《第4节力矩的平衡条件》教学设计(湖北省县级优课)-物理教案

力矩的平衡条件教学设计[教材分析]“力矩的平衡条件”是人教版2003版选修2-2第一章第4小节的内容，该部分内容与“共点力的平衡条件”一起为下一小节“刚体的平衡”奠定了基础，它也是对力矩知识有了更深刻的透析，在整个第一章中居于核心地位。而第一章又是刚体动力学的最基础的核心知识，故学好本节知识无论是对学生现阶段的学业水平打好了坚实的基础还是对于学生今后从事工程力学、材料材料力学的深造都有重要的意义。教材在本节一开始就开门见山提到了初中所学的杠杆平衡的知识，接着强调涉及到多个力矩的平衡该怎么处理，由浅入深地叩开学生的心扉，很自然地过渡到需要用实验去探究规律，进而找到解决问题的规律或方法。虽然教程上已经呈现出了力矩盘演示实验的图片，但是没有给出实验操作步骤、注意事项，也没有给出记录测量的物理量所需要的表格，这又为教学互动预留了发挥想象的空间。教材的第二个部分安排了一个典型的例题，该例题以斜拉桥为背景，从实际图景抽象简化为一般图景体渗透了建立模型的思维方法。通过对例题的分析、解答过程又可以培养学生的物理学的学科素养，让他们学会具体问题具体分析。[学情分析]学生有了初中的杠杆平衡知识，上一节又全面了解了力矩的定义、力矩的物理意义、力矩的矢量性、力矩的计算方法，为本节课进行自主实验探究打下了基础。可能存在的问题在于学生课外自主学习意识单薄，缺乏复习巩固新学知识的习惯，对上节课的内容理解不全面、记忆不深刻。对与转动轴的位置，重心的位置，受力分析不太熟悉，利用几何知识求解力臂是一部分学生时常感觉困惑的问题。基于以上的分析，本节课一开始用趣味演示实验导入新课调动学生的积极性，然后在实验环节设计时安排学生分组讨论，动脑和动手实践相结合，培养学生综合能力。在例题的讲解上注重师生互动，并预设针对训练题，让学生在解题过程中体验到成功的喜悦，必要时对习题结果进行讨论从而促进学生关注生活，关心科学知识在实践中的应用。[三维目标]一、知识与能力1.理解力矩的平衡条件2.能应用力矩的平衡条件处理有关问题二、过程与方法1.通过实验探究归纳出力矩的平衡条件2.进一步熟悉力矩的计算，学会列出力矩平衡方程式进而解决有关问题三、情感态度与价值观1.敢于进行实验并体验实验带来的学习乐趣2.学会具体问题具体分析[教学重点]1.通过实验探究归纳出力矩的平衡条件2.力矩的平衡条件的应用[教学难点]在具体的问题中利用力矩的平衡条件解决实际的问题[教学方法]启发式教学法、实验探究法、分组讨论法、讲授法[教具准备]PPT演示文稿、力矩盘、铁架台（附铁夹）、弹簧测力计、钩码、细线（两端系好小钩子）[教学流程设计]复习提问引入新课复习提问引入新课归纳总结得出结论小组交流准备实验代表展示进行实验互动例题利用所学提出问题构思实验小组交流准备实验同步练习强化能力课堂小节收获成功抛砖引玉激发兴趣引入新课师：上一次课里面我们学习了力矩的基础知识，知道它是与物体转动有关的一个物理量。如果我们想弄清楚在什么情况下物体会转动或者不会转动或者是否是匀速率地转动，那就需要解理解力矩的平衡条件了。今天这节课我们就来学习第4小节（播放课件，并板书课题）推进新课互动课堂活动一：实验探究力矩的平衡条件师：初中时我们学习过杠杆的平衡条件，但是初中的杠杆平衡问题只涉及到两个力矩的平衡，没有考虑到多个力矩的平衡问题。下面我们用实验来探究一下物体在多个力矩的共同作用下保持平衡的条件。师：下面为大家介绍一下力矩盘（在讲桌上展示出来），介绍同心圆的半径大小关系，小孔的功能。接下来大家思考并交流讨论一下实验的操作步骤、设计并画出数据记录表格生：小组讨论交流，最后展示出表格师：巡视、督促学生讨论，和有了想法的学生交流。生：有了结果的小组准备派代表上前动手实验师：挑选出构思出了操作步骤和设计出了表格的小组代表进行实验操作和数据收集。