高一物理 力的平衡教学案2 新人教版.docx

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高一物理力的平衡教学案2新人教版

2019-2020年高一物理力的平衡教学案2新人教版

一．教学目标：

1．知识目标

1）知道平衡状态和平衡力的概念

2）了解共点力作用下物体平衡的概念

3）知道共点力的平衡条件

2．能力目标：

1）通过课堂小实验，培养学生实验观察能力。

2）通过设计实验探究物体的平衡条件，培养了学生的科学探究能力和实验能力。

3）通过课堂练习,训练学生进行知识迁移及应用

3．情感目标：

通过互相交流共同设计实验方案，培养学生与他人合作的精神；通过先从实验探究，再从理论上总结共点力作用下物体的平衡条件，然后再应用，培养学生科学探究精神和理论联系实验、实际的科学态度。

二．教学设计:

1．学习任务分析：

本节是新课程（鲁科版）第五章第三节的内容。

本节学习共点力作用下物体的平衡，内容包括共点力作用下物体的平衡状态、共点力作用下物体的平衡条件和力的平衡。

共点力平衡问题是高中物理的重要内容之一，它涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面物理知识和能力的综合性问题，是高一物理的难点，同时是解决高中力学问题的基础。

另外，平衡问题中，涉及到的各种物理模型，在今后物理学习中会经常见到，对高一学生来讲，这些都是一些基本的模型素材。

因此，学好本节课对今后力学学习意义重大。

但刚开始学习时，力的平衡理论并不难掌握，只是后续应用较为困难。

由此确定：

本节课的教学重点是共点力作用下物体的平衡条件，难点是实验探究共点力作用下物体的平衡条件并加以简单应用。

2．学习者分析：

学生在初中学习过牛顿第一定律，理解共点力作用下物体的平衡状态会比较容易；利用前面学过的知识分析推出共点力作用下物体的平衡条件，学生也不会有太大困难，教师只需适当点拨即可；但学生在设计实验并通过实验探究共点力作用下物体的平衡条件时会感到比较困难，教师要给予及时的引导，并可通过学生相互讨论共同解决。

3．设计理念：

1．“兴趣是最好的老师”，而要引发学生的学习兴趣，就要创建一定的教学情景。

课堂中通过多媒体的应用、演示实验、学生动手探究实验、学生讨论及展示等课堂景观，激发学生的学习激情及学习自主性。

2．不少同学感到物理难，就难在物理规律的应用上。

本节课创造性的引导学生，将原本是平衡条件的推导与应用的结论，让学生自己通过实验探究、总结，将有利于学生对规律的理解与应用。

根据科学探究的基本模式：

提出问题→猜想假设→实验验证→得出结论。

在教学设计中，首先复习物体的平衡状态，接着利用几个同学拉绳子的小实验，引导学生通过观察实验现象，然后提出问题：

请同学们设计一个实验来研究物体的平衡条件，激发学生的探究兴趣。

接着在教师的引导下让学生设计实验，充分发挥学生的自主学习、应用的激情，对设计中碰到的问题，让同学们互相交流共同解决，培养学生交流与合作精神。

最后，通过实验交流，得出结论。

整个过程培养了学生的科学探究精神和物理实验能力。

三．教学过程及几个重要片断：

场景一：

课堂预备阶段：

上课预备铃响后，老师并没有立即上课，而是请一位同学走上讲台。

只见他先将一本课本顶在右手食指间上，旋转起来。

同学哗然：

太简单了，再来一个。

于是该同学又将另一本课本同时顶在左手食指旋转，并大步向前走动起来。

顿时教室一片掌声，大家脸上都是笑容……

点评：

这是一节公开示范课，同学们面对众多的听课老师及摄像镜头，难免心中有怯。

如何在上课伊始就调整好同学们的情绪并使大家放松自然地进入课堂，是此堂课能否成功的第一关卡。

此课预备阶段的处理方式，也引起众多老师对课堂2分钟预备时间如何利用的思考。

（一）、导入新课：

用投影片出示本节课的学习目标：

1．知道平衡状态和平衡力的概念

2．了解共点力作用下物体平衡的概念

3．知道共点力的平衡条件

投影多媒体图片：

马踏飞燕，悬空寺，飞行中的飞机等

设问：

什么是物体的平衡状态？

（二）、新课教学

1．（板书）一、物体的平衡状态

（引导学生回顾牛顿第一定律并回答）保持静止状态或保持匀速直线运动状态

2．设问：

物体在什么条件下才能处于平衡状态？

（学生回答）不受任何外力或受到两个平衡力

设问：

如果物体在互成角度的三个共点力作用下，处于平衡状态，这三力的大小、方向应该满足什么条件?

