2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 有固定转动轴物体的平衡 第一课时 3.doc

2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 有固定转动轴物体的平衡 第一课时 3教学目标一、知识目标1.知道什么是转动轴和有固定转动轴的物体的平衡状态.2.掌握力臂的概念，会计算力矩.3.理解有固定转动轴的物体的平衡条件.二、能力目标通过有固定转动轴的物体的平衡条件的得出过程，培养学生的概括能力和分析推理能力.三、德育目标培养学生研究物理问题的能力和兴趣，了解科学方法在物理研究中的应用.教学重点1.转动平衡状态，力矩的概念.2.有固定转动轴的物体的平衡条件.教学难点力臂和力矩的概念.教学方法实验法、归纳法、讲授法、分层教学法.教学用具投影仪、力矩盘、钩码、弹簧秤.课时安排1课时教学过程投影本节课学习目标1.了解转动平衡的概念.2.理解力臂和力矩的概念.3.理解有固定转动轴的物体的平衡条件.学习目标完成过程一、导入新课CAI课件模拟物体转动实例，学生观察、思考用手开门用扳手拧螺丝用撬棒撬石块等学生活动设计讨论归纳.师生互动归纳：物体在转动力的作用效果设问引入：这类转动问题在初中已学过，并不仅仅由力来决定转动效果，那到底跟什么因素有关呢？二、新课教学1.转动轴CAI课件展示门的转动，车轮的转动，电动机的转动.问题思考：画面上的各物体都在转动，那么物体上的各点的运动轨迹是什么？学生讨论可得：轨迹是圆周，做圆周运动.问题思考：圆周的中心是一个吗？有什么特点？结合实例师生互动分析结论：圆周的中心在同一直线上.知识点认知这条直线叫做转动轴.思考题：研究物体的转动时，物体能否当作质点看待？教学设计目的是让A层次的同学对转动轴有深入的认识.2.转动平衡设问：有固定转动轴的物体一定会转动吗？师生结合实例分析有固定转动轴的物体可能静止，可能匀速转动，还可能变速转动.指导学生阅读P74第一段概念：一个有固定转动轴的物体，在力的作用下，如果保持静止或匀速转动转动平衡分析“关键之处”物体要有固定转动轴受到力的作用保持“持续”3.力臂设问：有固定转动轴的物体转动时，转动效果由哪些因素决定呢？学生活动设计结合已有知识猜想，先记下自己的猜想结果.演示实验情景1：推门时，在离转轴较远的地方推，用比较小的力就能把门推开；在离转轴不远的地方推，用较大的力才能把门推开.情景2：用手直接拧螺帽，拧不太紧，但是用扳手来拧，很容易就拧紧了.针对实例结合已有知识体系师生共析结论：力对物体的转动作用效果不仅与力的大小有关，还和力到转动轴的距离有关.力越大，力到转动轴的距离越大，力对物体的转动作用就越大.过渡引导为了反映转动效果与力到转动轴的距离有关，要引入一个新的物理量力臂.定义：从转动轴到力的作用线的距离.强调到力的作用线距离垂线思考题：力臂的大小由哪些因素决定？引入力臂的概念有什么意义？学生活动设计A.讨论解释B、C.师生共析，给出提示：从力的作用点和力的方向考虑.结论力臂的大小是由力的作用点和力的方向共同决定的；力臂概念的引入，实际上是把力的三要素中的力的作用点和力的方向这两个因素归合为一个因素.例：画出图中F1和F2的力臂教师介绍找出力臂的“口诀”一轴二线三垂直解释：第一步：找到转动轴第二步：找到画出力的作用线第三步：从转动轴到力的作用线作垂线，转轴和垂足之间的距离就是力臂.3.力矩设问：力的转动效果既跟力F的大小有关，又跟力臂L的大小有关.为此引入一个新的物理量力矩.（1）定义：力F和力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩，符号为M.(2)公式：M=FL(3)意义：描述力对物体的转动效果（4）单位：牛米（Nm)(5)正负：力矩可以使物体向不同的方向转动.规定：使物体向逆时针方向转动的力矩为正力矩；使物体向顺时针方向转动的力矩为负力矩.思考题：在什么情况下，力对物体转动没有效果.学生活动设计简单讨论验证归纳.F=0L=0例：如右图，质量为m的均匀直棒OA可绕墙上绞点O自由转动，在A端悬挂一质量为m的物体，棒在细绳AB的作用下处于水平静止状态.已知棒长为l，AB与棒的夹角为，则作用于棒上的四个力的力矩分别为多少？学生活动设计独立写出结果.投影结果MG=mgl Mm=-mglMF=-Flsin M0=0思考题：力矩的正、负表示方向吗？学生讨论，教师强调力矩的正负不表力矩的方向，只说明转动效果.4.力矩的平衡多媒体课件出示下图在一力矩盘上作用三个力矩，分别是F1、F2、F3的力矩.1.这三个力的力矩大小如何求解？2.这三个力矩分别是正力矩还是负力矩？教学设计同学独立作答师生互动分析归纳1.要求三个力的力矩，可以先找到三个力的力臂L1、L2、L3，再据M=FL分别求出它们的力矩.2.判定力矩方向的方法：先假设其余的力全消失，只剩下要判定的那个力矩，如果在该力矩作用下，物体逆时针转，则该力矩为正；如果物体顺时针转，则该力矩为负.据此判定：F1的力矩为正，F2、F3的力矩为负问如果上图中的力矩盘处于静止状态时，这三个力的力矩满足什么关系呢？学生每两人一组，按图组装，研究这三个力矩在力矩盘静止时的关系教师巡回指导学生汇报实验结果当力矩盘处于平衡状态时，作用在力矩盘上的三个力的力矩满足下述关系：M1=M2+M3或M1+M2+M3=0教师总结并板书有固定转动轴的物体的平衡条件是：使物体向顺时针方向转动的力矩之和等于使物体向逆时针方向转动的力矩之和.即：M1=M2+M3或者：有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和等于零.即：M1+M2+M3=0（注意：规定使物体向逆时针方向转动的力矩为正，反之为负）强化训练如图所示，一根均匀直棒OA可绕轴O转动，用水平力F=10 N作用在棒的A端时直棒静止在与竖直方向成30角的位置，直棒有多重？学生求解本题教师用投影仪展示正确的解题过程解：设直棒的长度为l，由力矩平衡条件有：Flcos30= sin30 G=34.6 N三、小结学生活动设计结合给出的小结提纲.投影本节提纲1.本节学习了几个新的物理量？其意义是什么？如何确定其大小？2.归纳一些典型的转动平衡问题？3.试写出力矩平衡条件的几种表达形式.四、作业1.课后作业：练习二1、22.复习初中相关知识，温习该节内容.3.预习第四节.4.思考题：在用力矩平衡条件解题时，为什么不考虑通过转动轴的力的力矩作用.五、板书设计