必修 第一册5 共点力的平衡教案设计

这是一份必修 第一册5 共点力的平衡教案设计，共5页。

物理观念：通过生活中的实例理解平衡状态、共点力的物理概念。让学生了解运动状态与力的关系，初步形成运动与相互作用的物理观念。
科学思维：通过二力平衡理论推导三力甚至多力情况下的平衡条件。
科学探究：学生经历科学探究过程：提出问题→猜想假设→理论推导→实验探究→验证猜想得出结论，体验科学理论得出的过程与方法，并深刻理解共点力平衡的条件。
科学态度与价值观：体验探究过程，体会探究方法，培养学生的学习兴趣和探究能力。
2、重点难点
教学重点：①让学生了解运动状态与力的关系，初步形成运动与相互作用的物理观念；
②通过实验探究，深刻理解共点力平衡的条件。
教学难点：引导学生经历科学探究的过程，在其中体会科学方法，并将物理规律进行应用解决实际问题。
3、学情分析及措施
“共点力的平衡”是运动与相互作用的纽带，是“相互作用”单元教学的核心，是形成“运动与相互作用观”的关键内容。学生在此前已学习了运动学的知识，学习了不同性质的力、力的图示和示意图、力的合成与分解等内容，已经具备一定的受力分析和力的等效替代计算的基础。经过初中阶段的物理学习，学生有了“二力平衡”等知识基础，但对物体运动状态和物体受力情况的认识是孤立的，不能很好地将运动与相互作用进行关联。
教学过程中，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的建构过程。课例以现象认识的前概念为切入点，以实验和已有知识为基础，以问题为主线。在学法指导上，通过学生亲自动手实验、分析、讨论和交流，自主探究出共点力的平衡条件。学生自己观察思考、描述实验现象，分析概括，得出结论，在获取知识过程中，领会物理学的研究方法。
4、教学准备
学生平板、多媒体辅助教学、DIS数字化实验设备。
5、教学过程
6教学评价及反思
学习即为研究，学生是学习者也是研究者，学生从问题的研究和解决中获取知识，建立概念和规律。本节教学中强调学生的主体性地位，从学生的基本认知出发，联系生活实例，引出本节课所要研究的问题——探究物体共点力平衡的条件。物理研究遵循从简单到复杂的原则，从学生初中已经学习过的二力平衡开展研究，结合现代传感器设备讨论静止状态和匀速直线运动状态。进一步探究三力情况，学生利用已学知识力的合成理论推导三力情况的平衡条件，再进一步结合实验进行验证，传统实验和数字化实验，得出三力情况的平衡条件。对该结论进行合理外推，推广到多力情况，从而得出物体在共点力作用下的平衡条件，得出探究结论。最后，对该结论进行应用以解决生活中的实际问题。
结合智慧教学平台，教师在教学中主导调控学生研究问题的方向和进程，设计课堂练习，获得即时反馈，再根据“即时评价”环节所采集的数据分析学情并适时动态调整教学方法和教学手段，实现教学过程的动态生成，以适应学生的实际学习要求，最大程度地实现“学生怎样学才能学懂，老师就怎么教”的高效课堂教学目的。