场景二：

课堂演示实验：

老师将三条绳子系在一个节上，请三位同学上前分别拉住三条绳索，互成角度地拉绳节。

师问：

如何描述绳节受到三个力的方向？

生答：

绳节受到三个力为沿绳方向，只要观察绳子的方向即可。

师问：

这三个力方向间有什么关系？

生1答：

不在同一直线上。

生2答：

不在同一侧。

……

师问：

三个力会共面吗？

（学生七嘴八舌，没有统一意见）

此时，老师将一片白木板贴近绳节，任意调整三条绳索的方向，学生顿时恍然：

如果物体在互成角度的三个力共点作用下，处于平衡状态，这三力必共面。

点评：

实验观察能力是高中物理教学中必须重视培养的基本能力之一，如何在教学中步步引导，使学生学会观察，学会思考，并带动能力的提升，值得我们更多的尝试与探索。

此段教学老师在演示同时，语言引导步步深入，诱发学生更细致观察；当学生观察有一定障碍时，能借助简单道具显示复杂问题，足以体现教学智慧。

3．教师提问：

如果三个力共面又共点，我们怎么研究这三个力之间的关系？

（学生讨论、回答实验设计思路）：

利用弹簧秤互成角度拉细绳，记录绳子的方向及弹簧秤的读数，用力的图示将三个共点力描绘在白纸上。

进一步提问：

你的猜测是什么？

你准备怎么做？

需要哪些仪器？

桌面上都有吗？

需要几个人配合？

你们怎么分工？

如何验证你的结论？

（学生讨论确定实验方法）合成法、分解法、正交分解法、矢量三角形等

学生讨论实验方案，并分小组进行实验。

（拓展思考）如果物体受到的共点力不止三个呢?

你的结论能推广吗?

场景三：

课堂实验结果展示：

实验结束后，由几组有代表性的小组上台展示，介绍实验过程、数据处理方法及结论。

这些小组采用不同的方法和思路，各有各的特点。

上台展示实验成果的学生自信、大方，语言流畅，小组成员间有较好的分工与合作。

点评：

新课程理念中，学生是课堂的主体，要在课堂上给学生以充分的表现空间。

本堂课先是让学生自主探究，后又给足学生们的交流、展示时间，很好的体现了新课程理念。

当然，这会使教学容量受到一定影响。

4．总结结论：

（1）物体在共点力作用下处于平衡状态，力的平衡条件为合力为零

（2）在共点下作用下的物体，如果所受合力为零，一定处于平衡状态

（3）推论：

a.当物体受到三个力共点力的作用而平衡时，其中的任意一个力必定与余下的两力的合力等大反向。

b．当物体受到三个力共点力的作用而平衡时，任意建立直角坐标系并分解不在坐标轴的力，沿两个坐标轴方向的合力均为零

c．三个共点力构成封闭的三角形

（引导学生将此推论拓展到多个共点力平衡时的情景）

（三）、练习巩固

1．课堂例题：

用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示，若鸟笼重19.6N，求绳子OA和OB的拉力各是多大？

（启发学生用刚刚的实验结论求解）

2．作业：

思考课本P93的1、2、3、7；完成课本P93的5、6、8（做在作业纸上）

四．教学反思：

本节课的重点是共点力作用下物体的平衡条件，这个条件得出后，学生是比较容易接受这个结论的。

关键在于接受与掌握之间还有一定的差距，许多学生结论都能朗朗上口，但一到应用就手足无措。

因此本节课创造性的引导学生，将原本是平衡条件的推导与应用的结论，让学生自己通过实验探究、总结得出。

学生对自己实验得到的方法和结论印象深刻，这有利于学生对规律的理解，最后通过例题让学生体会到结论的应用。

这是这节课的一个突破方面。

鼓励学生大胆质疑，积极思考，独创性地进行实验，这也是本节课着力引导的一方面。

虽然学生的思维不可能脱离前几节课的合成与分解的思路，但多种角度、方法的引导将有利于学生开拓性思维的培养。

不足之处在于：

由于时间、器材等条件的限制，学生的实验局限性较大；并且本意是探究性实验，由于学生对课本的预习较为透彻，对结论很熟悉，容易演变成验证性的实验。

有部分学生对验证类的实验兴趣不大，将会影响实验的积极性及实验效果。

2019-2020年高一物理功新课标人教版

知识与技能

理解功的概念并会运用功的定义式求解功。

过程与方法

理解正负功的含义，并会解释生活实例。

情感、态度与价值观

功与生活联系非常密切，通过探究功来探究生活实例。

教学重点

理解功的概念及正负功的意义。

教学难点

利用功的定义式解决有关问题。

教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

教学手段

多媒体课件

教学过程

（一）引入新课

提问初中我们学过做功的两个因素是什么?

