3.6 共点力的平衡条件及其应用 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

《共点力的平衡条件及其应用》教学设计 【课题】共点力的平衡条件及其应用 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第三章第六节 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 共点力平衡条件及其应用的内容主要为共点力平衡条件以及应用，涉及共点力的概念、平衡状态、力的合成及分解及数学运算知识等综合知识的应用，是高中阶段动力学的基础，是连接运动和力的重要环节，并且是之后运动和力、机械能守恒、电磁学的学习的基础，起到承上启下的作用。 2. 课程标准对本节的要求 内容要求：能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。 教学提示：教学中应根据本模块所学物理模型的特点，联系生产生活实际，从多个角度创设情境，提出与物理学有关的问题，引导学生讨论，让学生体会建构物理模型的必要性及方法等。 学业要求：能对物体的受力和运动情况进行分析，得出结论。能从物理学的运动与相互作用的视角分析自然与生活中的有关简单问题。 3. 教材内容安排 共点力平衡是生活中既常见又重要的一个问题，前面学习了力的合成，正交分解法，这些正是解决共点力物体平衡问题的基本思路和方法，这一节主要用前面所学的知识和方法解决实际生活问题，教材由浅入深地安排了两道例题，一方面使得学生加深了对平衡条件的理解，一方面对训练学生的思维有着重要的作用。 4. 教材的特点 教材通过分析自然界和生活中的平衡现象，引入物体受共点力平衡情况。再通过之前力的合成与分解知识，得到共点力平衡条件。通过本节课的学习，学生可以用共点力平衡条件分析生产生后中的问题，使学生认识到物理与生活密切相关，提高学生应用物理知识解决实际问题的意识。 5. 对教材的处理 （1）重新梳理知识的逻辑线索。 按照“平衡状态判断→二力平衡条件回顾→探究三力平衡的条件→三力平衡条件在生活中的应用→四力平衡条件在生活中的应用→思考简单的动态平衡”来展开课程，凸显了本节课的整体性和逻辑性。 （2）适当补充、完善和删减教学内容。 第一，教材好的地方就是选用的例题可以帮助学生建立模型，非常适合学生学习，但是作为一节规律应用的章节，没有具体的情景的应用，学生无法与生活实际进行联系，达不到应用的目的。所以本节课设计了一个应用场景的解决来补充，利用教材的例题建立的模型来解决生活中遇到的问题，让学生通过设计野外风力测量方案来理解模型的应用，让学生学会应用知识解决问题。 第二，教材的例题只分析了物体受三个共点力的平衡条件的应用，但是生活中很多的运动物体都是受四个力的，有必要增加四个共点力的平衡条件的应用。本节课的教学设计以生活中搬运行李的实际例子，让学生分析了斜向下推、斜向上拉同样的箱子做匀速直线运动的手臂作用力和地面的压力，让学生知道了知识在生活中的应用，学会了利用物理知识和规律来探索提高劳动效率的方法。最后引出多个力的平衡条件的应用，教会学生利用已学知识应对未知的问题。 第三， 本节课在教材的基础上进行了提升拓展，增加了简单动态平衡问题的思考，为学生处理复杂问题做好铺垫。 （3）开发直观教学辅助资源，充实教材的内容。 充分利用图片资源和多媒体课件辅助教学：将课本静态的图片转化成动画，使得物理过程更加清晰，问题更加形象具体。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 学生在之前已经学习了力的合成与分解的概念，有平衡状态等知识储备，能够意识到物体何时处于平衡状态，并且可以结合力的合成和分解的知识分析问题。 2. 学生的心理特点 高一的学生对物理有着较强的兴趣，他们已经不满足于单纯的观察实验现象，逐渐希望能通过自己的思考来理解和解释现象产生的原因，并自己总结出其中的规律。所以在教学中，应发挥探究实验的作用，结合生活实际模型，激发学生的认知兴趣，充分调动学生学习的积极性和自主性。 3. 学生的认识特点及困难 学生在对共点力的平衡条件进行应用时，将实际问题转化为物理模型是较为困难的，需要教师引导学生理清思路，建立模型，及时归纳总结。 【教学目标】 1. 物理观念 认识共点力平衡现象与条件，掌握解决共点力平衡问题的方法。 2. 科学思维 用生活情景引入课题，通过实验探究共点力的平衡条件，根据共点力平衡条件解决实际问题。 3. 科学探究 实验中通过轻质小环，三根细绳，三个弹簧测力计探究共点力平衡的条件，轻质小环可以忽略重力带来的影响，同时，实验中所需要的器材容易获得，方便操作。 