1. 共点力作用下物体的平衡特级教师教学实录

教学基本信息

课题

是否属于

地方课程或校本课程

共点力作用下物体的平衡

否

学段：第一学段

年级

高一年级

学科

相关

领域

物理

物理

教材

书名：高中物理必修一

出版社：教育科学出版社

出版日期：

2017年

6 月

教学设计参与人员

设计者

实施者

指导者

课件制作者

指导思想与理论依据

新课程标准中对“共点力作用下物体的平衡”具体要求是“知道共点力平衡条件，能用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题。”

核心素养的界定是“学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。”其中“科学思维”是指模型建构、科学推理、科学论证、质疑与创新。思维能力和创新能力的培养，均需以具体的学科课程为载体，通过有针对性地测评来诊断，通过精心设计的教学来促进学生发展。

姓名

刘克艳

刘克艳

宋玉梅

刘克艳

单位

北京市第十一中学

北京市第十一中学

东城区教育研修中心

北京市第十一中学

联系方式

13439422582 13439422582 13611170863 13439422582 教学背景分析

一、教学内容分析

《物体的平衡》一章是在学习了牛顿运动定律内容之后进行学习，可以通过实验和理论分析，研究共点力作用下物体的平衡条件。物体的平衡对人们的日常生活十分重要，通过学习能够用共点力平衡条件分析生活中的一些问题。解决问题思路和方法的学习有教学难度，在设计上注重学生体验从而获取知识的教学模式更为适宜。

二、学生情况分析

高一学生具有一定的知识基础，如受力分析、牛顿运动定律等知识的储备对于学***衡状态等均有一定的基础；在运用牛顿第二定律理论推导平衡条件时可以较为顺畅；在经过了前三个章节的学习之后，学生有了一定的实验技能和实验数据处理能力，在实验探究环节可以较快的理解并完成。但是在实际应用方面，抽象物理模型的能力还有待提高；对于创新设计的实验需要教师进行适宜的引导，为学生所接受并内化为自身的知识。

三、教学方式

讲授法、实验探究与理论探究、交流分享等方式

四、技术准备

多媒体演示、高脚杯、不锈钢叉子、牙签、量角器版圆形坐标纸、弹簧秤、刻度尺、灰纸板、彩笔、磁吸滑轮、圆盘测力计（0-10N）、钩码（200g）、金属环、小口尖底瓶等。

1

教学目标(内容框架) 一、教学目标

1、了解共点力作用下物体平衡的概念；

2、通过理论探究和实验探究得出共点力平衡的条件；

3、通过古今现象的举例分析知道共点力作用下物体平衡条件在生活、技术中有大量应用，并掌握解决平衡问题的基本思路和方法，培养逻辑思维能力和应用知识解决实际问题的能力。

二、教学重点和难点

1. 教学重点：

共点力作用下物体平衡条件

2. 教学难点：

解决平衡问题的基本思路和方法

教学流程示意(可选项)

2 “叉子悬在杯沿上”实验引课

共点力平衡基本概念的学习

共点力

共点力平衡条件

平衡状态

理论探究

实验探究

平衡条件得出

共点力平衡问题的解决方法与思路

小口尖底瓶的运输方法

得出解决平衡具体问题的思路和方法

小口尖底瓶的放置方法

德育渗透

教学过程(表格描述) 教学阶段

教师活动

学生活动

设置意图

技术应用

时间安排

创设情境

手机摄像从生投影

活实

例分

析产

生视

觉冲

击,激

发学

生的

学习

兴趣.

现在大家知道原理也会

PPT

方法了，咱们一起挑战一下更

讲授大家动手体会平衡的奇妙高难度吧。

叉子之处。

请打开实验盒，轻轻的取出叉

和牙子，用一根牙签先把叉子支起

签的来，试一试用另一根牙签的一

组合端支起刚才的叉子牙签组合，亲自方法

下面的牙签不能碰到叉子。哪动手

一组的同学先完成了，请同组探究

同学举手示意。

真假，

培养手机图1（b）叉子交叉图片

学生摄像

动手投影

这是老师用两根牙签尖端彼能力

此支撑的图片，我们看到这个和实

小实验让我们感受到平衡的事求

美妙。

是的

思想

品格。

图1（C）学生用牙签支起

牙签叉子组合支起

上课，同学们好。

很高兴今天和大家共同学习。

这里有一个高脚杯、两把叉子和一根牙签，请思考，能只将牙签搭在杯沿上，叉子不碰到杯子吗？谁来试一试？

我们拿着牙签慢慢的往图1（a）两把叉子通过牙前推推到感觉不需要手去承签支在杯沿上

重就可以松手了。其实这是我

们在找寻支点的过程，此时这学生尝试

个叉子牙签组合的重心就在

这个支点的下方，达到了稳定

平衡。

3

5min

图1（d）教师牙签支起牙签叉子组合支起

这张图片上是什么建

筑？――英国悬臂式度假屋“平衡谷仓”长约30米，二分之一悬在斜坡上，就好像火车头一下子冲进大自然一般。

人们在生活中离不开平衡的知识，今天我们就来学习最简单的“共点力作用下物体的平衡”。

大家回忆一下：

什么是共点力作用下物体的平衡状态呢？

什么是共点力呢？

PPT

图2英国悬臂式度假屋“平衡谷仓”

