第3节 二力合成 二力平衡（教学设计）物理沪科版（五四学制）2024八年级上册

第3节 二力合成 二力平衡－教学设计 一、教材分析 本节内容是学生在学习“力的概念”“力的表示”等基础知识之后，对力的合成与平衡进行的第一次系统探究，既是对前面知识的深化，也是后续学习 “摩擦力”等内容的基础。 教材通过丹顶鹤单腿站立和神舟飞船返回舱匀速下降两个生动的情境切入，提出“二力合成”“二力平衡”两大核心问题；随后利用橡皮筋—力传感器装置及电动机—力传感器—钩码装置完成探究实验，引导学生得出同一直线上二力合成的规律、二力平衡条件以及物体合力为零的结论；最后借助“悬挂法找重心”和“练一练”巩固与拓展。 教材整体逻辑： 1. 情境引入 → 提出问题 1. 探究实验 → 发现规律 1. 应用举例 → 解决问题 1. 扩展活动 → 迁移运用 1. 练习评价 → 巩固提升 本教学设计严格依据教材流程，注重通过实验探究获取知识、通过情境问题发展学生的科学思维与责任意识。 二、教学目标 1. 物理观念 · 1.1 认识力是改变物体运动状态的原因，理解多个力可以用一个力等效替代的思想； · 1.2 建立“合力”“分力”与“力的平衡”的观念，认识合力为零时物体可能静止也可能做匀速直线运动。 1. 科学思维 · 2.1 通过实验探究学会“控制变量—比较分析—归纳概括”的科学思维方法； · 2.2 能运用向量思想在一维情形下分析二力合成与二力平衡； · 2.3 能用 （取决于方向）对生活与生产实例进行定量分析，并在讨论中进行逻辑推理与证据论证。 1. 科学探究 · 3.1 设计并完成“橡皮筋二力合成实验”和“钩码二力平衡实验”，体验实验方案拟定、测量记录、数据处理与结论表达的完整过程； · 3.2 能利用“悬挂法”自主确定不规则平板重心，领会模型迁移。 1. 科学态度与责任 · 4.1 形成尊重事实、实事求是的科学态度，体验“看似静止亦受力，合力为零即平衡”的辩证思想； · 4.2 关注国家一级保护动物丹顶鹤和航天事业，激发维护生态和强国科创的责任感； · 4.3 遵守实验安全规范，主动合作、分享，培养合作精神。 三、学情分析 八年级学生已掌握“力的概念、大小、方向、三要素及图示”基础，对“合力”“平衡”的形成缺乏系统研究。学生好奇心强、动手能力较好，但思维抽象水平有限，常混淆“相等力”与“平衡力”、认为“合力为零即无力作用”。因而应通过直观实验和形象比喻，让学生在感性体验中逐步上升到理性认识；同时设置层次化练习帮助不同基础的学生获得成就感。 四、教学重难点 1. 重点 · 1.1 同一直线上两个力合成的规律：方向相同则合力大小等于和，方向相反则合力大小等于差，合力方向与较大力方向相同； · 1.2 二力平衡的条件：大小相等、方向相反、作用在同一直线上。 1. 难点 · 2.1 正确认识“合力为零”与“运动状态不变”的关系； · 2.2 避免把“力的大小相等”简单等同于“必然平衡”或“必然静止”。 五、教学过程 （一）导入新课——情境站台，引发思考（5 min） 1. 多媒体呈现图 5-3-1：丹顶鹤单腿静止，提问： · “同学们，你们曾经尝试过单腿站立多久？为什么丹顶鹤能稳稳站住？” 1. 视频 15 秒：神舟飞船返回舱降落伞打开后匀速下降。提问： · “此时飞船受到哪些力？为什么不是越降越快或越降越慢？” 1. 板书并口述两大问题： · 什么是二力合成？ · 物体怎样才能保持静止或匀速直线运动？ · 学生思考 1 分钟后自由发言，教师不立即给出答案，引出“合力”“平衡力”的研究。 （二）新课讲授——探究、归纳、应用 1. 情境一：两只蚂蚁搬树叶（3 min） 教师展示图 5-3-2（a）（两只蚂蚁）与（b）（多人推车），提出等效替代的思想： “一个人也能搬动，同学们认为能否用一个‘等效’的力代替多人用力？