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1、高中合作学习探索之共点力的平衡 第二章物体的平衡 D 共点力平衡 第1课时执教者 上海南汇中学物理组 裴火炼一、教学任务分析共点力平衡是力学中重点内容，在此之前学生已经学过生活中常见的力，也进行过受力分析练习。共点力平衡是力的合成与力的分解的延伸与应用，对下一章节牛顿运动定律的学习也有着积极作用。力学是物理的基础，共点力平衡是力学学习的关键，在高中阶段有着至关重要的地位。学生在初中已经学习过二力平衡的知识，知道二力平衡的条件，也学习过合力和分力的概念。本节课主要任务就是引导学生通过二力平衡的条件，运用力的合成与分解的知识，通过合作学习，分析、总结出三个乃至多个共点力作用下物体平衡的条件，并运用
2、三力平衡的特点解决生活当中的实际问题。本节课所教授的学生是上海南汇中学的普通班，初中物理知识比较扎实，有一定的物理基础，但是综合分析能力比较薄弱，实验动手能力一般。学习有较高的热情，理论联系实际的能力也有待提高。二、教学目标1、知识与技能（1）知道共点力的概念。（2）知道物体的平衡状态。（3）理解物体在共点力作用下平衡的条件。（4）应用三力平衡不平行必共点的特点解决生活中的实际问题。2、过程与方法（1）通过对共点力三力平衡条件的探究，感受对比、等效替代、科学归纳等物理方法。（2）通过阅读教材，描述物体平衡状态、共点力的概念。（3）通过小组合作交流、讨论确定筷子重心位置的实验，感受科学探究的过程
3、。3、情感、态度与价值观（1）通过小组合作学习、交流、探究的过程，体验合作的乐趣。（2）通过小组分享，感悟倾听的重要性，懂得倾听也是一种尊重。（3）通过平衡大师的表演视频，领略知识的艺术魅力，提高学以致用的意识。三、教学重点和难点重点：物体在共点力作用下的平衡概念和平衡的条件。难点：共点力的平衡条件的得出和筷子重心确定的探究实验设计。四、教学资源及课前准备带有角度刻度的圆盘、铁架台、钩码、DIS系统、课件、视频、小组分配五、教学设计思路本设计的内容包括两个部分：一是物体在共点力作用下的平衡条件；二是共点力平衡的应用。本设计的基本思路是：以小组合作学习的形式，以教材为基础，辅以图片展示，通过各小
4、组对教材的阅读、交流、分析、总结出物体的平衡状态的概念；通过对平衡物体进行受力分析，小组交流，总结出共点力的概念；通过与二力平衡条件的对比，结合合力与分力的关系，根据实验探究，分析、归纳出物体共点力平衡的条件；最后通过筷子重心位置的判断、亚洲平衡大师的表演视频，使学生感悟知识的艺术魅力，提高学以致用的意识。本设计要突出的重点是：物体在共点力作用下的平衡概念和平衡的条件。方法是：通过阅读教材、小组讨论，结合图片展示，分析、归纳出物体平衡的概念；然后通过与初中所学过的二力平衡的条件作对比，结合合力与分力概念，将三力平衡问题转化为二力平衡问题，进而得出三力平衡的条件，并通过实验加以验证，最终推广总结
5、出多力平衡的条件。本设计要突破的难点是：共点力的平衡条件的得出和筷子重心确定的探究实验设计。方法是：从二力平衡提升到三力平衡，根据力的合成，先将三力中的两个力合成，转换为二力合成，对比二力平衡的条件F合= 0，得出三力平衡的条件仍为F合= 0，再通过实验加以验证；对于筷子重心确定的实验，在共点力受力分析时用两细绳悬挂一铁杆的例子作铺垫，引导学生利用三力平衡不平行必共点的特点确定筷子的重力。本设计主要以小组为单位的学习为主，注重小组的合作与交流，通过小组的合作学习，总结概念、推导物理规律，使学生参与到知识的形成过程。六、教学流程1、教学流程图活动II 受力分析小组交流共点力 的概念活动I 阅读教
6、材小组交流平衡的概念活动III 实验探究物体平衡的条件活动IV三力平衡特点情景 平衡表演视频活动VI课堂小结小组交流活动V应用一2、流程图说明活动I 交流与总结学生简要交流，总结出物体平衡的概念，小组讨论“速度为零时一定平衡吗？”，得出平衡的状态即加速度为零。活动II 受力分析画出三种常见物理模型的受力分析图，小组交流总结出共点力的概念即作用点相同或者作用线交于同一点。活动III 实验探究根据初中所学的二力平衡的条件，结合力的合成与分解，小组进行讨论，探究三力平衡的条件。活动IV 三力平衡的特点通过质量分布不均的矩形板的三力平衡的演示，总结三力平衡不平行必共点的特点。活动V 应用一 运用活动I
7、V的结论，找出筷子的重心。情景 视频亚洲平衡大师表演活动VI 课堂小结各小组对本节课所学内容和方法进行交流总结。3、教学主要环节本设计可分为四个教学环节：第一环节，通过对情景受力分析，总结出共点力和平衡状态的概念。第二环节，通过实验探究，得出共点力平衡的条件。第三环节，通过确定筷子重心实验、地动仪的介绍、平衡大师表演视频，培养学生学以致用的意识和发现物体平衡的美感。第四环节，通过小组讨论、交流，总结课堂知识、方法。七、教学示例教学环节教学过程活动说明引入 图片展示各种物体运动状态，吸引学生注意力，引出平衡状态。平衡状态学生阅读教材，回忆学过的平衡状态。活动1：小组讨论“速度为零时是否一定处于平
