人教版选修(2-2)《共点力平衡条件的应用》教案

最新人教 版诜修（2-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一平衡态。 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1 / 11四、教学流程: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）当物体处于平衡状态时a.物体所受各个力的合力等于空这就是物体在共点力 作用卜的平衡条件；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FxOFy = 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三力平衡时：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）K组织形式复习共点力平衡状态和平衡条件。让学生做一力平衡、二力平衡、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。进彳课一、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一个足球挂在 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,悬绳与墙壁的夹角 为明 求聂维对球的特大口墙壁对球幺彳学生思考 并分组讨 论，画出受 力分析图。 教师在实物 投影仪上展 示。学生分组 讨论用尽可 台匕夕日h七什通过 学生的 讨论与 思考培 养学生 的合作的支持力。工探究1:K问题1图1目匕多日勺万出 解决本题。学习能5 / 11三力平衡 的解题思 路与方 法。（约13 分钟）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。让学生来 进行评价， 教师也要进 行鼓励性的 评价。F2的作用线也必过。点，即原来的三个力是共点力力。 通过学 生的分 组竞争 培养他 们竞争 的意识， 同时可 以活跃 课堂氛 围。通过 学生的 互评与 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，如此一题多你准备选哪个物体作为研究对象？分析你所选的研究对象处于什么状态？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？能否概括一下用共点力平衡条件来解题的步骤？K组织形式在学习例题时，请先遮住例1的解答自 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 生mg,墙壁的支持力Fi,悬绳的拉力F2.这三 个力一定是共点力。重力的作用点在球心 O点,支持力 Fi,沿球的半径方向,G和Fi的作用线必交与 。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） o由二力平衡条件可判定（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,Fi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：Fi =mgtan ;F2=mg/cos ;（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Fi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Fi等大反向能够求出Fi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F2,由共点力平衡条件可 知,Fi和F；的合力必为零，F2 和F2的合力必为零。所 以：由学生自己 加以概括用 共点力解题 的一般步 骤。Fi = F 1 =mgtan ; F2 =F2 =mg/cos ;(预案)(可能有同学提出：正交分解的方法) 处理方法：把正交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】求解共点力下物体平衡的一般步骤：K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学生总结并 进行概括解可以 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。(4)求解，必要时需要进行讨论。一方面 让学生 养成反 思的习探究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）惯，另一 方面提 高学生 的表达 能力。卜而我们来一个例题（投影题目），想一想：你会怎 样做？看用上面的方法能否做出来？二、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卜平衡 ， 其中任意两个力的合力f跟第三个力大小相等 ，方向 相反,当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作用卜，沿倾角e的斜面 匀速卜滑，如图2。物体A受的重力为Go求斜面对物 体A的支持力口 A与斜面间的动摩擦因数 人K问题1学生独立物体处于什么状态？思考，画出 物体的受力分析你所选的研究对象的受力情况。分析图。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？