人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡 教学设计

人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡教学设计科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡教学设计课程基本信息1.课程名称：人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡

2.教学年级和班级：高中一年级

3.授课时间：2023年10月20日

4.教学时数：1课时

本节课主要教授共点力平衡的条件及其应用，通过实例分析和解题训练，使学生掌握共点力平衡问题的解决方法，为后续学习力学知识打下基础。核心素养目标1.科学思维：培养学生运用物理概念和原理分析共点力平衡问题的能力，发展学生的逻辑思维和批判性思维。

2.科学探究：通过实验探究共点力平衡条件，提升学生动手操作和观察现象的能力，培养实验设计和问题解决的科学探究精神。

3.科学态度：激发学生对力学现象的好奇心，培养学生严谨的科学态度和勇于探索真理的精神。学习者分析1.学生已经掌握了力的基本概念、牛顿运动定律以及力的合成与分解等基础知识，能够理解力的作用效果和力的矢量性质。

2.学生对于实验操作通常表现出较高的兴趣，喜欢通过动手实验来验证理论知识。他们在解决问题时具有一定的逻辑思维能力，但可能在抽象思维方面存在差异，有的学生擅长数学计算，而有的学生更擅长直观理解。学习风格上，学生个体差异较大，有的喜欢独立思考，有的则偏好小组讨论。

3.学生在学习共点力平衡时可能遇到的困难和挑战包括：对平衡条件的理解可能不够深刻，难以将理论应用于实际问题中；在解决平衡问题时，可能对受力分析感到困惑，不知道如何正确识别和绘制力的方向和大小；此外，将力的分解和合成应用于复杂问题时，可能会在数学计算上遇到障碍。教学方法与手段教学方法：

