3.5 共点力的平衡 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦共点力平衡条件及正交分解法应用，通过静止吊灯、匀速扶梯等生活实例导入，关联二力平衡与牛顿第一定律，搭建从受力分析到多力平衡的学习支架。 特色在于实验探究与生活应用融合，小组合作设计三力平衡实验培养科学探究能力，结合滑梯设计实例用正交分解法建构物理模型发展科学思维，联系斜拉桥等实际问题体现科学态度与责任。分层作业与问题链引导提升学生应用能力，为教师提供清晰教学流程与实践资源。

教学设计 课题 共点力的平衡 课型 新授课√ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□ 1.教学内容分析 本课是在学习了重力、弹力、摩擦力、力的合成与分解等基础知识之后的核心应用课，也是后续学习牛顿运动定律、分析复杂动力学问题的重要基石。共点力平衡是力学基础的重要延伸，核心概念包括平衡状态定义、合力为零条件及正交分解法，对应物理观念中的相互作用观与运动观。 2.学习者分析 学生学习了力的合成与分解、牛顿运动定律等基础知识，具备初步的受力分析能力。高中阶段学生抽象思维逐步发展，但在逻辑思维能力以及应用知识解决问题的能力方面有待提高，特别是对多力平衡、动态变化问题的分析有所欠缺，易产生畏难心理。本节重点是共点力平衡的条件即F合=0，难点在于正交分解法的应用、隔离法与整体法的选择及动态平衡中矢量三角形的构建，这些知识要求学生具备较强的逻辑推理和几何应用能力，需通过典型实例强化建模意识和解题规范性。 3.学习目标确定 1物理观念、知道什么是共点力。 2科学探究、在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡的条件：物体所受合力为0。 3科学态度与责任、会用共点力平衡的条件，分析生活和生产中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值。 4.学习重点难点 教学重点： 1、共点力平衡的条件及其应用； 2、正交分解法。 教学难点： 1、应用共点力平衡解析物理问题。 5.学习评价设计 1、通过课堂提问，了解课前预习情况，并评价对“平衡状态”和“平衡条件”概念的掌握情况。 2、通过课堂探究中例题的板演和解析，评价应用正交分解法解决问题的能力。 3、观察学生在小组探究讨论中的参与度、发言质量，评价其合作学习和沟通能力。 4、通过引导学生讨论“桥梁斜拉索”等实例，评价其将物理知识与技术社会联系起来的意识。 6.学习活动设计 教师活动 学生活动 环节一： 教师活动1 展示图片/视频：静止的吊灯、超市里的自动扶梯匀速向上运送顾客、马路上以恒定速度沿直线行驶的电动车、斜拉桥。这些物体虽然受到多个力的作用，但都没有发生速度变化，它们都处于一种稳定的运动状态。 问题1：日光灯受到哪些力的作用？这些力之间可能存在怎样的关系？ 问题2：这些物体分别处于怎样的运动状态？它们有什么共同点？（引出“平衡状态”） 问题3：如果两个力能使物体保持静止，它们需要满足什么条件？ 问题4：当物体受到三个或更多共点力作用时，如何判断它是否处于平衡状态？ 问题5：多个共点力作用下，合力为零是否意味着每个力都为零？ 学生活动1 1.观察现象，思考并回答问题 2.猜想：物体不受力或所受合力为零时，可能处于平衡状态。 活动意图说明：知识来源于生活，从生活实例出发，激活学生的学习兴趣和潜在知识，自然引出“平衡状态”。通过追问，激发认知冲突，引导学生从牛顿第一定律的角度进行猜想，为后续探究学习新知识做好铺垫。 环节二： 教师活动2 实验器材（铁架台、弹簧秤、细线、钩码、白纸、图钉）， 1、提出探究任务：“请设计实验，探究三个共点力平衡时，它们之间满足什么关系？” 2、关注学生是否规范作图（力的图示），并引导其思考如何验证“合力为零”。 学生活动2 1.小组合作，设计实验方案（如用三个弹簧秤互成角度拉一个结点，使其静止于O点）。 2.动手实验：记录三力的大小和方向，在白纸上按统一的标度作出三个力的图示。 3.分析论证：尝试用平行四边形定则，先将其中两个力合成，再看其与第三个力的关系。 活动意图说明：引导学生将复杂的实际问题简化为物理模型：一个结点在多个共点力作用下保持静止。让学生亲历探究过程，从实验现象中自主构建知识，深刻理解平衡条件。通过“如何验证合力为零”这一任务，将抽象的平衡条件转化为可操作的验证方案，培养学生的模型建构和科学探究能力。 环节三： 教师活动3 1.提出问题：对于三个以上的共点力，用平行四边形定则合成非常繁琐，有没有更普适、更简便的方法？ 2.引导回顾“力的分解”，引入正交分解法。 3.出示例题：在游乐场中，孩子们从滑梯上滑下时，滑得快慢与滑梯的高低有关。若滑梯太低，孩子可能滑不下来；若太高，又可能存在安全隐患。