課 題
人教版高中物理·必修·第一冊(cè)
第三章第5節(jié) 共點(diǎn)力的平衡
課 型
新授課? 復(fù)習(xí)課□ 試卷講評(píng)課□ 其他課□
授課班級(jí)
授課時(shí)間
教學(xué)內(nèi)容分析
課標(biāo)要求：高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)代高中物理教學(xué)的規(guī)范，在實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，應(yīng)不斷探索新的教學(xué)理念,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，改革教學(xué)模式，進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)、滿足學(xué)生終生發(fā)展需求，注重課程的時(shí)代性，關(guān)注科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求。為了更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，將實(shí)施多樣化教學(xué)，將物理知識(shí)與生活緊密聯(lián)系，從生活走進(jìn)物理，再由物理解釋生活現(xiàn)象的方式進(jìn)行教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的自主創(chuàng)新和探究。
教材分析：《共點(diǎn)力的平衡》是人教版（2019版）必修第一冊(cè)第三章第5節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)包括平衡狀態(tài)、共點(diǎn)力平衡的條件、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法三個(gè)方面的知識(shí)點(diǎn)。共點(diǎn)力的平衡在以前的教材中沒(méi)有單獨(dú)成章節(jié)來(lái)學(xué)習(xí)，是混雜在其它章節(jié)內(nèi)容里分散學(xué)習(xí)的。本章開(kāi)始把運(yùn)動(dòng)與相互作用兩者之間建立了聯(lián)系，共點(diǎn)力的平衡條件是運(yùn)動(dòng)與相互作用研究的起點(diǎn)，在運(yùn)功與相互作用觀念形成過(guò)程中具有承上啟下的作用，為后續(xù)的學(xué)習(xí)具有重要影響，是高中物理的重要內(nèi)容。
學(xué)情分析
知識(shí)儲(chǔ)備：在初中階段，學(xué)生對(duì)平衡問(wèn)題已經(jīng)有了初步了解，但僅限于二力平衡，也沒(méi)有涉及共點(diǎn)力的概念，學(xué)生對(duì)于在初中學(xué)過(guò)的“二力平衡”。
能力基礎(chǔ)：這個(gè)階段的學(xué)生處于高一階段，他們已經(jīng)有了初步的觀察思考能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、分析解決問(wèn)題能力和歸納總結(jié)能力，但總?cè)菀缀雎砸恍┘?xì)節(jié)內(nèi)容。
思維能力：初步的觀察思考能力、實(shí)驗(yàn)探究能力、分析解決問(wèn)題能力和歸納總結(jié)能力
核心素養(yǎng)
物理觀念：能夠解釋平衡狀態(tài)的含義，并能夠判斷一個(gè)物體所處的狀態(tài)是否平衡；會(huì)用合成法、正交分解法、效果分解法進(jìn)行分析動(dòng)、靜態(tài)問(wèn)題。
科學(xué)思維：過(guò)實(shí)驗(yàn)和練習(xí)歸納出應(yīng)用力的平衡條件解決實(shí)際問(wèn)題的基本步驟和基本方法，進(jìn)一步掌握正交分解法。
科學(xué)探究：通過(guò)從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行探究，歸納出簡(jiǎn)單的科學(xué)規(guī)律。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：意識(shí)到物理規(guī)律在現(xiàn)實(shí)生活中的重要作用，增強(qiáng)對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。
教學(xué)準(zhǔn)備
多媒體課件
活動(dòng)設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
評(píng)價(jià)任務(wù)
環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課
活動(dòng)：展示學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.共點(diǎn)力平衡的條件，以及對(duì)平衡的理解。
2.正交分解法的使用。
3.平衡條件的靈活運(yùn)用。
4.運(yùn)用正交分解法解決實(shí)際問(wèn)題
讓學(xué)生 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢；
課后根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自我評(píng)價(jià)得失情況。
環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)
活動(dòng)一：新課引入
回憶共點(diǎn)：什么是共點(diǎn)力？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。
情景判斷：用共點(diǎn)力知識(shí)判斷甲、乙、丙、丁四種情況中受力是否為共點(diǎn)力？并思考其處于什么狀態(tài)？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：甲、丁中所受的力就是共點(diǎn)力；平衡態(tài)。
拋出課題內(nèi)容研究物體受共點(diǎn)力平衡的情況。
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)
課件展示習(xí)題，巡查學(xué)生完成情況
1.自主完成
2.小組交流
活動(dòng)二：講授新課
1.共點(diǎn)力的平衡狀態(tài)
積木啟發(fā)：播放堆積木的視頻，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考積木都處于什么樣的轉(zhuǎn)態(tài)？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：處于靜止?fàn)顟B(tài)，即平衡。
定義平衡：物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。
列舉實(shí)例：還有那些生活實(shí)例也是處于平衡狀態(tài)？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：放在桌面上的書、沿直線公路勻速前進(jìn)的汽車、沿碗壁向上緩慢爬行的蝸?！?