学生思考并回答：

一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离。

扩展：

高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：

①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的位移。

导入：

一个物体受到力的作用，且在力的方向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功。

在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，如果力的方向与物体的运动方向不一致呢？

相反呢？

力对物体做不做功？

若做了功，又做了多少功？

怎样计算这些功呢？

本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。

（二）进行新课

1、推导功的表达式

提问如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？

投影问题一：

物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。

学生思考提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问题一中，力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。

W=Fs

如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？

投影问题二：

物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。

思考提出的问题，根据功的概念独立推导。

在问题二中，由于物体所受力的方向与运动方向成一夹角α，可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：

即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示：

据做功的两个不可缺少的因素可知：

分力F1对物体所做的功等于F1s。

而分力F2的方向跟位移的方向垂直，物体在F2的方向上没有发生位移，所以分力F2所做的功等于零。

所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα

展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。

力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。

即：

W=Fscosα

W表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，s物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。

功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。

在SI制中，功的单位为焦。

1J=1N·m

在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。

2、对正功和负功的学习

指导学生阅读课文P5的正功和负功一段。

通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间的夹角，并且知道了它的取值范围是０°≤α≤180°。

那么，在这个范围之内，cosα可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。

请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。

学生认真阅读教材，思考老师的问题。

①当α=π/2时，cosα=0，W=0。

力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；

②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。

这表示力F对物体做正功；

③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。

这表示力F对物体做负功。

投影学生画图情况，点评、总结。

指导学生阅读课文。

提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意

义呢？

结合生活实际，举例说明。

学生阅读课文，理解正功和负功的含义。

回答老师的问题。

小结

①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功

功的正负由力和位移之间的夹角决定，所以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。

当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。

②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志

功是标量，只有量值，没有方向。

功的正、负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。

我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。

正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。

同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。

个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做功。

打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。

例如：

一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。

3、几个力做功的计算

刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢?

投影例题：

如图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?

各个力对物体所做功的代数和如何?

物体所受的合力是多少?

合力所做的功是多少?

投影学生解题过程，点评总结。

解析：

物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。

重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90°；F1所做的功为：

W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：

W2=F2scos180°=-F2s。

各个力对物体所做功的代数和为：

W=（F1cosα-F2）s

根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：

W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s

总结：

当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解

（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；

（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。

例题1：

一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。

物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。

求外力对物体所做的总功。

投影学生解题过程，点评总结。

解析：

拉力F1对物体所做的功为W1=F1scos37°=16J。

摩擦力F2对物体所做的功为W2=F2scos180°=-8.4J。

外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。

（另解：

先求合力，再求总功）

例2以一定的初速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（）

A．零B．C．D．

解析：

在小球从抛出至落回原地的过程中，小球所受阻力的方向变化了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理。

答案：

C

点拨：

对于变力所做的功，可分段处理，求出每一段上（转换为恒力）该力所做的功，再求各段上功的代数和，或者求平均力，再求平均力所做的功。

反馈练习

1.质量为m的物体受水平力F作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法当中正确的是（）

A.如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功

B.如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功

C.如果物体做减速直线运动，F可能对物体做正功

D.如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功

2.在匀加速运动的车厢内，一人用力向前（沿车的前进方向）推车厢，人相对车厢未发生移动，则下列说法中正确的是（）

A.人对车不做功B.推力对车做正功

C.车对人做正功D.车对人不做功

3.以下关于功的说法正确的是（）

A.力是矢量，功也是矢量

B.因为功没有方向性，所以功是标量

C.力和位移都是矢量，功也一定是矢量

D.因为功有正功和负功的区别，所以功是矢量

4.关于摩擦力做功的情况，下列说法正确的是（）

A.滑动摩擦力只做负功B.滑动摩擦力也可能做正功

C.静摩擦力不做功D.静摩擦力也可以做功

5.质量为2kg的物体置于水平面上，在运动方向上受拉力作用下沿水平面做匀变速运动，物体的速度图线如下图所示，若物体受摩擦力为10N，则以下说法正确的是（）

A.拉力F做功150JB.拉力F做功100J

C.摩擦力做功250JD.物体克服摩擦力做功250J

6.水平恒力F作用于放在光滑水平面上质量为m的物体上，使m沿力的方向位移为s，此时力F做功大小为W1；若使水平恒力F作用于放在粗糙水平面上的质量为2m的物体上，使其沿力的方向的位移为s，此时F做功大小为W2，则W1与W2的大小比较（）

A.W1＞W2B.W1=W2C.W1＜W2D.无法判断

7.如下图所示，将质量为m的小球用轻质细线悬挂起来，让其摆动，对小球做功的情况正确的说法是（不计空气阻力）（）

A.重力、弹力都对小球做功B.只有重力对小球做功

C.只有线的拉力对小球做功D.没有力对小球做功

8.如右图所示，质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，现使斜面体向右水平匀速移动距离L，物体与斜面体保持相对静止，则摩擦力对物体做的功为，支持力对物体做的功为，斜面体对物体做的功为.

9.一个人从深4m的水井中匀速提取50N的水桶至地面，在水平道路上行走12m，再匀速走下6m深的地下室，则此人用来提水桶的力所做的功为.

12、起重机将质量为100kg的重物竖直向上移动了2ｍ，下列三种情况下，做功的力各有哪几个?

每个力做了多少功?

是正功还是负功?

（不计阻力，ｇ=9.8ｍ/s2）

（1）匀加速提高，加速度a1=0.2ｍ/s2；

（2）匀速提高；

（3）匀减速下降，加速度大小a2=0.2ｍ/s2.

10、如图在光滑的水平面上，物块在恒力F=100Ｎ的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ=2.4ｍ，α=37°，β=53°，求拉力F做的功。

答案：

100J

作业

书面完成P6“问题与练习”中1-4题。

完成《学案》

课后反思