让一部分学牛沿斜面和垂直斜面建系再让另一部分学牛沿水平方向与:竖立方向建系，并比较二者的优越学生分组 讨论用什么 方法求解/性。如此探究用正交分解法解题的方法。（这样先把力F设计成沿斜而方向就使题的难度减少 了，同时也遵循了循序渐进的原则）K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。完成研学生讨论11 / 11究后,选两三个小组上台报告（包括演示过程、言语表如何建立坐 标系？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。(1)图4【例题3】:（教材72页的例题2）学生独立通过 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 的 能述和板演），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 x 方向：Fx合= F + Fr Gsine =0 y 方向：Fy合=N -Gcose = 0 又因为：F=rn 解得：N=Gcoso.Gsin0 - F =G cos 日物体A在水平力Fi= 400 N的作用下，沿倾角9 =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 以。K问题1：确定研究对象是哪个物体？：对物体A进行受力分析。：画出物体的受力图。：本题采用什么方法，如何建坐标系？K组织形式(1)学生先独立思考，然后分小组讨论、 交流和探究如何建立坐标系比较简单。(2)学生分x与y轴列出方程.教师与学生互评，多鼓 励性评价。(3)由各组的学生代表来概括用正交分解法解题的一 般步骤。思考，画出 物体的受力 分析图。学生讨论 如何建立坐 标系？ 学生书写 完整的解题 过程。教师点评 与学生点评 相结合，教 师投影学生 的答题情 况。学生概括 用正交分解 法解题的一 般步骤。力。通过 学生的 板演可 以使学 生规范 解题。解Fx 合=Fg+ F1cos 0 Gsin 0 =0(1)Fy 合=N- Fisin 0 - Gcos0 =0(2)由(2)式得N= Gcos 0 +Fsin 0 =564N由(1)得F k G sin 0 - FiCOS 0 =146 Nw = F/N =0.27【反思】如果沿水平与竖直方向建立坐标系又如何呢 ？建立坐标系的原则：i )要让更多的力落在坐标轴上.独立思 考并画 受力分 析图让 学生自 己体会 探究正 交分解 方法的 应用。教师1- Jii )尽量让未知力落在轴上与学生 的互评 不仅活 跃了课 堂氛围 同时提 高了学 生的能 力。让学 生概括 并回答 可以培 养学生 的表达 能力与 思维能 力。【总结】求解共点力下物体平衡的方法：三力平衡时用 力的合成法、力的分解法 多力平衡时用正交分解法。用正交分解法解共点力平衡的一般步骤：(1)选择研究对象。(2)受力分析(3)建立坐标系(要让尽可能多的力在轴上)(4)根据平衡条件列方程Fx合=0;Fy 合=0。(5)求解，必要时需要进行讨论。小结（约3min）对本节内容及探究思路进行小结，并对 学生活动进行评价。学生共同 参与、相 互补充归纳知 识、整 理 思 路、总 结方 法。知识应用 与巩固作业布置：完成学案中的“巩固练习”。思考题：教材73页练习一第（4）题学生课后 独乂元成巩固、落实课题:共点力平衡条件的应用六、板书设计:、三力平衡问题的解题思路和方法。1、合成法;2、分解法;3、正交分解法。若点力下用平衡条件解题的思路与方法（正交分解法）A心。口1*/、八、策耳獭的期制艇她取平衡状态的进一步理解和对平衡条件的能儿。哧伊欲怖，学生学习了什么是共点力的平衡状态与平衡条件。那如何 （2）受力分析并回出示意图？一一 .一 的希丽转必珊时雳斯蹲赧植论正交分解法等）。难点是对正交分解法的理解与应用U希望通过学习解物体平衡问题的思路和方法_,培养学生规范灵活分析.，解决问题的能力。本节课的教学程序安排如下:1.知识回顾，引入新课：通过让全体学生共同参与小实验：让学生起立后站 在地上不动回答是平衡状态吗？让学生把文具盒放在书上不滑下让学生轻轻推书缓慢移动。让一部分学生站到过道上跳起来，在最高点时他们是不是也是处于平衡状态呢？然后回忆总结出物体处于平衡状态的条件。2教学过程：主要是通过教材第一个例题创设问题情景, 然后让学生自己来探究 : 三力平衡的解题思路与方法 - 合成法、分解法；为了探究多力平衡的解题思路与方法- 正交分解法, 精心设计了一个例题 , 起到了极佳的作用。同时又层层推进, 并通过教材上的例题 2 不但回顾了前面的解题方法而且又上升了一个层次即 : 对前面的解题思路加以了总结。教学中 , 学生很是活跃, 积极回答问题并上黑板板演。更可喜的是有学生还有创新的想法。如：有学生提出了用矢量三角形、正交分解的方法等等。3反思总结: 主要是引导学生自己来反思、总结。通过引导有学生能够积极主动地站起来对所讲的内容加以了总结, 而且总结得特别清楚、完整、重点突出, 以致把课堂推向了高潮。整个课堂教学进程顺利 ,学生活跃 , 能够积极主动地探究、思考问题。但是还存在不足：1在今后的教学中教师的主导作用还应该加强。物理课堂不仅要闪耀着智慧的光辉 ,更要体现人性的魅力。那我们要充分地相信学生,把课堂放心地交给学生 ,让他们成为课堂的主人。2板书设计不太合理。板书其实也是教学中的重要组成部分。本堂课为了给学生留下足够的空间 ,就忽略了自己板书的规范,今后要注意兼顾。总之 ,通过这次的赛课我是受益匪浅,让我更明确了自己在教学中存在的问题。在以后的工作中,我要不断改进,加强学习与反思,使自己进步更大更快。