2.共點(diǎn)力的平衡條件
思考分析：二力平衡時(shí)兩個(gè)力的關(guān)系？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等，方向相反，并且在同一條直線上。
實(shí)物分析：對(duì)放在桌面上的書進(jìn)行受力分析，判斷哪兩個(gè)力二力平衡？并進(jìn)行力的合成。
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：FN=G（合成）→F合=0
嘗試解決：在實(shí)際生產(chǎn)生活中，很多情況下物體受到三個(gè)力的作用而平衡，請(qǐng)根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，思考如何解決三力平衡的問(wèn)題呢？引導(dǎo)利用力的合成進(jìn)行分析。
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：三力平衡（合成）→二力平衡→平衡條件：F合=0。
定義三力：據(jù)平行四邊形定則作出其中任意兩個(gè)力的合力來(lái)代替這兩個(gè)力，從而把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡；條件：任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線。三力的合力為0。
問(wèn)題再現(xiàn)：若是四個(gè)共點(diǎn)力、五個(gè)共點(diǎn)力……其平衡條件又是怎樣的呢？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：同樣進(jìn)行力的合成，轉(zhuǎn)化為二力平衡。
歸納總結(jié)：多力平衡條件：物體受多個(gè)力時(shí)，任意一個(gè)力與其余各力的合力等大、反向、共線。多個(gè)力的合力為0。
共點(diǎn)力的平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是：F合為0。
平衡條件的理解：
具體形式：共點(diǎn)力合力為0的具體表達(dá)形式，引導(dǎo)思考在F合受兩個(gè)力、三個(gè)力、多個(gè)力情況下的具體表示形式。
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：物體受兩個(gè)力時(shí)： ；物體受三個(gè)力：①任意兩個(gè)力的合力和第三個(gè)力是一對(duì)平衡力、②正交分解：Fx = 0、Fy = 0；物體受多個(gè)力時(shí)：正交分解：Fx = 0、Fy = 0。
3.共點(diǎn)力平衡實(shí)例分析與方法探究
典例分析：某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？
引導(dǎo)分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象引導(dǎo)學(xué)生利用方法一：正交分解法進(jìn)行求解。
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：沿平行和垂直于斜面兩個(gè)方向建立直角坐標(biāo)系，把重力G沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向分解為F1和F2。三力平衡轉(zhuǎn)化為四力平衡。
以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象，受力分析如圖：
引導(dǎo)分析：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象引導(dǎo)學(xué)生利用方法
引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)推導(dǎo)
自主學(xué)習(xí)；
自主推導(dǎo)；
思考：
評(píng)價(jià)完成情況
學(xué)生自學(xué)
評(píng)價(jià)學(xué)生分析情況
2、例題講解
二：合成法進(jìn)行求解。
特點(diǎn)比較：兩種方法的特點(diǎn)。
合成法：把物體所受的力合成為兩個(gè)力，則這兩個(gè)力大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。
正交分解法：把物體所受的力在兩個(gè)互相垂直的方向上分解，每個(gè)方向上合力都為0。
解題步驟：①確定研究對(duì)象；②對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析；③根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件列方程；常用方法：正交分解法、合成法；④求解平衡方程；⑤討論解的合理性和實(shí)際意義。
4.共點(diǎn)力的平衡解決方法拓展
（1）處理平衡問(wèn)題的常用方法
①相似三角形法：
例題分析：利用經(jīng)典例題，導(dǎo)出相似三角形法。
經(jīng)典例題：如圖，半徑為R的光滑半球的正上方，離球面頂端距離為h的O點(diǎn)，用一根長(zhǎng)為l的細(xì)線懸掛質(zhì)量為m的小球，小球靠在半球面上．試求小球?qū)η蛎鎵毫Φ拇笮　?br>受力特點(diǎn)：三個(gè)力互相不垂直，且?jiàn)A角（方向）未知。
相似三角形法：力的三角形與空間三角形相似
②解析法：
例題分析：利用經(jīng)典例題，導(dǎo)出相似解析法，并強(qiáng)調(diào)“死桿”、“活桿”問(wèn)題。
