2. 共点力平衡条件的应用特级教师教学实录

《绳和滑轮的平衡问题》实验设计方案

作者信息

姓

名

所教学科

单位名称

郝淑华

物理

宁夏银川贺兰一中

所教学段

高三

主题名称

绳和滑轮的动态平衡问题

1、共点力平衡中的动态平衡问题一直是教学中的难点，是考查学生分析、推理能力的重要题型，一直是高考考查的热点内容。因此掌握分析这种问题的一般方法，在高一新课学习乃至高三物理复习中都有着举足轻重的地位。尤其含有滑轮的动态平衡问题更是难点中的难点。 实验设计意图

2、教材中没有相应的实验器材来演示该类平衡，更没有相应的学生实验。

3、为了降低学生学习这个知识的难度，亲身体会这个动态平衡的过程，理解掌握这种平衡问题的规律。

因此我设计该实验，通过该实验能使学生直观明了的解决该类问题。

内容来源

适用对象

教科版

高一年级学生（或高三年级学生）

实验过程设计

实验过程

设计意图

1

实验1（力的大小用弹簧测力进行测量）

学生探究水平间距变大时，力与竖直方向的夹角和力的大小变化情况

实验2（力的大小用弹簧测力进行测量）

学生探究水平间距，改变一个悬点的竖直位置，力与竖直方向的夹角和力的大小变化情况

实验3(采用静力传感器) 教师演示：只改变两侧绳子的水平距离时

通过静力传感器可以实现俩侧绳子力的大小的实时测量和对比，实验现象直观数据准确

教师演示：悬点水平距离不变，改变一个悬点的竖直位置

通过静力传感器可以实现俩侧绳子力的大小的实时测量和对比，实验现象直观数据准确

2

实验4(采用静力传感器)

实验5 教师演示：演示一侧悬点的位置逐渐下移时，另一侧绳子的位置

引导学生仔细观察滑轮下移时绳子的位置和红色标线的位置关系。为下面的理论推导、作图证明建立直观感性认识

理论推导

如图质量为m的重物用一动滑轮悬挂在细绳上，细绳小组交流讨论

理论推导

的两端等高，若保持细绳的长度不变，今将Q缓慢下移一小段距离，仍保持重物静止，则细绳上的张力，两侧绳子与竖直方向的夹角如何变化？ 解析：设悬点水平间距为S，绳长为L 两悬点等高时：2F1cosα= mg. sin α=S/L Q 点下移到Q1的位置时

2F2cosβ= mg. sin β=S/L 则α=β F1=F2

从实验上升至理论，加深学生对此类问题的理解

总结规律

形成解决此类动态平衡问题的规律

用一根轻绳把滑轮吊起，滑轮下挂重物，不计摩擦学生总结规律，从而可以利用规律解决时，平衡状态下滑轮两侧绳的拉力相等，方向对称； 实际问题

绳与竖直方向的夹角与两侧绳长度无关，取决于两悬点间的水平距离S与绳的总长L，sinθ=s/L

学习测评

例1(2017·天津高考)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是(

) A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变

B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大

C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小

D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移

3

通过2017年天津高考题，检验本节课学习效果

巩固提升，定量运算

2.如图所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计

质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G=40N，绳长L=2.5m，OA=1.5m，关于绳中张力的大小，下列说法正确的是（

）

A. 当B点位置固定，A端缓慢左移时，绳中张力增大

B. 当B点位置固定，A端缓慢左移时，绳中张力不变

C. 当A点位置固定，B端缓慢向下移时，绳中张力变大

D. 当A点位置固定，B端缓慢向下移时，绳中张力不

变

<拓展>计算两段绳上的拉力大小

作业练习

练习巩固

1、如图所示，晾晒衣服的绳子轻且光滑，悬挂衣服牢固掌握这类平衡问题的解决方法。

的衣架的挂钩也是光滑的，轻绳两端分别固定在两根

竖直杆上的A、B两点，衣服处于静止状态．如果保

持绳子A端位置不变，将B端分别移动到不同的位

置．下列判断正确的是（

）

A.

B端移到B1

位置时，绳子张力不变

．

B.

B端移到B2

位置时，绳子张力变小

C.

B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置

时，绳子张力变大

D.

B端在杆上位置不动，将杆移动到虚线位置

时，绳子张力变小

o

2.如图所示,A、B两物体的质量分别为mA和mB,且mA>mB,整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计。如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点,整个系统重新平衡后,物体A的高度和两滑轮间绳与

水平方向的夹角θ如何变化

(

) A.物体A的高度升高,θ角变小

B.物体A的高度降低,θ角不变

C.物体A的高度升高,θ角不变

D.物体A的高度不变, θ角变小

4

实验创新一

实验创新二

创新点一

1.自制量角器，纸质的轻容易安装在动滑轮上实现了动态平衡中角度的实时测量。

2.弹簧测力计简单易得，可以实现学生的分组实验。

3.填补了教材中无动态平衡类学生实验

创新点二：

采用了静力传感器可以实现力的大小的实时测量，数据直观准确度高。

为教师演示实验教学提供了实验器材

实验创新三

创新点三

该套定性演示实验，设置了一条鲜艳的红色标线，利于学生观察实验现象，得出直观感觉，为理论推导降低难度。

为教师演示实验教学提供了实验器材

实验不足之处

实验不足之处

1.自制量角器过于简陋，稳定性不好， 给实验读数带来误差。

2.量角器的圆心应该始终与三个力的交点重合，但本实验中当悬点水平移动时

夹角改变，导致力的交点变化，以至于量角器的圆心与力的交点不重合，带来实验误差。

5

物理是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。让学生封闭在既不联系自然，也不联系生产、生活远离科学探究乐趣，甚至根本不可能存在的“思辨游戏”式难题和怪题的牢笼之中，他们是不可能热爱物理课程的。本实验就是让学生从生活中来，定性观察实验，再动手亲自定量的探究实验，从而得出实验规律，运用规律再去轻松解决实际问题。

我在学生感到困难的地方多搭几个矮一点的台阶，可以说“没有不能攀登的高山，只有上不去的台阶”。

6