1.讲授法：通过讲解共点力平衡的概念和条件，为学生提供理论框架。

2.实验法：通过实验演示和操作，让学生直观感受共点力平衡的实际情况。

3.讨论法：引导学生分组讨论实验结果和问题解决方案，促进学生思维碰撞。

教学手段：

1.多媒体教学：使用PPT展示力的矢量图和实验过程，增强学生的直观理解。

2.教学软件：利用物理仿真软件模拟力的作用和平衡状态，帮助学生形象化学习。

3.网络资源：课后提供相关网络资源链接，鼓励学生自主学习和拓展知识。教学过程1.导入（约5分钟）

激发兴趣：通过提出问题“为什么天平能够保持平衡？”来引发学生对平衡问题的思考。

回顾旧知：回顾牛顿运动定律以及力的合成与分解的知识，为学生讲解共点力平衡打下基础。

2.新课呈现（约30分钟）

讲解新知：详细讲解共点力平衡的定义、条件及其在物理现象中的应用。

举例说明：以悬挂重物的平衡状态为例，解释共点力平衡的条件和力的相互抵消。

互动探究：分组进行实验，通过改变力的方向和大小，观察共点力平衡的变化，并引导学生记录实验结果，讨论实验现象。

3.巩固练习（约20分钟）

学生活动：让学生根据实验结果，尝试解决一些共点力平衡的练习题，加深对知识点的理解和应用。

教师指导：在学生练习过程中，教师巡回指导，针对学生的疑问和困难提供及时的帮助，确保学生能够正确应用所学知识。

4.小组讨论（约10分钟）

分组讨论：让学生在小组内讨论实验中遇到的问题和解决方法，共同探讨如何更好地理解共点力平衡条件。

小组报告：每组选派一名代表汇报讨论成果，分享实验探究的心得体会。

5.总结反馈（约5分钟）

总结重点：教师总结本节课的重点内容，强调共点力平衡条件的应用。

反馈评价：教师对学生的学习效果进行评价，对表现优异的学生给予肯定，对存在问题的学生提出改进建议。

6.课后作业布置（约5分钟）

布置作业：教师布置相关的课后作业，包括理论题目和实际应用题目，要求学生在课后独立完成，以巩固所学知识。教学资源拓展1.拓展资源：

-相关物理现象：介绍自然界和生活中的共点力平衡现象，如吊桥的平衡、天平的使用等，让学生理解共点力平衡在现实生活中的应用。

-相关物理学家：介绍在力学领域做出重要贡献的物理学家，如阿基米德、牛顿等，了解他们的科学成就和对力学的贡献。

-力学实验：介绍力学实验的发展史，如力的测量工具的演变，以及现代力学实验中使用的先进设备和技术。

-相关数学知识：介绍向量运算在力学中的应用，如向量加法、向量乘法等，加深学生对力的矢量性质的理解。

2.拓展建议：

-阅读拓展：鼓励学生阅读关于力学发展的历史书籍，了解力学理论的演变过程，以及力学在科技进步中的作用。

-实践拓展：建议学生参与物理实验活动，通过实际操作来加深对共点力平衡条件的理解，如制作简易的平衡装置，进行力的分解与合成实验等。

-研究拓展：引导学生对力学问题进行探究性学习，如研究不同材料的力学性能，探讨力学在建筑、机械等领域的应用。

-思考拓展：鼓励学生思考力学知识在解决实际问题时的重要性，如如何利用力学原理来优化工程设计，提高结构的稳定性和安全性。

-应用拓展：指导学生将所学的力学知识应用于实际问题中，如分析交通事故中的力学因素，解决工程中的力学问题等。

-交流拓展：鼓励学生与同学进行交流讨论，分享学习力学的心得体会，相互学习，共同进步。内容逻辑关系①共点力平衡的条件

-重点知识点：共点力平衡的定义、力的合成与分解、平衡条件（力的矢量和为零、力的矩和为零）。

-重点词汇：共点力、平衡状态、力的合成、力的分解、合力、分力、力矩。

②共点力平衡的应用

-重点知识点：共点力平衡在实际问题中的应用，如静力学问题中的支撑力计算、物体平衡状态的判断等。

-重点词汇：支撑力、压强、摩擦力、静力学、平衡状态。

③共点力平衡的解题方法

-重点知识点：解决共点力平衡问题的步骤，包括受力分析、建立坐标系、列出平衡方程、解方程求解。

-重点词汇：受力分析、坐标系、平衡方程、自由体图、方程求解。典型例题讲解例题1：

一个重量为G的物体放在水平地面上，受到两个力的作用，其中一个力F1与水平面成30°角向上，另一个力F2与水平面成30°角向下。求物体受到的合力大小及方向。

解答：

首先对物体进行受力分析，将F1和F2分解为水平和垂直分量。水平分量分别为F1x=F1*cos(30°)和F2x=F2*cos(30°)，垂直分量分别为F1y=F1*sin(30°)和F2y=F2*sin(30°)。由于物体在垂直方向上没有运动，所以F1y+F2y=G。在水平方向上，F1x=F2x，因此合力大小为零，方向为水平。

例题2：

一个均匀的杆AB长L，重量为G，A端固定在墙面上，B端悬挂重G'的物体。求杆AB与水平面的夹角θ。

解答：

对杆AB进行受力分析，A端受到的力有垂直向下的G'和沿杆向上的反作用力N，B端受到的力有垂直向下的G。由于杆处于平衡状态，所以垂直方向上G'+G=N，水平方向上N的水平分量与G的力矩平衡，即N*L*sin(θ)=G*L。解得θ=arctan(G/G')。

例题3：

一个重量为G的物体悬挂在绳子上，绳子与垂直线的夹角为θ。求绳子所受的拉力大小。

解答：

物体受到重力G向下，绳子对物体的拉力T沿绳子方向。将T分解为水平和垂直分量，垂直分量Tsin(θ)=G，解得T=G/sin(θ)。

例题4：

一个重量为G的物体放在斜面上，斜面与水平面的夹角为α，物体受到的摩擦力Ff刚好使其保持平衡。求摩擦力Ff的大小。

解答：

物体受到重力G垂直向下，将其分解为垂直斜面的分量Gsin(α)和沿斜面的分量Gcos(α)。摩擦力Ff沿斜面向上，与Gcos(α)相等且反向，即Ff=Gcos(α)。

例题5：

一个均