教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
教学导入：平板播放《石头平衡的艺术》视频和一些处于平衡状态的物体的图片。
播放相关视频和图片，引导学生认识平衡状态。日常生活中我们常常见到的静止的书、东汉青铜器，国宝级文物，马踏飞燕、水桶、花盆、扁担、匀速行驶的高铁上的硬币等也都处于平衡状态。
观看视频图片，认识平衡状态。
从生活实例出发，让学生认识到平衡随处可见。从生活到物理。
明确平衡状态的概念，并提出本节课所要研究的问题。
在初中阶段，我们就学习过平衡状态的相关概念，物体在受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。
那么要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力要满足什么条件呢？
学生回顾平衡状态的概念。
提出研究问题。
认识共点力和非共点力。
甲、乙、丙、丁四幅图中分别画出了重力为G的木棒在拉力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情境，这些力都位于同一平面内。
请你仔细观察一下四幅图中物体受力的特点，并回答下面的问题：
1.根据每幅图中各个力作用线的几何关系，我们可以把上述四种情况的受力分成两类，请同学们判断一下哪些情况属于同一类？
2.你的判断依据是什么呢？
学生观察，找出规律。几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。
对物体受力进行分析归类，将本节课的研究问题进行细化。
学生平板答题，辨析共点力的概念。
生活中，我们见到的处于平衡状态的这些物体，有些是在共点力的作用下，有些则不是。请你根据共点力的概念，思考并判断，下列物体，哪些是在共点力的作用下才处于平衡状态的呢？
学生平板答题。
了解学生对共点力概念的掌握情况，以便随时调整教学节奏。
细化明确研究问题。
那么由于非共点力平衡问题比较复杂，物体在受到非共点力作用时，会发生转动，高中阶段从共点力出发逐渐认识平衡问题，那么受共点力的物体，其受力要满足什么条件，才能保持平衡状态呢？
学生思考问题如何研究。
细化研究问题。深化物理研究思想：从简单到复杂。
从二力平衡的物体开始研究。分别分析其静止和匀速直线运动两个状态的受力特点。
在初中阶段，我们已经知道要使桌上的书保持静止状态，其受力的特点是什么？需要满足什么条件？
我们刚刚研究的是静止状态的物体，那如果是匀速直线运动状态的物体呢？
通过一个真实的实验来研究。这是一个手机软件phyphx，它是利用手机里自带的一些传感器来实现一些物理量的测量和物理实验。
发现电梯在运行的过程中，中间有一段做的是匀速直线运动，我们利用这段过程，探究物体在匀速直线运动时的受力特点。利用下图该装置，实时记录钩码受力情况。
分析数据，发现：匀速直线运动这种平衡状态下的平衡条件也是合力为0。
学生观察实验，分析数据，得出结论：二力平衡的物体其受力特点是合力为0。
从简单的二力平衡开始研究，得出初步结论。
从二力平衡推广到三力情况下，物体平衡的受力条件。
学生以小组形式设计实验验证理论推导的结论，平板计时，教师拍照投屏。
到此，我们对二力平衡的条件有了更清晰的认识，但是生活中的物体，往往会受到三个或者三个以上的共点力处于平衡状态，那么当物体受到三个共点力作用处于平衡状态时，合力又满足什么样的条件呢？你能否结合二力平衡的条件获得一些想法呢？
三力的平衡对于我们来说是一个全新的问题，我们能否将三力平衡转化为我们熟悉的二力平衡问题呢？又该怎样实现这一转化呢？
理论推理，利用力的合成与分解将三力问题转化为二力，得出结论：物体受到3个共点力作用处于平衡状态的条件是所受合力为0。那么，你能否设计实验来验证我们刚才的结论呢？
我们同样可以借助现代化的手段——传感器，快速便捷地验证。力+倾角传感器，可以将力的方向和大小的信息传输给计算机，接着由计算机来帮助我们来完成作图和求合力的过程。
学生利用力的合成与分解将三力问题转化为二力问题，从而得出三力平衡的条件。
学生以小组形式设计实验，验证理论推导结论的正确性。
深化物理思想：转化。物理规律的建立：理论推导和实验验证相结合。
进一步推广到多力情况，得出共点力平衡的条件。
可是，若是四个共点力、五个共点力……其平衡条件又是怎样的呢? 如果我们仍旧能够转化为二力平衡问题，问题就解决了。理论推导，推广得出共点力平衡的条件，即合力为0。
学生进一步对结论进行推广，得出共点力平衡的条件。
结论的推广。
学生平板练习，共点力平衡条件的应用，上传答案。
共点力平衡的应用：1、已知受力，判断物体是否平衡；2、已知物体平衡，求受力
例题：在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如下图所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？风速增大时，绳子拉力如何变化？
学生应用物理规律解决问题，平板完成。
物理规律的应用。