(yǎng)了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。 3．態(tài)度情感與價值觀： ①通過處理平衡問題培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成具體問題具體分析的科學(xué)思維方式。 ②通過平衡問題讓學(xué)生認(rèn)識到平衡問題中的平衡美、對稱美等美育教育。 4.教學(xué)重點： ①受力分析 ②正交分解法 5、教學(xué)難點： 受力分析，正交分解法，共點力平衡條件的綜合應(yīng)用。 三、教學(xué)媒體： 多媒體課件、展示臺、學(xué)案。 開 始 學(xué)案導(dǎo)學(xué)：回顧上一節(jié)的相關(guān)知識 復(fù)習(xí)共點力平衡的條件 探究1：三力平衡的解題方法 探究2：多個共點力平衡下的解題方法 總結(jié)規(guī)律 鞏固練習(xí) 力的合成法、力的分解法…… 正交分解法 應(yīng)用共點力平衡條件解題的思路 四、教學(xué)流程： 五、教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié) （時間） 教學(xué)內(nèi)容與教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 復(fù)習(xí)導(dǎo)入(利用學(xué)案)(約5分鐘) （1）如果一個物體能夠保持 靜止或 勻速直線運動，我們就說該物體處于平衡狀態(tài)。 (2)當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時 a.物體所受各個力的合力等于零這就是物體在共點力作用下的平衡條件；如果把這些共點力分解在相互垂直的坐標(biāo)軸上，其平衡方程是Fx＝0 Fy＝0 b.它所受的某一個力與它所受的其它各力的合力的關(guān)系是: ①二力平衡時：二力等大反向,作用在同一條直線上 ②三力平衡時：其中一個力與其它兩個力的合力等大反向.（而且這三個力可以構(gòu)成一個封閉的三角形） ③多力平衡時：其中一個力與其它所有力的合力等大反向. （而且這多個力可以構(gòu)成一個封閉的多邊形） 〖組織形式〗復(fù)習(xí)共點力平衡狀態(tài)和平衡條件。讓學(xué)生做二力平衡、三力平衡、多力平衡的實驗，并把上面的填空做一做。 ⑴讓一個學(xué)生雙腳站在講臺上不動，再單腳站起來（體會二力平衡）；⑵讓學(xué)生把文具盒放在書上不滑下（體會三力平衡）； ⑶讓學(xué)生輕輕推書緩慢移動（即：勻速運動）（體會多力平衡）。然后，回憶總結(jié)出物體處于平衡狀態(tài)的條件。 讓學(xué)生體會二力平衡、三力平衡、多力平衡。同時也通過學(xué)生的參與來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，創(chuàng)設(shè)一個和諧的學(xué)習(xí)氛圍。 進行新課 探究1：三力平衡的解題思路與方法。 （約13分鐘） 一、三力平衡問題的解題思路和方法。 【問題情境】（教材72頁的例題1） 圖1 例題1：沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個足球掛在A點，如圖1，足球的質(zhì)量為m，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計。足球與墻壁的接觸點為B，懸繩與墻壁的夾角為a。求：懸繩對球的拉力和墻壁對球的支持力。 〖問題〗 ①你準(zhǔn)備選哪個物體作為研究對象？ ②分析你所選的研究對象處于什么狀態(tài)？ ③分析你所選的研究對象的受力情況。 ④可以用哪些方法來求解？ ⑤能否概括一下用共點力平衡條件來解題的步驟？ 〖組織形式〗⑴在學(xué)習(xí)例題時，請先遮住例1的解答自已思考并分組討論，畫出受力分析圖； ⑵讓學(xué)生還要分組討論用盡可能多的方法解決本題 （3）把學(xué)生分成幾個小組進行競爭、比賽，教師要適當(dāng)點撥。 ［教師分析］取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，分析它受到那些力的作用。