设计滑梯时，需要根据地面长度和材料摩擦情况确定合适的高度，使孩子能顺利滑下。 4.过程示范：受到重力G、滑梯的支持力FN和滑动摩擦力Ff。当匀速下滑时，三力合力为零，满足共点力平衡条件。建立坐标系（以平行和垂直斜面为佳）、进行正交分解、列出平衡方程（ΣFx=0,ΣFy=0）、求解。 5.强调方法要点：如何建系（让尽可能多的力落在坐标轴上）。 学生活动3 1.思考旧方法的局限性，产生学习新方法的需求。 2.回顾力的分解，理解正交分解法的思想。 3.跟随老师思路，分析斜面物体受力（重力、支持力、摩擦力）。 4.学习并模仿正交分解法的应用步骤，尝试独立列出平衡方程并理解其物理意义。 活动意图说明： 从特殊（三力平衡）到一般（多力平衡），自然引出正交分解法这一重要工具。通过典型的斜面模型进行示范，将抽象的数学方法与具体的物理问题相结合，突破教学难点。规范的板书有助于学生形成清晰的解题思路。 环节四： 教师活动4 1.当堂测评（生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其点被一水平绳 BO牵引，使悬绳 AO段和竖直方向成 θ 角。若悬吊物所受的重力为 G，则悬绳 AO和水平绳 BO 所受的拉力各等于多少？）。 2.引导学生回顾本节课的核心内容和研究方法。 学生活动4 1.独立或小组讨论完成练习，应用所学知识。 2.总结本节课所学：平衡状态、平衡条件（F合=0）、核心方法（正交分解法）以及探究过程。 活动意图说明： 通过当堂测评检测学习效果，促进知识内化。通过小结，帮助学生构建知识体系，突出物理思想和方法的提炼。 7.板书设计 共点力的平衡 一、平衡状态：静止或匀速直线运动→a=0 二、平衡条件： F合 = 0 三、应用方法：正交分解法 步骤：受力分析➡建立直角坐标系（建系原则）➡正交分解各力➡列平衡方程（ΣFx = 0 ΣFy = 0）➡求解方程 8.作业与拓展学习设计 （一）基础巩固 1.关于共点力的平衡，下列说法正确的是（ ） A.物体处于平衡状态时，一定静止 B.物体处于平衡状态时，所受合力一定为零 C.物体所受合力为零，一定处于平衡状态 D.物体处于平衡状态时，一定做匀速直线运动 2.下列物体中，处于平衡状态的是（ ） A.沿斜面加速下滑的木块 B.匀速转弯的汽车 C.静止在水平地面上的篮球 D.竖直上抛到达最高点的小球 3.质量为2kg的物体静止在水平地面上，受到竖直向上的拉力F=5N，求物体受到的支持力大小（g=10m/s²）。 4.重为10N的物体用轻绳悬挂在天花板上，用水平力F拉绳使绳与竖直方向成30°角，物体静止，求拉力F和绳的拉力T的大小（sin30°=0.5，cos30°=≈0.866）。 （二）能力提升 5.质量为m=4kg的木块静止在倾角θ=37°的斜面上，已知木块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5，g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：（1）木块受到的静摩擦力大小；（2）若用沿斜面向上的拉力F=10N拉木块，木块仍静止，此时静摩擦力大小和方向。 6.两个质量均为m=3kg的木块A和B叠放在水平地面上，用水平力F=12N拉B，A、B一起匀速运动，求：（1）A与B间的摩擦力f1；（2）B与地面间的动摩擦因数μ（g=10m/s²）。 7.如图所示，用轻绳AO、BO、CO悬挂一个重为G=200N的物体，AO水平，BO与竖直方向成60°角，CO竖直，求AO、BO、CO绳的拉力大小（忽略绳的重力）。 （三）拓展创新 8.某同学发现“用手托住书本，手指用力不同，书本的平衡状态不变”，请设计一个实验探究“手指位置对托力大小的影响”。要求：（1）写出实验目的；（2）列出实验器材；（3）简述实验步骤；（4）说明如何分析实验数据以得出结论（提示：将书本视为杠杆，同时处于平衡状态）。 9.特色学习资源分析、技术手段应用说明 实验器材：弹簧秤、钩码等，让学生获得直观感受。 10.教学反思与改进 1、本节课围绕"共点力平衡条件"展开教学，通过分析静止书本、匀速传送带等实例建立平衡状态概念，重点讲解正交分解法在滑梯设计和绳索拉力问题中的应用，并延伸探讨隔离法、整体法及动态平衡问题的处理方法。 2、本节课的内容看起来简单，实际上内容很多，共点力的平衡情况有很多种，我们以后讲受力分析，绝大多数都是共点力。解题方法中的正交分解法和合成法，需要注意区分两者的区别和联系。 3、共点力平衡在实际中的应用，是本节课教学的重点．对于不同类型的平衡问题，如何依据平衡条件进行分析，需要花大量的时间来做相应的练习。而且还要熟练三角函数和几何知识，才能应用正交分解法得心应手。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $