五、浮力教案3

5.3 力的平衡

教学目标 一、知识能力目标

1、通过具体事例知道什么叫共点力作用下的平衡状态．

2、通过理论分析和实验探究掌握共点力的平衡条件．

3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题．

4、用实例了解平衡的种类以及稳度问题. 二、过程与方法目标

1、经历用实验探究方法推理多力作用下的平衡条件．

2、学会用平衡条件解决简单的实际问题，理解基本的思维方式。

三、情感态度与价值观目标

1、领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲。

2、尝试将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

教学设计方案

一、复习旧知，引出新课：

提问：什么是共点力？(如果几个力的作用点相同，或作用线交于一点，这几个力就叫做共点力) 教师：今天我们来一起学习共点力作用下的物体平衡以及相关知识。

二、共点力作用下物体的平衡

物体平衡状态的概念教学

1、呈现平衡状态的一些图片（蘑菇石、山西悬空寺、芭蕾舞、自动扶梯等）让学生感受自然界、生活、艺术等不同领域存在的平衡之美；同时初步感知从物理学的角度所谓的平衡状态——静止或匀速直线运动状态。

2、讨论交流

呈现实际例子，反馈学生对概念的理解。

问题：分析下面实际例子中，物体在全过程中的哪些阶段，物体是处于平衡状态？

实例1：飞机从起飞，到一定的速度平稳飞行，再到降落，最后停留在机场的停机坪上。

实例2：观光电梯从一楼静止开始运动到39楼停止。

学生小组：讨论——交流——表述

3、注意点：

1、物体的瞬时速度为零时与静止是不等价的，这时物体不一定处于平衡状态。例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度为0，但物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动。

2、物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，即要多小有多小，故可认为其移动速度趋于零，因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态．

物体平衡状态的条件教学

1、理论推理

学生回忆：牛顿第一定律内容

教师引导：如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平衡状态．实际中物体不受任何外力是不可能的，物体所受的合外力等于零时与不受任何外力是等效的。

师生推理1：平衡状态的条件为物体所受的合力为零。即F合=0 师生推理2：从加速度的角度分析，平衡状态的条件。（只能从运动学角度分析，不能从牛顿第二定律角度分析。）

小结：平衡状态的条件为物体的加速度为零。

说明：平衡状态分两种情况：一种是静态平衡状态，此时，物体运动的速度v=0,物体的加速度 a=0；另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度v≠0,物体的加速度 a=0．

2、实验探究

器材：钩码（50g）若干，细线，小钢丝环，弹簧称两个（教师演示和学生实验视具体情况）

探究过程： （1）探究二力平衡。如图1操作（可以改变钩码个数）

（2）探究三力平衡（研究对象为重力忽略的小钢丝环）。如图2操作

作图探究1：学生据实验数据，用平行四边形定则作图，探究小钢丝环的平衡条件。

作图探究2：学生据实验数据，用平行四边形定则作图，探究一条规律：物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，其中任意两个力的合力一定跟第三个力大小相等、方向相反、作用在统一条直线上。

教师：用flash动画演示，给学生有系统连贯的感性认识。

分析推广：n个力平衡：其中任意（n-1)个力的合力与第n个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上

拓展教学：（视学生情况取舍）其实，当物体在多个点力作用下处于平衡状态时，如果通过平移力的作用线，使之首尾相接，必然会构成一个封闭的多边形。我们根据能否构成一个封闭的多边形，来探究物体平衡状态的条件。教师：用flash动画演示，给学生展示平移的过程，对“构成一个封闭的多边形”有更加直观的感受和深刻理解。

物体平衡状态的条件应用教学

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。

详细解答见教材

教师：注意解题规范和思路分析过程。

引申教学：（据教学具体情况进行取舍）

①用分解法求解。②用正交分解法求解

变式教学：（据教学具体情况进行取舍）

变式1：三段绳子的最大承受力相同，当鸟笼重力越来越大时，哪段绳子先断？

变式2：将OB绳子移到水平位置，OA的方向不变，求这时绳子OA和OB的拉力各是多大。

教师引导学生总结解题的基本思路：

第一步确定研究对象。根据题意将处于平衡状态的物体或结点作为研究对象，通常用隔离体法将确定的研究对象从它所处的环境中隔离出来．

第二步进行受力分析。作出研究对象的受力图．这一步是解题成败之关键，务必细致周到，不多不漏．（判断分析的力是不是正确，可用假定拆除法和条件法来处理）

第三步应用平衡条件。根据物体平衡的充要条件列出平衡式子（或方程组），运算求解．对

结论进行评估．必要时对结论进行讨论．

三、平衡的种类和稳度

物体平衡的种类教学

教师演示：用带凹槽铝塑板做成轨道，演示如图实验。

从观察现象得到结论：

1、不稳定平衡：如A球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置下降，就会失去平衡，且不能自动回到原来的平衡位置，这样的平衡叫不稳定平衡。

2、稳定平衡：如B球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置上升，就会失去平衡，但能自动回到原来的平衡位置，继续保持平衡，这样的平衡叫稳定平衡。

3、随遇平衡：如C球，当物体稍微偏离平衡位置一点，重心位置既不降低也不上升，物体始终保持平衡状态，这样的平衡叫随遇平衡。

稳度教学

制作“平衡针”来演示，说明物体重心越低，支持面越大，物体越稳定。

实验目的：观察物体的重心和稳度

实验内容和现象：

把一根细铁丝从软木塞的中心穿过．在针的一端插上一个泡沫球．再另外取一根细铁丝，穿过软木塞，并将细铁丝弯曲，在这根细铁丝的两端各插上一个橡胶瓶塞，见上图．注意伸出软木塞的一端不宜太长．将此端放在任何一个凸出点上，该系统都将对支撑点保持平衡．

演示1：如果向上移动软木塞，将使系统失去初始状态的稳定性．若将软木塞下移，特别是使系统的重心低于系统的支撑点的位置，则会显著增强系统的稳定性．这也是赛车的底盘为什么尽可能安装得越低越好得原因．只有这样，赛车在急转弯时才会紧贴地面而不至翻倒．

演示2：如果向上移动软木塞，将使系统失去初始状态的稳定性．若将接触点处的毛衣针折成一个“类似V形的底盘”，则会显著增强系统的稳定性．这就是为什么高大建筑物通常建造成上小下大的原因。

作业：教材P93 5、6、8题

实践作业：教材“迷你实验室”看谁垒得好

教学建议

1、通过实际（生产生活中）的例子来说明怎样的状态是平衡状态，使学生全面理解平衡状态——静止或匀速直线运动．

2、通过理论推理和实验探究共点力作用下物体的平衡条件，以及在实例中的应用，是本节课教学的重点．如何依据平衡条件画受力示意图与列式，对于学生来说是学习中的难点．

3、通过本节例题的教学重在引导学生学习受力分析方法；建议教学中引导学生做出解题基本思路小结．