3.6 共点力作用下物体的平衡 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

课程名称

共点力作用下物体的平衡

选用教材

高中物理教科版必修一

教学章节

第三章第六节

授课对象

高一学生

授课类型

新授课

授课学时

1课时（45分钟）

一、教学内容分析

本节课是相互作用章节收尾核心应用课，整合前面合力、分力、平行四边形定则、正交分解全部知识；先借助书本、弹簧小球、吊环、奇石、匀速汽车多种静止、匀速直线运动实例，界定平衡状态与共点力平衡核心条件：物体所受合外力等于零；以走钢丝杂技演员为活动载体，建立直角坐标系正交分解，推导水平、竖直两个方向分力合力均为零的分条件；设置两类典型例题：斜面上静置物体、三角支架悬挂重物，规范受力分析、建立坐标轴、分解力、列平衡等式完整解题流程；配套拖拽箱子、斜坡推货、风力测量仪器等生活化习题，把平衡条件落地到生活、基建、交通各类场景，形成完整受力分析解题体系，为牛顿运动定律铺垫计算基础。

二、学情分析

1. 知识基础

学生已经熟练掌握重力、弹力、摩擦力三类基础力，会判断共点力，熟练运用平行四边形定则、正交分解作图计算；能识别静止、匀速直线运动两种平衡运动形式，但不知道两种运动背后统一的力学条件；不会自主按步骤完整完成受力分析，经常遗漏接触面弹力、摩擦力；正交分解后不会利用平衡条件列等式求解未知力。

2. 能力基础

学生具备基础作图、力的分解计算能力，但拿到综合场景不会按顺序逐个找出全部受力；建立坐标轴时不会优先选择平行、垂直运动面简化计算；处理三角支架、斜面复合受力题型时，容易混淆拉力、支持力方向；多力平衡题型中不会利用 “多个力合力为零，任意一个力与其余所有力合力等大反向” 推论。

3. 思维基础

学生存在多处典型认知误区：只有静止物体才是平衡状态，匀速运动物体合力不为零；平衡条件仅适用于两个力，多力无法使用正交分解；斜面上物体重力直接等于斜面支持力；三角支架中硬杆受力一定是拉力；正交分解后只需要一个方向合力为零就能平衡。

三、教学目标

1. 物理观念

建立共点力平衡完整物理观念：静止、匀速直线运动均属于平衡状态；共点力平衡核心条件是物体全部外力的合力等于零；正交分解后，水平、竖直任意垂直坐标轴上两分力各自合力都等于零；任意一个分力与其余所有力的合力大小相等、方向相反；斜面、三角支架、匀速运动物体都能依靠平衡条件求解未知弹力、摩擦力。

2. 科学思维

依托多类平衡实景示意图建立生活运动抽象建模思维；借助走钢丝杂技受力坐标图建立正交分解定量运算思维；利用斜面静置物体例题图建立斜面受力标准化解题思维；结合三角悬挂结构实景简化图建立桁架结构等效简化思维，实现生活平衡现象归类、正交坐标系拆分、斜面规范解题、建筑桁架简化运算完整链条思维训练。

3. 科学探究

观察书本、匀速汽车、吊环等实景，归纳平衡运动两种类型；分析走钢丝演员三力平衡，建立坐标系分解力，推导两坐标轴分力平衡；分步拆解斜面、三角支架两类典型例题，梳理受力分析完整步骤；自主完成

拖拽箱子、斜坡运货平衡计算题；完整经历 “生活平衡现象归类→平衡条件推导→正交分解分条件验证→典型模型规范解题” 标准化探究流程。

4. 科学态度与责任

走钢丝杂技、房屋悬挑支架、桥梁三角桁架、货车斜坡装卸全部依靠共点力平衡原理设计；正交分解标准化解题流程规范工程受力测算；严谨按顺序逐个分析受力，不遗漏、不虚构力；平衡条件广泛用于建筑、交通、体育安全测算，体会力学规律保障生产生活安全的实用价值。

四、教学重难点

重点

平衡状态界定，共点力平衡核心条件：合外力等于零，正交分解两分方向合力均为零

受力分析完整规范步骤，斜面、三角支架两类经典平衡模型解题流程

利用平衡条件结合正交分解求解未知支持力、摩擦力、钢索拉力

难点

匀速直线运动与静止状态统一平衡条件的理解，纠正 “运动物体合力不为零” 误区

三角支架轻质硬杆受力方向判断，区分杆的支持力、钢索拉力

多力场景完整受力分析，不遗漏微小弹力、静摩擦力，坐标轴合理选取简化计算

五、教学方法

情境归类导入法：书本、匀速汽车、吊环多类实景对比，归纳两类平衡运动；

正交分解推导法：走钢丝三力平衡建立坐标系，推导分方向平衡条件；

模型例题讲授法：斜面、三角支架两类固定模型分步拆解，标准化解题；

对比辨析讲授法：区分静止、匀速运动平衡共性；区分钢索拉力、硬杆支持力；

分层习题训练法：拖拽箱子、斜坡推货、风力仪器梯度习题当堂演练。

六、教学资源

教科版必修第一册物理课本；多类平衡实景示意图、走钢丝杂技受力坐标图、斜面静置物体例题图、三角悬挂结构实景简化图；直尺、白纸；斜面、弹簧测力计、钩码演示器材；平衡受力作图计算题练习单；多媒体课件、黑板、小组演算草稿纸。

七、教学设计

教学环节

教师活动

学生活动

环节一 多类平衡实景导入，界定平衡状态与平衡条件（7 分钟））

          展示多类平衡实景示意图（图 3-6-1）

观看多类平衡实景示意图，自主说出静止、匀速直线运动物体受力效果抵消；猜想可以拆分水平、竖直方向分别计算；带着走钢丝正交运算、两类模型例题目标进入新课。

     抛出讨论问题：桌上静止书本、弹簧托举小球、吊环静止小孩、山间平衡奇石、高速匀速行驶汽车，运动状态不一样，受力满足什么共同规律？

     组织同桌两人交流两分钟，给出平衡状态定义，推导共点力平衡总条件：全部外力合力等于零；顺势抛出活动问题：走钢丝演员受两侧钢索拉力、自身压力三力平衡，如何定量计算拉力大小，引出正交分解分方向平衡思路；点明本节课主线：平衡条件正交推导、斜面经典例题、三角支架工程模型、生活平衡习题训练。

环节二 走钢丝活动正交推导，得出坐标轴分平衡条件（11 分钟）

         展示走钢丝杂技受力坐标图

         分步完整讲解活动操作与推导逻辑：以钢丝接触点为坐标原点，建立水平、竖直垂直坐标轴；把两侧钢索拉力分别向两个轴分解；匀速静止平衡，水平向左、向右分力相互抵消，竖直向上两分力之和抵消向下压力；总结分条件：任意一组垂直坐标轴上，正方向分力总和等于负方向分力总和。

         布置四人小组讨论任务：若两侧钢索夹角变大，拉力会如何变化，限时三分钟结合平衡条件总结。

          同步随堂提问：只有两个力平衡时，两个力满足什么简单关系？

观看走钢丝杂技受力坐标图，听懂正交分解分方向平衡原理；小组讨论夹角对拉力的影响；记住二力平衡等大反向、多力平衡坐标轴分力抵消两条规律。

环节三 斜面、三角支架两类典型例题，规范完整解题步骤（14 分钟）

          展示斜面静置物体例题图

观看斜面静置物体例题图，完整跟随教师演算斜面平衡计算题；观看三角悬挂结构实景简化图，分清杆与钢索受力区别；能独立口述受力分析、建轴、分解、列式四步标准解题流程。