生：进行实验操作师：（根据讲台的空间适当地安排其他小组的代表观察实验操作过程并发现可疑的问题）观察学生代表第一次操作过程中可能存在的问题，待第一次实验完毕后组织学生讨论，纠正问题后再让学生正确地进行三次操作。生：对三次正确操作后得到的实验数据进行分析，归纳总结得出实验结论。师：对学生的实验结果进行评价，并板书出实验结论：力矩的平衡条件是作用在物体上的几个力矩矢量和为零。师：大家能否把这个结论用表达式表示出来呢？生：思考并写出力矩的平衡条件的表达式。师：板书出表达式。互动课堂活动二：力矩平衡条件的应用师：（过渡句）现在我们就应运所学到的知识来解释实际问题，以斜拉桥为例（PPT展示出典例——课本例题）师：分析过程中依次提出下列问题：研究对象是谁？首先应分析什么？其次分析什么？需要建立什么方程？生：思考并回答上述问题师：依据学生的回答情况再用PPT展示详细的解题过程。然后课件呈现出同步练习题。生：思考并解答同步练习题（由学生代表板书出来）师：对学生展示出的解答过程进行评价，然后提供一个开放型问题供学生讨论：斜拉桥的斜柱的倾角和条数如何设计更好？生：分小组讨论然后交流。师：组织学生进行课堂小结附件：（PPT上会呈现出下面的两道题目，根据学生的思考情况再决定黑板上的板书情况，课堂训练题可设计成由学生代表板书解答过程）互动例题：如图所示是单臂斜拉桥的示意图，均匀桥板AO重为G，三根平行钢索与桥面成30°角，间距AB=BC=CD=DO．若每根钢索受力相同，左侧桥墩对桥板无作用力，则每根钢索的拉力大小是课堂练习如图所示，光滑圆弧形环上套有两个质量不同的小球A和B两球之间连有弹簧，平衡时圆心O与球所在位置的连线与竖直方向的夹角分别为α和β，求两球质量之比。ααβABO[板书设计]1.4力矩的平衡条件一、平衡条件作用在物体上的几个力矩矢量和为零二、表达式M合=0或M顺=M逆三、力矩平衡条件的应用同步练习题基础题1.如图，把物体A放在水平板OB的正中央，用一不变的力F将板的B端匀速地慢慢抬高（O端不动），设A相对平板静止，则A对板的压力将______，A与B之间的摩擦力将______，F对O点的力矩将______．2.一根均匀的木棒长1m，在棒的左端挂一个质量为6kg的物体，然后在距棒左端0.2m处将棒支起，棒恰平衡，则棒的质量是______3.一块均匀木板MN长L＝15m，重G1＝400N，搁在相距D＝8m的两个支架A、B上，MA＝NA，重G2＝600N的人从A点向B点走去，如图所示。求：①人走过B点多远木板会翘起来？②为使人走到N点时木板不翘起来，支架B应放在离N多远处？提高题1.如图，均匀杆OA质量为m，O端用铰链悬起，A端放在木板B上，杆与板间的动摩擦因数为，木板在拉力F的作用下向右作匀速运动，杆与竖直方向夹角为30°，则杆对木板的压力N=______．2.如图所示，厚薄均匀的BC板长L为0.5m,板的一端B与墙用铰链连接，在C端用一水平的细绳连接，绳的另一端固定在墙上的A点，已知AB和BC的夹角为60º，在板上放一重球，球重G1＝20N，半径为5cm，板重G2＝8N，求水平绳的拉力F（不计摩擦）3.如图所示，直杆PQ重mg，其Q端固定在光滑的铰链上，P端拴着两根细绳，分别与物块A、B相连，为了不使物块A在水平地面上产生滑动。试求物块B所受到的最大重力。已知物块A重mg，与地面间静摩擦因数为μ0，角α=30°。同步练习题参考答案基础题参考答案：1、减小，增大，减小2、4kg3、2.67m、3m分析和解：当木板刚翘起来时，板的重力对B点产生的力矩和人的重力对B点产生的力矩使板平衡，设人走过B端L时木板会翘起来，则有可解得LB＝2.67m,同理，可设当人走到N端木板刚要翘起来时，B支架和N端的距离为LBN则有可得LBN＝3m提高题参考答案：1、2、14.8N3、分析与解：分析：选取物块A为研究对象。孤立物块A进行受力情况分析。作出受力图，如图所示，选取直角坐标轴，因为