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1、教学设计第二节 共点力平衡条件的应用人教版高中物理第一册（必修）第四章第二节一、教材与学情分析：1. 教材分析（1）教学内容共点力平衡条件的应用是人民教育出版社高中物理第一册（必修）第 四章第二节的内容。其主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件 的应用。（2）教材的地位与作用 本章是在前几章知识的基础上提出的物体运动的一种特殊状态平衡态。要 解决好共点力下物体的平衡问题，受力分析是基础，也是关键。教材列举了两个 例题， 不仅要让学生加深对平衡条件的理解，更是要让他们学习和掌握解决共 点力物体平衡问题的基本思路和方法（即：力的合成法、正交分解法等等）。因 此，它对训练学生的思维能力有
2、着十分重要的作用。2. 学情分析高一学生学习了“受力分析”、“牛顿第二定律”等基础知识，已经具有一些 分析简单物理问题的能力。在此基础上我们处理平衡问题，利用平衡条件来解题 应该问题不大。但是，由于高一学生对受力分析理解不透彻，而且又是首次接触 正交分解法的应用，所以还不能很灵活地用。二、教学目标依据新课程标准的理念和学生情况，现制定如下教学目标：1. 知识与技能： 能利用共点力物体的平衡条件解决平衡问题； 通过解决平衡问题进一步理解共点力平衡状态； 能够熟练地应用 力的合成法、分解法、正交分解法等方法来解决实际的物 理问题。2. 过程与方法： 通过学案导学让学生自己探究共点力作用下物体平衡条
3、件的应用思路和方法。 通过经历完整的探究过程，培养学生灵活分析和解决问题的能力。 通过学生间的交流和评价培养了学生合作学习的能力。3态度情感与价值观：通过处理平衡问题培养学生养成具体问题具体分析的科学思维方式。通过平衡问题让学生认识到平衡问题中的平衡美、对称美等美育教育。4. 教学重点：受力分析正交分解法5、教学难点：受力分析，正交分解法，共点力平衡条件的综合应用。三、教学媒体： 多媒体课件、展示台、学案。五、教学过程教学环节 （时间）教学内容与教师活动学生活动设计意 图复习导入（利用学 案）（约5 分钟）（1）如果一个物体能够保持 静止或匀速直线运动， 我们就说该物体处于平衡状态。（2 ）当
4、物体处于平衡状态时a. 物体所受各个力的合力等于零这就是物体在共点力 作用下的平衡条件；如果把这些共点力分解在相互垂直 的坐标轴上，其平衡方程是Fx-0Fy=0b. 它所受的某一个力与它所受的其它各力的合力的关 系是： 二力平衡时：二力等大反向，作用在同一条直线上 二力平衡时：其中一个力与其它两个力的合力等大反 向.（而且这三个力可以构成一个封闭的三角形） 多力平衡时：其中一个力与其它所有力的合力等大反 向.（而且这多个力可以构成一个封闭的多边形）组织形式复习共点力平衡状态和平衡条件。让学生 做二力平衡、三力平衡、多力平衡的实验，并把上面的 填空做一做。让一个学 生双脚站在 讲台上不 动，再单
5、脚 站起来（体 会二力平 衡）；让学 生把文具盒 放在书上不 滑下（体会三 力平衡）； 让学生轻 轻推书缓慢 移动（即： 匀速运动）（体会多力 平衡）。然 后，回忆总 结出物体处 于平衡状态 的条件。让学生 体会二 力平衡、 三力平 衡、多力 平衡。同 时也通 过学生 的参与 来调动 学生学 习的积 极性和 主动性， 创设一- 个和谐 的学习 氛围。进行新课探究1：三 力平衡的 解题思路 与方法。（约13分 钟）一、三力平衡问题的解题思路和方法。【问题情境】（教材72页的例题1）例题1:沿光滑的墙壁用网兜把 个足球挂在A点，如 图1,足球的质量为m,网兜的质量不计。足球与 墙壁的接触点为B,悬
6、绳与墙壁的夹角为。求： 悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。/问题z1. 你准备选哪个物体作为研究对象？0 分析你所选的研究对象处于什么状态？图1 分析你所选的研究对象的受力情况。 可以用哪些方法来求解？ 能否概括 下用共点力平衡条件来解题的步骤？组织形式在学习例题时，请先遮住例1的解答自学生思考 并分组讨 论，画出受 力分析图。教师在实物 投影仪上展Z示O学生分组 讨论用尽可 能多的方法 解决本题。教师在实物 投影仪上展 示学生的解 法。同时分组 让学生来进 行讲解，并 展开竞争。通过 学生的 讨论与 思考培 养学生 的合作 学习能 力。通 过学生 的分组 竞争培 养他们 竞争的 意识，同 时
7、可以 活跃课 堂氛围。通过已思考并分组讨论，画出受力分析图；让学生还要分组讨论用尽可能多的方法解决本题（3）把学生分成几个小组进行竞争、比赛，教师要适当点拨。教师分析取足球和网兜作为研究对象，分析它受到 那些力的作用。如图2所示。它共受到三个力的作用： 重力G=mg,墙壁的支持力F ,悬绳的拉力F .这三个力1 2让学生来 进行评价， 教师也要进 行鼓励性的 评价。一定是共点力。重力的作用点在球心0点，支持力F1, 沿球的半径方向,G和F1的作用线必交与0点。用平行 四边形定则求出它们的合力F,这时足球和网兜相当于 受到两个力（F和F2）。由二力平衡条件可判定F2的作用线也必过O点，即原来的三
8、个力是共点力。（投影仪展示解法）解法一:合成法解取足球和网兜为研 究对象。由共点力的平衡条 件可知，F和mg的合力F 与f2大小相等、方向相反。 从图示的平行四边形可求 得：F1 =mgtamF2=mg/cosF2（这个方法很多同学都能够想到，它实际就是把三力平衡转化为二力平衡）【拓展】：由行和F2的合力与重力G等大反向；或则由 F2和重力G的合力与F1等大反向能够求出F1和F2吗？（可能有同学提出：分解的方法）解法二分解法解取足球和网兜为研究 对象，受三个共点力作用， 如图所示，将重力G分解为 F和F，由共点力平衡条件1 2可知，F和F的合力必为1零，F2和F的合力必为零。2 2学生的 互评
9、与 教师的 评价让 学生找 到自己 的不足， 激发探 究的动 机、学习 的热情。通过学生的 合作与探究 学习可以得 出三力平衡 的解题思路 和不同方 法。然后， 由学生自己 加以概括用 共点力解题 的一般步 骤。 如此 一题多 解可以 训练学 生的思 维能力， 提高学 生的物 理素质。 可以 培养学 生良好 的思维 品质。 更显得 合作学 习的重 要。可以 实现分 层教学。所以：F1 = F =mgtanaF2 =F =mg/cosi2（预案）（可能有同学提出：正交分解的方法）处理方法：把正父分解的方法放在后面多力平衡中作为 重点来讲。【反思】力的合成法、力的分解法实际上就是解三角 形。【总结
10、】求解共点力下物体平衡的一般步骤：组织形式让学生总结并进行概括（1）选择研究对象。（2）受力分析并画出受力示意图。（3）根据平衡条件列方程（4）求解，必要时需要进行讨论。学生总结并 进行概括一方面 让学生 养成反 思的习 惯，另一 方面提 高学生 的表达 能力。探究2：多 个共点力 下用平衡 条件解题 的思路与 方法（正 交分解 法）（约19min）下面我们来看一个例题（投影题目），想一想：你会怎 样做？看用上面的方法能否做出来？一、多个共点力下用平衡条件解题的思路与方法（正交 分解法）从上面的分析可以知道物体在三个共点力作用下平衡， 其中任意两个力的合力一定跟第三个力大小相等，方向 相反，当
11、物体受到三个以上共点力作用时，我们又将怎 样分析解答呢？【问题情境】例题2：物体A在沿斜面向上的外力F作用下，沿倾角9的斜面 匀速下滑，如图2。物体A受的重力为G。求斜面对物 体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数卩。问题 物体处于什么状态？ 分析你所选的研究对象的受力情况。 能否画出物体的受力分析图。 选取什么方法求解？又如何建立坐标系呢？ 让部分学生沿斜面和垂直斜面建系再让另部分 学生沿水平方向与竖直方向建系，并比较二者的优越 性。如此探究用正父分解法解题的方法。（这样先把力F设计成沿斜面方向就使题的难度减少 了，同时也遵循了循序渐进的原则） 学生独立 思考，画出 物体的受力 分析图。 学生
12、分组 讨论用什么 方法求解/组织形式学生独立思考2min,然后周围分小组讨 论、交流和探究，交流过程中可以请教老师。完成研 究后，选两三个小组上台报告（包括演示过程、言语表述和板演），师生作出评价。（3）学生要通过探究比较 出沿斜面与垂直斜面和沿水平方向 与垂直水平方向建系哪种方法好。（投影仪展示解题过程）解受力分析如图3所示：1.沿斜面和垂直斜面建立坐标系学生讨论 如何建立坐 标系？x方向: y方向: 又因为:解得：F = F + F - G sin 9 = 0 x合卩F = N - G cos 9 二 0y合F =uNA(1)(2)N=Gcos9 ,G sin 9 - FG cos 92沿
13、水平方向和竖直方向建立坐标系（如图4）图4【例题3】（教材72页的例题2）物体A在水平力F1= 400 N的作用下，沿倾角& =60。的 斜面匀速下滑。 物体A受的重力G = 400N,求斜面对 物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数。 学生通过 合作学习并 探究用正交 分解解题的 方法解题。 让两组学 生沿斜面和 垂直斜面建 立坐标系求 解；另两组 沿水平和竖 直方向建立 坐标系求 解。这四组 同学比赛看 哪种方法 好，然后让 学生作出点 评。 通过 循序渐 进分步 让学生 分析，可 以优化 学生的 思维，让 学生的 思维变 得有条 理。 通过 学生的 交流与 讨论可 以培养 学生合 作学习
14、 的能力。 通过 学生的 板演可 以使学 生规范 解题。问题学生独立学生：确定研究对象是哪个物体？思考，画出独立思：对物体A进行受力分析。：画出物体的受力图。物体的受力考并画：本题采用什么方法，如何建坐标系？分析图。受力分组织形式（1）学生先独立思考，然后分小组讨论、析图让交流和探究如何建立坐标系比较简单。学生自（2 ）学生分x与y轴列出方程.教师与学生互评，多鼓学生讨论励性评价。如何建立坐己体会（3 ）由各组的学生代表来概括用正交分解法解题的一标系？探究正般步骤。学生书写交分解完整的解题方法的V过程。应用。/教师点评教师/y肿/与学生点评与学生F1/y相结合，教的互评不仅活师投影学生 /T/x/跃了课的答题情堂氛围AooG况。同时提解学生概括高了学Fx = F + F cosO Gsin