如圖2所示。它共受到三個力的作用：重力G＝mg，墻壁的支持力F1,懸繩的拉力F2. 這三個力一定是共點力。重力的作用點在球心O點，支持力F1，沿球的半徑方向,G和F1的作用線必交與O點。用平行四邊形定則求出它們的合力F，這時足球和網(wǎng)兜相當(dāng)于受到兩個力（F和F2）。由二力平衡條件可判定F2的作用線也必過O點，即原來的三個力是共點力。 （投影儀展示解法） F2 F1 G F 解法一:合成法 ［解］取足球和網(wǎng)兜為研究對象。由共點力的平衡條件可知，F(xiàn)1和mg的合力F與F2大小相等、方向相反。從圖示的平行四邊形可求 得： F1 =mgtana F2=mg/cosa （這個方法很多同學(xué)都能夠想到，它實際就是把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡） 【拓展】：由F1和F2的合力與重力G等大反向；或則由F2和重力G的合力與F1等大反向能夠求出F1和F2嗎？（可能有同學(xué)提出：分解的方法） 解法二：分解法 F2 G F`2 F`1 F1′ O ′ α ［解］取足球和網(wǎng)兜為研究對象，受三個共點力作用，如圖所示，將重力G分解為F和F，由共點力平衡條件可知，F(xiàn)1 和F的合力必為零，F(xiàn)2 和F的合力必為零。所以： F1 = F =mgtana F2 =F=mg/cosa （預(yù)案）（可能有同學(xué)提出：正交分解的方法） 處理方法：把正交分解的方法放在后面多力平衡中作為重點來講。 【反思】：力的合成法、力的分解法實際上就是解三角形。 【總結(jié)】求解共點力下物體平衡的一般步驟： 〖組織形式〗讓學(xué)生總結(jié)并進行概括 （1）選擇研究對象。 （2）受力分析并畫出受力示意圖。 （3）根據(jù)平衡條件列方程 （4）求解，必要時需要進行討論。。 ⑴學(xué)生思考并分組討論，畫出受力分析圖。教師在實物投影儀上展示。 ⑵學(xué)生分組討論用盡可能多的方法解決本題。教師在實物投影儀上展示學(xué)生的解法。 ⑶同時分組讓學(xué)生來進行講解，并展開競爭。 ⑷讓學(xué)生來進行評價，教師也要進行鼓勵性的評價。 通過學(xué)生的合作與探究學(xué)習(xí)可以得出三力平衡的解題思路和不同方法。然后，由學(xué)生自己加以概括用共點力解題的一般步驟。 學(xué)生總結(jié)并進行概括 ①通過學(xué)生的討論與思考培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力。②通過學(xué)生的分組競爭培養(yǎng)他們競爭的意識，同時可以活躍課堂氛圍。 ③通過學(xué)生的互評與教師的評價讓學(xué)生找到自己的不足，激發(fā)探究的動機、學(xué)習(xí)的熱情。 ①如此一題多解可以訓(xùn)練學(xué)生的思維能力，提高學(xué)生的物理素質(zhì)。②可以培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。③更顯得合作學(xué)習(xí)的重要。 ④可以實現(xiàn)分層教學(xué)。 一方面讓學(xué)生養(yǎng)成反思的習(xí)慣，另一方面提高學(xué)生的表達(dá)能力。 探究2：多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法）（約19min) 下面我們來看一個例題（投影題目），想一想：你會怎樣做？看用上面的方法能否做出來？ 二、多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法） 從上面的分析可以知道物體在三個共點力作用下平衡，其中任意兩個力的合力一定跟第三個力大小相等，方向相反，當(dāng)物體受到三個以上共點力作用時，我們又將怎樣分析解答呢？ 【問題情境】 例題2： 物體A在沿斜面向上的外力F作用下，沿傾角q的斜面勻速下滑，如圖2。物體A受的重力為G。求斜面對物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)m。 〖問題〗 ①物體處于什么狀態(tài)？ ②分析你所選的研究對象的受力情況。 ③能否畫出物體的受力分析圖。 ④選取什么方法求解？又如何建立坐標(biāo)系呢？ ⑤讓一部分學(xué)生沿斜面和垂直斜面建系再讓另一部分學(xué)生沿水平方向與豎直方向建系，并比較二者的優(yōu)越性。如此探究用正交分解法解題的方法。 （這樣先把力F設(shè)計成沿斜面方向就使題的難度減少了，同時也遵循了循序漸進的原則） 〖組織形式〗⑴學(xué)生獨立思考2min，然后周圍分小組討論、交流和探究，交流過程中可以請教老師。⑵完成研究后，選兩三個小組上臺報告（包括演示過程、言語表述和板演），師生作出評價。（3）學(xué)生要通過探究比較出沿斜面與垂直斜面和沿水平方向與垂直水平方向建系哪種方法好。 （投影儀展示解題過程） ［解］受力分析如圖3所示： 1.沿斜面和垂直斜面建立坐標(biāo)系 x方向： （1） y G F N 圖3 F θ x y方向： （2） 又因為: F=mN 解得： N=Gcosθ m= 2.沿水平方向和豎直方向建立坐標(biāo)系（如圖4） 圖2 F θ x y G F N F 圖4 【例題3】：（教材72頁的例題2） 物體A在水平力F1= 400 N的作用下，沿傾角θ=600 的斜面勻速下滑。 物體A受的重力G = 400N，求斜面對物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ。 〖問題〗 ①：確定研究對象是哪個物體？ ②：對物體A進行受力分析。 ③：畫出物體的受力圖。 ④：本題采用什么方法，如何建坐標(biāo)系？ 〖組織形式〗（1）學(xué)生先獨立思考，然后分小組討論、交流和探究如何建立坐標(biāo)系比較簡單。 （2）學(xué)生分x與y軸列出方程.教師與學(xué)生互評，多鼓勵性評價。 （3）由各組的學(xué)生代表來概括用正交分解法解題的一般步驟。 ［解］ Fx合 = F + F1cosθ－Gsinθ=0………(1) Fy合 =N-F1sinθ-Gcosθ=0………(2) 由(2)式得 N= Gcosθ+F1sinθ=564N 由（1）得 F = G sinθ-F1cosθ=146 N μ= F/N =0.27 【反思】 ①如果沿水平與豎直方向建立坐標(biāo)系又如何呢? ②建立坐標(biāo)系的原則：i）要讓更多的力落在坐標(biāo)軸上; ii）盡量讓未知力落在軸上. ①學(xué)生獨立思考，畫出物體的受力分析圖。 ②學(xué)生分組討論用什么方法求解/ ③學(xué)生討論如何建立坐標(biāo)系？ ④學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)并探究用正交分解解題的方法解題。 ⑤讓兩組學(xué)生沿斜面和垂直斜面建立坐標(biāo)系求解；另兩組沿水平和豎直方向建立坐標(biāo)系求解。這四組同學(xué)比賽看哪種方法好，然后讓學(xué)生作出點評。 ①學(xué)生獨立思考，畫出物體的受力分析圖。 ②學(xué)生討論如何建立坐標(biāo)系？ ③學(xué)生書寫完整的解題過程。 ④教師點評與學(xué)生點評相結(jié)合，教師投影學(xué)生的答題情況。 ⑤學(xué)生概括用正交分解法解題的一般步驟。 ①通過循序漸進分步讓學(xué)生分析，可以優(yōu)化學(xué)生的思維，讓學(xué)生的思維變得有條理。 ②通過學(xué)生的交流與討論可以培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。 ③通過學(xué)生的板演可以使學(xué)生規(guī)范解題。 ①學(xué)生獨立思考并畫受力分析圖讓學(xué)生自己體會探究正交分解方法的應(yīng)用。 ②教師與學(xué)生的互評不僅活躍了課堂氛圍同時提高了學(xué)生的能力。 ③讓學(xué)生概括并回答可以培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力與思維能力。 【總結(jié)】 ①求解共點力下物體平衡的方法：三力平衡時用力的合成法、力的分解法。 多力平衡時用正交分解法。 ②用正交分解法解共點力平衡的一般步驟： （1）選擇研究對象。 （2）受力分析 （3）建立坐標(biāo)系（要讓盡可能多的力在軸上） （4）根據(jù)平衡條件列方程Fx合＝0； Fy合＝0。 （5）求解, 必要時需要進行討論。 小結(jié)（約3min） 對本節(jié)內(nèi)容及探究思路進行小結(jié)，并對 學(xué)生活動進行評價。 學(xué)生共同參與、相互補充 歸納知識、整理思路、總結(jié)方法。 知識應(yīng)用與鞏固 作業(yè)布置: ①完成學(xué)案中的“鞏固練習(xí)”。 ②思考題：教材73頁練習(xí)一第（4）題 學(xué)生課后獨立完成 鞏固、落實 六、板書設(shè)計： 課題： 共點力平衡條件的應(yīng)用 一、三力平衡問題的解題思路和方法。 1、合成法； 2、分解法； 3、正交分解法。 二、多個共點力下用平衡條件解題的思路與方法（正交分解法） 【總結(jié)】 1、求解共點力下物體平衡的方法：力的合成法、力的分解法、正交分解法。 2、求解共點力下物體平衡的一般步驟： （1）選擇研究對象。 （2）受力分析并畫出示意圖。 （3）列平衡方程（正交分解法則要分方向列平衡方程解即：Fx＝0； Fy＝0）。 （4）求解，必要時需要進行討論。 七、教學(xué)反思： 《共點力平衡條件的應(yīng)用》是人民教育出版社高中物理第一冊（必修）第四章第二節(jié)的內(nèi)容。其主要內(nèi)容是對共點力平衡狀態(tài)的進一步理解和對平衡條件的應(yīng)用。在前一課時中，學(xué)生學(xué)習(xí)了什么是共點力的平衡狀態(tài)與平衡條件。那如何根據(jù)平衡條件來處理平衡問題呢？因此本節(jié)課重點是介紹了幾種處理平衡問題的常用方法（如：力的合成法、正交分解法等）。難點是對正交分解法的理解與應(yīng)用。希望通過學(xué)習(xí)解物體平衡問題的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范靈活分析、解決問題的能力。 本節(jié)課的教學(xué)程序安排如下： 1． 知識回顧，引入新課：通過讓全體學(xué)生共同參與小實驗：①讓學(xué)生起立后站在地上不動回答是平衡狀態(tài)嗎？ ②讓學(xué)生把文具盒放在書上不滑下③讓學(xué)生輕輕推書緩慢移動。④讓一部分學(xué)生站到過道上跳起來，在最高點時他們是不是也是處于平衡狀態(tài)呢？然后回憶總結(jié)出物體處于平衡狀態(tài)的條件。 2． 教學(xué)過程：主要是通過教材第一個例題創(chuàng)設(shè)問題情景,然后讓學(xué)生自己來探究:三力平衡的解題思路與方法---合成法、分解法；為了探究多力平衡的解題思路與方法---正交分解法,精心設(shè)計了一個例題,起到了極佳的作用。同時又層層推進,并通過教材上的例題2不但回顧了前面的解題方法而且又上升了一個層次即:對前面的解題思路加以了總結(jié)。教學(xué)中，學(xué)生很是活躍，積極回答問題并上黑板板演。更可喜的是有學(xué)生還有創(chuàng)新的想法。如：有學(xué)生提出了用矢量三角形、正交分解的方法等等。 3． 反思總結(jié):主要是引導(dǎo)學(xué)生自己來反思、總結(jié)。通過引導(dǎo)有學(xué)生能夠積極主動地站起來對所講的內(nèi)容加以了總結(jié)，而且總結(jié)得特別清楚、完整、重點突出，以致把課堂推向了高潮。 整個課堂教學(xué)進程順利，學(xué)生活躍,能夠積極主動地探究、思考問題。但是還存在不足： 1． 在今后的教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用還應(yīng)該加強。物理課堂不僅要閃耀著智慧的光輝，更要體現(xiàn)人性的魅力。那我們要充分地相信學(xué)生，把課堂放心地交給學(xué)生，讓他們成為課堂的主人。 2． 板書設(shè)計不太合理。板書其實也是教學(xué)中的重要組成部分。本堂課為了給學(xué)生留下足夠的空間，就忽略了自己板書的規(guī)范，今后要注意兼顧。 總之，通過這次的賽課我是受益匪淺，讓我更明確了自己在教學(xué)中存在的問題。在以后的工作中，我要不斷改進，加強學(xué)習(xí)與反思，使自己進步更大更快。