8、衡状态？”，并对平衡状态下一个定义。小组分享与交流教师总结组员共同回忆已学知识组员之间展开讨论，学生从实际出发，寻找反例。小组之间共同分享交流成果，求同存异共点力图片展示活动2：画出上述模型的受力分析图学生学习卡展示各小组将第二、三个图的力的作用线延长，观察共同点教师定义共点力。展示平衡状态的图片，过度到共点力这个活动中学生的犯错率会比较高，如第一个图很多人会将O点竖直的力画成重力G，有些同学画完后还会进行力的分解或合成，所以这是一个适合于组员之间互相学习的好机会。让小组分享更加直观，互相指正，收获喜悦过渡到共点力平衡的话题。共点力平衡的条件1、二力平衡的条件学生简要交流 实验验证（力传感器提
9、一200g钩码）2、三力平衡的条件活动3：学生探究三力平衡的条件教师演示实验验证教师总结：共点三力平衡条件F合=0推广：共点力平衡条件均为F合=0活动4：小组讨论: 三个力平衡一定共点吗？实验演示：总结：三力平衡，不平行必共点。小组做简短的讨论集体回答小组利用伽利略研究方法进行实验探究：提出假设、理论推导学生算出左边三种情况中，要使O点平衡所施加的力的大小（用F表示）和方向，1-4组第一个，5-8组第二个，9-11组第三个。教师用DIS实验分别加以验证。小组讨论，找出生活实例。该板质量分布不均匀，先通过悬挂法测出重心位置（为下一环节做伏笔），通过调整绳子方向，两个绳子拉力始终与重力 共点或平行
10、，并以教室的日光灯为实例说明。三力平衡的应用应用一确定细长物重心教师：质量分布不均匀的板状物体可以通过悬挂法测重心，对于细长型的物体如筷子，还能适应吗？实验演示：活动5：学生设计实验，利用共点力平衡特点确定筷子重心。小组交流与分享方案展示：方案1 方案2情景：瑞士魔法平衡大师芮格罗的平衡表演（视频）应用二地动仪（张衡）用绳子将筷子挂起，筷子几乎都是处于竖直状态，无法找出交点确定重心。小组进行讨论实验方案、器材。这一活动主要目的是激发学生将课堂知识与生活实践相结合，学以致用。也是考察学生对受力分析时常见模型的熟悉程度和联想能力。将筷子用两细绳悬挂，两绳子拉力与重力共点将筷子置于半球形透明碗中，两
11、弹力与重力共点该活动目的有二：一是与筷子重心实验呼应，使学生知道确定细长物重心的价值；二是使学生发现物理之美，平衡之美。使学生体验物理知识的实用价值。小结活动6：小组交流、总结发自内心的交流合作学习的成效与收获八、反思和启示在上完这堂课后，我有如下的反思和启示：（一）合作小组的组成鉴于当前社会家庭对于独生子女的封闭式管理以及在此之前某些教育方式的禁锢，使得现在学生在交流、沟通能力比较差，这也使得很多时候学生所展开的讨论和老师的期望相差甚远。在本次教学之前，我观察到的现象更多的是：某些小组中几乎只有一个学生在参与活动，另外两人只作为旁观者，使得小组名存实亡；小组中某个同学发表完意见，马上就有同一
12、小组的同学起来反驳，也说明小组中不存在一致的讨论。因此对于学生小组的分配不能采取随机的方式，而应是强弱兼顾。每个小组人数不宜多，笔者认为三人为佳，且适于将班级中相对拔尖的学生穿插其中，以点带面，组织学习和讨论。（二）合作任务的预设合作学习的目的是希望将课堂交给学生，使学生参与到知识获得的过程而不仅仅是获得知识，过程的体验往往比知识的获得更加重要。把课堂交给学生，是对学生的考验，也是对老师的考验，不仅要让学生活动，而且不能让学生乱动。所以在教学过程中，就要做好充分的预设。针对于不同的教学内容，哪些适合交给学生，哪些适合教师主导，活动中哪些环节由学生完成，哪些环节老师要取而代之，这都需要课前做好充
13、分准备。这个准备不仅对于活动本身，对于学生也要充分考虑，尤其是学生的能力和反应速度。在本次教学中就有几个环节对学生的能力估测不足，导致教学进度受到了影响。一是受力分析环节，学生画图的能力比期望的要低，花的时间比预设的要长得多；二是探究三力平衡条件的环节，不少小组对于如何理论推导无所适从；三是实验设计环节，学生的联想能力与实验方法的表达能力也要比预设的要弱。（三）实验器材 物理是一门科学，实验演示是物理规律最为直观的反映，可以说物理教学离不开实验。而实验演示也可以为枯燥的教学增添许多乐趣，吸引学生的注意力，提高学生对物理的兴趣。实验的设计、创新、演示对于一堂课的精彩都有着至关重要的影响。在此笔者不过多展开，就想谈谈通过本节课的教学对实验演示的一点看法。实验设计得再好，如果没有演示好的话，就起不到它该有的效果。本节课就在实验演示上犯了一些错误。首先，用塑料板演示三力平衡不平行必共点的特点时，由于上次演示完之后没来得及整理细绳，导致演示时细绳乱作一团，因此实验演示之前务必要做好仪器的检查。其次，实验是基于实际操作，根据实验结果说明规律的，因此在实验演示时讲解的语言必须要精确科学，不能含糊其辞，必要的话做好误差分析，否则不仅实验没做好，也会给学生一个错误的示范。最后，实验演示可能的话尽量让学生参与其中，多给学生一些实验的机会。共点力平衡教案第 8 页 共 9 页