思考

回答：

一个物体在共点力作用下，保持静止或匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。

几个力如果作用在物体的同一点？或者它们的作用线相交于一点，这几个力就叫做共点力。

那么共点力平衡的条件会是怎样呢？

1、理论分析平衡条件：

设问：合外力为0，有怎样的理论依据呢？

（1）依据二力平衡和等效替

一、共点力代：将其中两个力等效为一个图3（a）学生结合二力平作用下物力（合力），再和另外一个力衡分析平衡条件

体平衡条进行分析。

件

（2）

依据牛顿第二定律： （理论+实因为F合=ma，又因为平衡状验探究）

态a=0，平衡条件为F合=0

图3（b）学生结合牛顿第引导得出共点力平衡条件

F合=0

二定律分析平衡条件

4 加强学生基本概念的理解。

学***衡、牛顿第二定律与共点力平衡知识的整合。

3min

物理是门实验科学，我们现在来从实验的角度研究一下共点力平衡的条件。

2、共点力平衡实验

（1）介绍仪器

实验盒里，老师给准备了如下实验仪器，量角器版圆形坐标纸，三个弹簧测力计，光滑圆环，直尺和2支彩笔。

（2）介绍自制量角器版圆形坐标纸

我们先来看，这是老师设计的带量角器的圆形坐标纸。外圈是量角器，内圈儿是一系列等间距的同心圆。如果我们研究的共点力作用点在圆心，则绘制的力的图示就是过圆心的半径，那力之间的夹角可以通过外侧的量角器直接读出。

（3）步骤引领：

将铺好坐标纸的灰纸板平放在桌面上； 我们用三个弹簧测力计，从三个角度去拉金属圆环，使之静止，它就处于平衡状态，如何更好的运用我们的坐标纸呢？

在平面内拉圆环使之静止在与坐标纸中的圆同心，即说明三个力的作用线交于圆心，圆心即为共点力的作用点。记录下此时三个力的大小和方向，在坐标纸上如何表示力的大小（选定标度，我们可以选定相邻同心圆的间距为一定标度）绘制力的图示，任何两个力的方向夹角如何看出？做力的图示，分析这种实验结果呢？

按平行四边形定则作出任意两个力F1F2的合力F12，比较F12和另外那个力F3的大小和方向. 多做几组，换不同颜色的笔进行实验。

观察

学会简化问题的思考方法。

引导学生

分析图4（a）教师自己设计坐问题，标纸的用法和便利之处分并鼓析

励学

生学

习创

新精

神、合

作精

神。

5

PPT

5min

10min

（4）学生完成实验

4名同学一组，分工合作完成一组实验，并进行具体分析。完成快的组可以换一下力所成角度再做一组。

（5）交流结论

4、得出结论：共点力平衡条件是：合外力为0

F合=0

实验结论是合外力为零。

5、演示推广：任意两个力的合力与第三个力等大反向，作用在一条直线上。

我们同学有没有做两个等大互成120度角的情况呢？

那我们一起来做一下吧，两个等大互成120度角的情况，合力与分力等大，在其角分线上，我们可以看到，两个力的合力与另一个力等大，反向。作用在一条直线上。

学***衡条件，我们来共同看一段有关小口尖底二、共点力瓶的视频。

平衡条件小口尖底瓶是做什么的器的应用

具？――盛水

如何运输呢？手提，或者背着，用手固定好绳端，背部成一定倾角，如果处于静止或匀

图4（b）学生进行共点力平衡实验

图4（C）学生实验图分析交流

图4（d）学生实验图手机摄影交流

图5 师生共同完成拓展实验

通过交流加深对知识的理解。

手机投影技术使课堂更高效。

知识迁移，并进行知识和习题的整合（教材96页第4题证明）

手机摄像投影

5min 学生观看视频

培养学生整合知识的能力

视频

6

速直线运动时，我们本节课考虑无f的情况，物体受到哪些力的作用？绳的拉力和背部的支持力会怎样呢？

请大家运用学过的知识解决一下这个问题吧

我们来看有的同学运用了合成法，有的运用分解法

我们可以看到，解决共点力平衡问题的思路和方法：首先明确研究对象进行受力分析，然后选取适当的研究方法，比如说合成法，分解法，分解法还可以用到正交分解和按效果分解；最后，利用共点力平衡条件解决具体问题。

