《共點力的平衡》教學設計1．課標解析“共點力的平衡”是人教版必修1的內容，是高中物理培養運動與相互作用觀念的里程碑。普通高中物理課程標準中“相互作用與運動定律”的內容標準寫道：“通過實驗，了解力的合成與分解，知道矢量和標量。能用共點力的平衡條件分析生產生活中的問題”?！巴ㄟ^實驗，了解力的合成與分解”是指了解合力與分力的概念以及力的合成與分解的平行四邊形定則。學生能用平行四邊形定則把兩個已知力合成為一個合力或者把一個已知力分解為兩個分力就可以了，不要求用它來求解現實情境中復雜的受力問題。現實情境中的受力計算，應該是學習共點力平衡時解決的問題。把矢量的含義放在這里提出，旨在突出矢量加減的法則，讓學生認識到物理量的加減是否應用平行四邊形定則是判別矢量的重要標志。2．教材分析共點力平衡是在初中二力平衡基礎上得出的，是二力平衡的進一步拓展和延伸，它是特殊條件（合力為0）下的特殊運動（加速度為0）。一般物體的平衡問題相對復雜，高中階段只限于討論共點力作用下物體的平衡條件，并用共點力平衡的條件分析日常生活中的實際問題，而且要在分析過程中，培養學生科學規范的探究能力、認真嚴謹的思維習慣、實事求是的科學態度，以促進學生運動與相互作用觀念的形成，為后續學習“物體所受合力不為0時，運動狀態如何變化”奠定基礎。3．學情分析學生在初中已經學過平衡狀態和二力平衡的條件，平衡狀態為“保持靜止或勻速直線運動”，二力平衡的條件表述為“作用在一個物體上的兩個力大小相等、方向相反，并且在同一條直線上”。但初中不涉及共點力的概念，也不知道共點力平衡的條件，更不會用共點力平衡的條件分析解決生產生活中的實際問題。而運用共點力平衡的條件解決物體受力問題的思路是一個在高中物理中具有普遍意義的重要思路，普遍適用于力、電和熱等問題的分析。4．教學目標（1）知道什么是共點力。（2）在二力平衡的基礎上，經過實驗探究和科學推理，得出共點力平衡的條件為：物體所受合力為零。（3）會用共點力平衡的條件，分析生活中的實際問題，體會物理學知識的實際應用價值。5．教學重難點（1）教學重點：共點力平衡的條件及應用。（2）教學難點：勻速直線運動時共點力平衡的條件。6．教學媒體與實驗器材多媒體投影系統，手機（希沃授課助手），視頻、圖片若干；支架、滑輪、細線、細棒、PVC板；每組學生實驗包括：木板、白紙、圖釘、細線、平板測力計3只、尺子一套；自制傳送裝置、白板、平板測力計3只；10g鉤碼一盒等。7．教學方法演示法，講授法，談話法，討論法，實驗法，練習法。8．教學過程一、悟空逃不出掌心，引出平衡概念視頻1：悟空逃不出掌心,被壓五指山下。師：大家記不記得《西游記》中的這個場景？當年悟空沒能逃出佛祖的掌心，被壓在了五指山下。是不是因為當時逃跑的方向不對？我們讓他再來逃逃看。情境1：先放背景，再放支架，如右圖所示。師：這是如來佛祖的手掌，現在的悟空被困掌心位置。如果悟空向下跑，能不能逃出掌心？全班：不會。（引發思考，學生不一定要回答）師：（下拉悟空，松手）回到了掌心位置。師：向上跑，能不能逃出來？師：（向上拉，松手）又回到了掌心。師：再往兩邊逃逃看。（向左拉，松手）往左？（向右拉，松手）往右？師：無論它往哪個方向跑，始終逃不出掌心位置。請同學們根據所學知識，思考一下悟空為何逃不出掌心？請2～3位學生談談自己的看法，只要能涉及“靜止”“力”“平衡”等概念即可）師：剛才兩位同學提到了平衡狀態和受力平衡，這就是今天我們主要研究的問題。二、探究1．共點力與非共點力師：悟空靜止在掌心位置時受到三個力的作用，下面我們用三個拉力拉這塊板，觀察拉力方向間有什么關系？演示1：請三位同學幫忙演示，左右兩位同學豎直向上拉繩子，中間的同學豎直向下拉繩子。演示2：左右兩位同學的手往兩邊拉一點，待學生回答后，每人一根木棒把各自的拉力反向延長。師：幾個力如果沒有作用在同一點，而且它們的延長線也不能相交于一點，這樣的力叫做“非共點力”。如果幾個力作用在同一點，或它們的作用線相交于同一點，這樣的力叫做“共點力”。師：下列圖中的物體在幾個力的作用下處于平衡狀態，請問四幅圖中哪些是“共點力”的平衡，哪些是“非共點力”的平衡。請一位同學判斷“共點力”與“非共點力”，再請另一位同學進行評價并說明依據。師：今天我們要討論的是共點力作用下的平衡?！鍟汗颤c力的平衡2．平衡狀態師：生活中，物體在共點力作用下處于平衡狀態的例子非常多圖片1：木偶靜坐于桌面上。師：木偶靜止在桌面上，處于平衡狀態，。視頻1：盒子隨傳送帶做勻速直線運動。師：盒子隨傳送帶做勻速直線運動，也處于平衡狀態。結論1：物體的平衡狀態包括靜止和勻速直線運動?！鍟籂顟B：靜止、勻速直線運動3．平衡條件——20min（1）二力平衡師：要使物體處于平衡狀態，它受到的力需要滿足什么條件？這個木偶靜止在桌面上時受到哪些力的作用？你認為這兩個共點力大小、方向滿足什么條件？它們的合力為多大？結論2：二力平衡，合力為零。（2）三力平衡師：倘若在結點位置再加一個力，使其在三個共點力的作用下保持靜止，你認為這三個力的合力為多大？師：接下來大家相互討論一下，設計一個方案，來求這三個共點力的合力。師：根據這位同學的方案，在具體操作過程中，還需要關注以下問題：如何獲得三個力的大小？如何確定三個力的方向？以及如何保證這三個力作用在同一點上？方案設計較為困難，經過討論后請一位學生回答，再由其他同學進行補充。師：接下來大家按剛才兩位同學的方案，結合屏幕中所示的器材，通過實驗探究靜止時三個共點力的合力。學生實驗1：利用桌上的器材，分組探究靜止時三個共點力的合力。巡視、指導學生實驗，拍攝記錄學生在實驗過程中存在的問題及做得比較好的幾組實驗成果，并用希沃軟件將拍得的照片上傳到電腦屏幕，并請幾個學生進行評價、分析。師：在誤差允許的范圍內，F1與F2的合力與F3大小相等、方向相反，合力為零，說明這三個共點力的合力為零。結論3：三力平衡，合力為零。（3）勻速直線運動狀態下的平衡師：剛才我們研究了靜止時共點力的合力，下面我們來看一下勻速直線運動時共點力的合力。演示3：將箱子置于傳送裝置上，啟動開關。師：這是一臺傳送裝置，打開開關，物體在傳送帶上勻速運動，轉動旋鈕，可以調節速度。師：通過剛才的實驗我們知道靜止時這三個共點力的合力為零，那你認為勻速直線運動時它們的合力為多大？但在運動時，無法像剛才那樣作圖求合力，請你設計一個方案，求勻速直線運動時三個共點力的合力。大家先相互討論一下。引導學生回答勻速直線運動時三只彈簧測力計拉力的大小、方向以及結點位置與靜止時相同。用紅筆標出拉力的大小和方向，用藍色標簽標注結點位置。用希沃軟件將手機與電腦屏幕同屏，與學生一起讀出靜止時三個共點力的大小，并觀察拉力方向及結點位置。打開開關，使傳送裝置勻速運動，學生觀察讀數大小、拉力方向及結點位置是否發生變化。轉動旋鈕，使白板隨傳送帶以更大速度勻速運行，再次觀察讀數大小、拉力方向及結點位置是否發生變化。結論4：勻速直線運動時，三個共點力的合力為零。（4）四力、多力平衡師：如果物體在四個共點力的作用下保持平衡狀態，合力為多大？該怎么求？引導學生回答，通過力的合成，把四力平衡的問題轉化為三力平衡，再轉化為二力平衡，求得合力為零。師：倘若N個力作用在同一點，使物體保持平衡狀態，求合力的方法一樣不一樣？結論5：物體在多力作用下處于平衡狀態時，合力為零。結論6：物體在共點力作用下保持平衡時，無論是靜止還是勻速直線運動，不管受到多少個力，最終的合力為零。結論7：共點力的平衡條件是合力為零?！鍟簵l件：F合=0三、應用——10min師：下面我們再來研究悟空被困掌心的問題。問題1：已知這三塊板的質量均為30g，則悟空受到的兩個拉力F1、F2之間的夾角α為多大？擺放背景。引導學生作圖分析。問題2：有一盒質量均為10g的鉤碼，試著在某塊板或某幾塊板下面掛上若干鉤碼，使這個120度角變為直角。請學生親自操作，并用尺子進行驗證。問題