4. 科学态度与责任 通过共点力平衡条件的探究，并用平衡条件解决实际问题，使得学生认识到物理与生活息息相关，同时也服务于生活。 【教学重点】 共点力的平衡条件及应用。 【教学难点】 应用共点力平衡条件解决实际问题。 【教学策略设计】 本节课始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，以问题为导向，通过教师创设物理情境和有效的设问引导、实验探究，让学生经历物理知识的构建过程，达成教学目标。 1. 教学组织形式 本节课引导学生自主进行实验探究，得出共点力平衡的条件。采取如下步骤：提出方案——实验探究——理论验证——解决问题。在此过程中，充分体现以教师为主导、学生为主体的新课程理念，激发学生自主学习，培养其动手、独立思考的能力，培养其形成严谨认真、实事求是的科学态度。在此过程中注重物理学科本质的体现，培养学生科学探究能力。 2. 教学方法 讲授法、讨论法、探究实验法 3. 学法指导 在学法指导上，让学生注意提出问题、推理论证，让学生完成探究实验时多思考，多动手，使学生在获取知识的过程中，领会物理学的研究方法，同时渗透协作精神、探索精神等科学态度与责任的教育。 4. 教学媒体设计 以多媒体课件为载体，利用图像、模型、实验器材，让学生从二力平衡的平衡条件出发，设计探究三力平衡的条件，帮助学生更深刻的认识共点力的平衡条件，经历共点力的平衡条件的应用，掌握其应用思路和方法。 【教学流程图】 ( 建立平衡观念 培养观察能力 ) ( 通过观察图片了解本节课所学知识 ) ( 情景导入 ) ( 培养物理观念 培养科学思维 ) ( 规律探究 ) ( 了解共点力的平衡 ) ( 通过科学探究培养科学思维、责任 ) ( 通过实验探究三个共点力的平衡条件 ) ( 培养科学态度与责任 ) ( 三个共点力的平衡条件的应用 ) ( 通过拓展培养科学态度与责任 ) ( 四力共点力的平衡条件的应用 ) ( 应用拓展 ) 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 学生学习活动 教师活动 设计意图 【情景导入】 高耸的岩石，婀娜多姿的平衡鸟，平衡木上的运动员，它们都受到多个力的作用且处于平衡状态。我们这节课来探究这一问题。 观察 思考 观察教师播放的图片。 思考1：静止的石头和静止的运动员处于什么状态？ 回答：平衡状态，包括静止和匀速直线运动 思考2：静止的石头和静止的运动员所受的力有什么共同点呢？物体平衡的条件是什么呢？ 提问1：静止的石头和静止的运动员处于什么状态？ 对图片中的物体进行受力分析，回顾重力、弹力和摩檫力的知识。 提问2：静止的石头和静止的运动员所受的力有什么共同点呢？物体平衡的条件是什么呢？ 利用生活实例导入，激发学生的学习兴趣。 通过提问引发学生思考，让学生带着问题进入课堂。 【规律探究】 探究点一 共点力的平衡 共点力的平衡：如果一个物体受到共点力且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡。 知识回顾： 二力平衡：物体受两个力作用时，只要两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上则这两个力合力为零，物体处于二力平衡状态。 小组合作：联系生活，阅读教材第88页，交流与讨论问题。 思考：什么是共点力 结论：作用在同一点或者作用力的作用线经过同一点的几个力是共点力。 回顾：二力平衡的条件： 两个力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上 思考与理解： 做自由落体运动的物体开始运动时，这一瞬间的速度为零，但这一状态不能“保持”，因而不属于平衡状态。 提出问题： 什么是共点力，如何理解共点力的平衡？ 归纳小结： （1）共点力：几个力都作用在物体的同一点,或它们的作用线相交于同一点,这几个力便叫做“共点力”。 （2） 平衡状态： ①保持静止状态；②保持匀速直线运动状态。 （3）对平衡状态的理解：“保持”某状态与“瞬时”某状态的区别，例如：做自由落体运动的物体开始运动时，这一瞬间的速度为零，但这一状态不能“保持”，因而不属于平衡状态。 通过学生分析问题，判断学生对共点力平衡条件的理解是否准确。 探究点二 探究共点力的平衡条件 共点力的平衡条件：物体所受的合力为零。 头脑风暴：利用二力平衡的知识，解决问题：如果物体受到三个不同在一条直线上的共点力，如何才能保持平衡呢？ 解决方案：利用力的合成解决问题，物体受三个共点力，将其中的两个力进行合成，则物体就仅受两个力的作用，如果满足二力平衡，则能保持平衡状态。 