这就是合力概念。” 板书：合力、分力、力的合成。并强调本节只研究“同一直线”情况。 2. 探究活动一：同向二力合成实验（10 min） （1）分组发放器材：支架、橡皮筋、两个 5 N 电子力传感器、一条细线、刻度尺。 （2）学生按图 5-3-3（a）安装，同向拉橡皮筋记录 与橡皮筋形变量 ；再用单个力传感器代替两传感器调节到同样形变，记录。 （3）小组讨论： 与 的关系？汇报现象：。 （4）教师引导归纳： “方向相同的二力合成： ，方向同分力。”板书并用向量箭头 示意。 3. 探究活动二：反向二力合成实验（8 min） 问题导入：教材“想一想”——如果 方向相反怎么办？ （1）学生改装装置，将一传感器固定端改为拉另一侧，使两力相反。 （2）重复测量形变 ，再用单传感器实验求。 （3）数据汇总：，方向与较大力一致。 （4）师生共同完成规律表述： “方向相反的二力： ，方向与较大力相同。” 板书公式，并提醒绝对值含义。 4. 例题讲解：教材示例——吊车吊物体（5 min） （1）课件展示题干与图 5-3-4。 （2）引导学生独立列式： ，方向向上。 （3）师生共评：当拉力等于重力时，，物体匀速或静止。 板书结果，强调“合力为零 ≠ 无力”。 5. 探究活动三：二力平衡实验（12 min） （1）展示装置图 5-3-6：电动机＋力传感器＋钩码。 （2）实验任务分三步： 1. 静止悬挂：测拉力 与钩码重力； 1. 匀速上升：重复测 ； 1. 匀速下降：再次测 。 （3）学生操作，教师巡视，确保匀速（可用视频光电门辅助）。 （4）课堂即时统计数据：三种情况下 均接近，方向相反，同一直线。 （5）教师用图示总结二力平衡条件： 。 板书并强调“匀速≠无力，合力=0”。 6. 拓展应用：悬挂法测重心（6 min） （1）教师演示木板 A 悬挂，画重垂线；再悬挂于 B 点交叉，指出交点 O 即重心。 （2）学生四人一组，按照教材图 5-3-9 对四块纸片操作。 （3）教师提问：圆形、长方形、等边三角形、圆环重心位置？ 学生归纳：“规则均匀物体重心在其几何对称中心，且不一定在物体上（圆环）”。 （4）对接日常：挂画要打钉在重心正下方才能水平；举哑铃需握在重心处更省力。 （三）课堂练习（10 min） 1. 练一练第 1 题： · 合力 ，与“成年人独自提起”方向同。 1. 第 2 题小组抢答： · ，方向向右。 1. 第 3 题学生在作图纸上完成受力图，教师投影点评： 向下，阻力 向上，相等。 1. 第 5 题讨论： · 甲错：大小相等但方向可能同向，不必平衡； · 乙对：平衡必满足“大小相等、方向相反、同一直线”。 六、课堂小结（3 min） 教师利用思维导图带领学生回顾： 1. 合力与分力——等效替代思想； 1. 同一直线二力合成规律： · ① 同向： ，方向同 ② 反向： ，方向随大力 1. 合力为零对应静止或匀速直线运动； 1. 悬挂法测重心的原理。 七、板书设计 5章3节 二力合成　二力平衡 1. 合力、分力、等效替代 1. 同一直线二力合成 · ① 同向： ，方向同② 反向： ，方向随大力 1. 二力平衡条件 · ，方向相反，作用线同 → · 应用：丹顶鹤站立、返回舱匀速下降、杯子静止 1. 悬挂法测重心：重垂线交点为重心 八、作业布置 1. 基础巩固 · （1）课本练习第 1～4 题完成在笔记本。 · （2）利用尺子和圆规证明课本图 5-3-9（d）圆环重心不在物体上，将探究记录拍照上传。 1. 拓展提升 · 设计一个生活实例，拍摄短视频说明物体在二力平衡下“静止或匀速”的现象，要求包含受力分析图并口述原理。 1. 实践创新 · 家庭实验：“牙刷平衡术”：用线把牙刷悬于桌边，尝试多次找到平衡点并解释其与重心的关系。 九、教学反思 2 学科网（北京）股份有限公司 $$