典型例題：城市中的路燈、無(wú)軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)的一種簡(jiǎn)化模型。圖中硬桿OB可繞通過(guò)B點(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量是G，角AOB 等于θ ，鋼索AO對(duì)O點(diǎn)的拉力和桿OB對(duì)O點(diǎn)的支持力各是多大？

順勢(shì)而提：若桿動(dòng)θ減小，則F1、F2該如何變化？
學(xué)生（預(yù)設(shè)）：θ減小，csθ增大，tanθ減?。籉1減小、F2減小。
定義步驟：解析法應(yīng)用一般步驟：
①選某一狀態(tài)對(duì)物體進(jìn)行受力分析；②將其中兩力合成，合力與第三個(gè)力等大反向；③列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式；④根據(jù)已知量的變化情況來(lái)確定未知量的變化情況。
辨析“活”“死”： ①“活結(jié)”：一般是由輕繩跨過(guò)光滑滑輪或者繩上掛一光滑掛鉤而形成的。繩子雖然因“活結(jié)”而彎曲，但實(shí)際上是同一根繩，所以由“活結(jié)”分開(kāi)的兩段繩子上彈力的大小一定相等，兩段繩子合力的方向一定沿這兩段繩子夾角的角平分線。②“死結(jié)”：兩側(cè)的繩因結(jié)而變成了兩根獨(dú)立的繩，因此由“死結(jié)”分開(kāi)的兩段繩子上的彈力不一定相等。
多媒體展示例題
巡視學(xué)生思考練習(xí)
教師講解
思考練習(xí)
評(píng)價(jià)學(xué)生解說(shuō)過(guò)程。
注意巡視有無(wú)學(xué)生亂用公式現(xiàn)象，若有，及時(shí)給予講解糾正。
環(huán)節(jié)三：課堂練習(xí)
如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點(diǎn)正上方，B端吊一重物，現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達(dá)到豎直前(均未斷)，關(guān)于繩子的拉力F和桿受的彈力N的變化，判斷正確的是( )
A．F變大 B．F變小
C．N變大 D．N變小
解：
定義三角：物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，根據(jù)合力為零，把三個(gè)力畫在一個(gè)三角形中，看力的三角形與哪個(gè)三角形相似，找到力的三角形與空間三角形相似后，根據(jù)相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比例，列方程求解。
適用范圍：有一恒力，另外兩個(gè)力大小、方向都變。
④正弦定理：
例題分析：利用經(jīng)典例題，用正弦定理解動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題。
經(jīng)典例題：如圖所示，裝置中兩根細(xì)繩拴住一球,保持兩細(xì)繩間的夾角θ=120°不變,若把整個(gè)裝置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過(guò)90°,則在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,CA繩的拉力FT1,CB繩的拉力FT2的大小變化情況是（ BD ）
A.FT1先變小后變大
B.FT1先變大后變小
C.FT2先變小后變大
D.FT2一直變小，且最終變?yōu)榱?br>解：
引導(dǎo)學(xué)生分析
小組討論
組員代表發(fā)言
評(píng)價(jià)學(xué)生小組討論參與度。
環(huán)節(jié)四：課堂小結(jié)
學(xué)到了什么？
一、平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫作平衡狀態(tài)。
二、共點(diǎn)力平衡的條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是：合力為0。
三、共點(diǎn)力平衡實(shí)例分析與方法探究
①合成法；②正交分解法
引導(dǎo)學(xué)生小結(jié)
小組討論，總結(jié)本節(jié)課得失
環(huán)節(jié)五：作業(yè)設(shè)計(jì)
完成課本P71“練習(xí)與應(yīng)用”第2、4題
指導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)，面批練習(xí)。
按要求完成練習(xí)。
從完成情況和書寫情況等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
主板書設(shè)計(jì)
§3.5 共點(diǎn)力的平衡
一、平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫作平衡狀態(tài)。
二、共點(diǎn)力平衡的條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是：合力為0。
三、共點(diǎn)力平衡實(shí)例分析與方法探究
①合成法；②正交分解法
教學(xué)反思

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5 共點(diǎn)力的平衡

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