小组合作：小组成员利用所给的实验器材探究共点力的平衡条件。 四人合作，用三个测力计拉住小环O，使小环保持静止，如图所示，记下三个测力计的拉力的方向及大小，用力的图示法在纸上表示出各个力，请先研究其中某两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出三个共点力平衡时满足的条件。 提出问题：如果物体受到三个不同在一条直线上的共点力，如何才能保持平衡呢？ 归纳小结： 共点力的平衡条件：物体所受的合力为零。 在学生实验探究过程中，通过观察学生实验、表达及交流情况，判断学生是否可以运用科学方法进行实验探究。 在实验探究和问题及解决时给学生足够的时间思考和讨论，增强学生分析解决问题的能力。 探究点三 共点力平衡条件的应用 例题1：在图中，小球重3N，光滑斜面的倾角为。求斜面及竖直放置的挡板对小球作用力的大小。 例题2：在科学研究中，人们利用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示，仪器中有一根轻质金属丝，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。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力的大小。那么，风力的大小跟小球质量、偏角之间有什么关系？ 小组合作：小组成员联系所学知识，交流与讨论上述问题。 完成例题，理解力的合成法和正交分解法的应用。 知识联系生活： 根据例题2，设计一个解决方案：如果在野外，如何测量水平风力的大小？ 得出结论：用绳子悬挂一个已知重力的物体，使物体在水平的风力作用下保持静止，测量绳子和竖直方向的夹角，则可以计算风力的大小。 提出问题：如何解决共点力平衡问题？ 归纳小结： 解决共点力平衡问题的关键是对物体进行受力分析，根据共点力的平衡条件，运用力的合成与分解或正交分解法解决。 注重归纳：在中学物理课程的学习中，物理规律的应用是一大难点，也是学生们比较头疼的地方。在讲解两道例题的过程中，注重引导物理模型的构建；讲解完毕之后，对例题的解题思路进行归纳总结，促进学生科学思维能力的发展。 【拓展应用】 四力及以上静态平衡 应用拓展1.顺德某学校开学前学生搬行李到宿舍，置于水平地面上的木箱重G=680N，木箱与地面之间的动摩擦因数μ=0.2。一个人用与水平方向成37°向下的力F推木箱，木箱做匀速直线运动。求推力F和地面对木箱的支持力FN的大小。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8） 应用拓展2.顺德某学校开学前学生搬行李到宿舍，置于水平地面上的木箱重G=680N，木箱与地面之间的动摩擦因数μ=0.2。一个人用与水平方向成37°向上的力F拉木箱，木箱向右做匀速直线运动。求推力F和地面对木箱的支持力FN的大小。（已知sin37°=0.6， cos37°=0.8） 完成例题。 进一步理解共点力平衡的条件：合外力为零。 知识联系生活： 同样重的箱子，在同样的地面上匀速运动，使用不同方向的力来搬运箱子，哪种方式更省力呢？ 解题得出结论： 使用斜上拉的方式更加省力。 点评、引导。 引导学生将共点力平衡的条件应用到多个力的情形。 通过生活的例子，让学生体会知识在生活中的应用，培养学生的科学态度。 在本节课的学习中教师与学生共同完成对知识网络的构建，不是教师总结完再灌输给学生，而是让学生和教师共同完成，或者尝试让学生自主探究。这样做不仅锻炼了学生的能力，而且使学生记忆深刻。 【课后作业】 如果物体的受力状态缓慢发生变化，但在变化过程中，每一个状态均可视为平衡状态，此时该怎么处理呢？ 动态平衡：指物体的受力状态缓慢发生变化，但在变化过程中，每一个状态均可视为平衡状态 课后思考：物体的受力状态缓慢发生变化，但在变化过程中，每一个状态均可视为平衡状态，此时该怎么处理呢？ 提问：如果物体的受力状态缓慢发生变化，但在变化过程中，每一个状态均可视为平衡状态，此时该怎么处理呢？ 【课堂小结】 1．共点力平衡的条件 2．共点力平衡条件的应用 讨论后进行小结，可以列举课堂中出现的问题 引导学生进行小结。 通过学生对本节课知识点进行总结，判断学生是否掌握共点力的平衡条件及其应用。 【板书设计】 ( § 3. 6 共点力平衡的条件及其应用 一、 共点力作用下物体的平衡状态 （ 1 ） 共点力 （ 2 ） 平衡状态：匀速直线运动、静止 二、共点力作用下物体的平衡条件 在共点力作用下物体平衡的条件是合力为零 三、解决问题的常用方法：合成法、正交分解法 ) 9 第5页 学科网（北京）股份有限公司 $