视频中提出一个问题，小口尖底瓶拿回家以后如何放置呢？

挂或者放在哪里

我们来看一下，把小口尖底瓶悬挂在墙壁上。

就如同我们把篮球，通过这个网兜挂在墙壁上，是一样的，能看到这里边有一个不变的量是什么呢？圆心到墙壁之间的距离都是r。小口尖底瓶此时的受力情况如何呢？此时绳子的拉力和墙壁给这个小口尖底瓶的支持力是多少，我相信大家可以轻松的完成，如果想要让绳所承受的拉力发生变化，我们需要怎么办？

如果说不是悬挂起来，那么我们还可以怎样做呢？

可以墩在地上，或者放在一个木制的楔状支架上，此时小口尖底瓶受到重力和两侧的支

持力，如果想改变支持力的大小，我们可以改变楔状支架的图6（C）建模解决放置问题

夹角。

7

自己

寻找图6（a）合成法解决具体解决问题

问题的思路和方法。突破难点

图6（b）分解法解决具体

问题

加深

大家

对建

手机摄像投影展示学生解决问题

模思

想的

理解，

培养

学生

的解PPT

决具图6（C）建模解决悬挂问题

体问题能力，知识迁移能力。

10min

4min

研究了小口尖底瓶的运输与放置过程中的平衡问题，我们来看一段有关它和孔子的故三、小口尖事。（视频）

底瓶“虚则

欹，中则今天我们可以感受到生活中学生观看视频，思考。

正，满则有很多现象需要我们从物理覆”蕴藏人的视角去观察，去发现生活中生哲理

的美，并用所学知识解决具体问题。好，这节课就上到这儿，下课。同学们再见。

板书设计

共点力作用下物体的平衡

平衡状态：静止或匀速直线运动

共点力平衡条件：合外力为0

F合=0

解决问题的方法：合成法、分解法

学习效果评价设计

评价方式：

德育渗透“谦受益，满招视频

损”。引导学生学以致用。

3min 1、

课堂对于解决小口尖底瓶运输问题过程中的具体问题的解决方法和思路的过程。

2、

课后思考小口尖底瓶放置时，悬挂或放在木质支架上的问题的深入分析。

3、

课后对于小口尖底瓶的视频再深入研究，获取更多的综合性知识。

评价量规

1、

能够建立具体问题模型

2、

能够针对具体平衡问题解得相应弹力的大小，如拉力或支持力。

3、

能够明确生活中有很多平衡相关问题，并能进行解决。

8

本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点(300-500字数) 以往在教学中会将《共点力作用下物体的平衡》的知识直接在第二章受力分析之后就进行知识讲解，便于运用合成与分解解决具体问题。本节课在第四章的第一节，此次尝试进行该节课的教学设计，则必须从学生实际情况出发，让学生通过课堂学习有所收获，实现核心素养的提升，是教学设计过程中的难点，经过深入思考后将教学重点放在解决平衡问题的具体思路和方法上，而对于共点力平衡条件的实验，则是引导学生用创新、严谨的思路去分析和总结。

从学生角度出发，突出以学生的认知程度进行知识的推进，并将学生的动手动脑有机结合，以学生获得最大程度上的收获为设计之本，在整节课中教师从现代到古代人们对于平衡的研究与应用的具体情形去引领学生的探究，感受中华传统文化的魅力与博大精深。如在应用部分以文物“小口尖底瓶”的运输、放置为主线创设物理情景，并由此引发的一系列实际问题，尽量现场还原实际装置抽象成物理情景进行具体分析，如3D打印小口尖底瓶，引导学生进行探究、建立平衡状态的物理模型，应用平衡条件解决问题，进一步加深对

“合成、分解”的方法应用。得以对于具体概念和规律的提升，学以致用。运用小口尖底瓶突出传统文化在物理课堂中的整合，并揭示人生哲理。

从教学环节上注重从实际出发，注重实验教学对于物理课堂的作用。如由“将叉子悬在高脚杯上”的小实验引课，从学生不会做，到知道原理和做法以后人人会做，激发兴趣，引入新课平衡的学习，也是打破原有的知识认知基础上有新的学习主动性。再如，研究共点力平衡条件的实验过程中，打破原有实验，教师自己设计“量角器版圆形坐标纸”辅助学生避开不必要的实验难度，化繁为简的快速得出结论，在此处的创新意在降低学生探究过程中力的图示做法的难度，这种微创新可以更好的突出重点，快捷的获取所需信息。按需设计合理的实验势必会对学生的创新能力产生潜移默化的影响，这也是身为教育者应尽的责任。

从知识整合的角度，这节课其实是对于第四章三节课的一个初步整合，本节课设计平衡条件、平衡条件应用和稳定平衡问题；对于二力平衡、牛顿第二定律与共点力平衡条件也进行了适度整合。在对于小口尖底瓶放置问题中，进行引导，但同时注重给学生留白，为学生的学习进阶搭建梯度。

整个教学过程符合新课程的教学目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，逐步提升学生的核心素养，对于关键能力的提升很有帮助。

9