实验验证动态平衡

《实验验证动态平衡》说课稿人教版必修第一册第三章第5节共点力的平衡 实验验证动态平衡说课稿一、说教材动态平衡是人教版必修第一册第三章第5节共点力平衡的重要内容，是相互作用——力一章的拓展应用内容，教材安排在重力、弹力、摩擦力，牛顿第三定律以及力的合成与分解之后，共点力的平衡是对整章内容的整合提升。使学生从对力的单一认识上升到力的综合应用，又能为接下来的牛顿第二定律做铺垫。动态平衡是共点力的平衡的重点内容，同时也是难点内容。物理课程标准要求：能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题。二、说教学目标根据课程标准要求与物理学科核心素养的4个方面确定如下的教学目标学生通过理论推导活结动态平衡与死结动态平衡，充分理解活结问题与死结问题；学生通过实验验证活结动态平衡，充分了解晾衣架问题，加深对活结动态平衡的理解；学生通过实验验证死结动态平衡，加深对死结动态平衡的理解；学生通过理论推导与实验验证双管齐下的方式让自己对于动态平衡理解的更加深刻，从而达到培养学生科学推理与科学探究的能力。三、说教学方法（1）理论推导检验学生对前面所学知识的掌握程度，熟悉巩固应用前面所学知识；（2）实验验证加深学生对动态平衡的理解，培养学生的科学探究能力，让理论推导不再那么抽象而是更加的形象；（3）理论推导与实验验证相结合，突破动态平衡学习的难点，凸显物理学科以实验为基础的学科特点。四、说学法指导“授之以鱼不如授之以渔”，“教是为了不教”。现代教育更重视在教学过程中对学生的学法指导。在本节的教学法中，要注意引导学生通过观察、分析、综合，自己得出结论，在其中渗透物理学的分析问题和解决问题的方法，使学生受到学习方法的训练。五、说教学过程(一)问题导入新课：图图1引入生活中最常见的晾衣架模型如图1所示，提出以下三个问题：（1）晾衣绳两边不等高是否会影响绳上拉力大小？（2）改变晾衣绳两边结点的远近是否会影响绳上拉力大小？（3）将晾衣架与绳子打成死结，改变绳子方向是否会影响绳上拉力大小？(二)推导与实验验证：（1）、活结动态平衡mm图2将前两个问题简化成如图2所示活结模型，学生小组讨论进行理论推导：根据活结问题同一根绳子力大小相等，水平方向受力平衡可知：Tcosα=Tcosβ可知：α=β将A对称到D点有：cosβ=d/L,任意位置，β不变，可知绳子上拉力大小不变。若将B点向左移动，由平行四边形定则在竖直方向上有2Tsinβ=mg由于β增大，所以T减小。同理可得当B向右移动时，T增大。推导过程当中有很多同学对于α、β保持不变难以理解，脑海当中存在疑惑，于是老师制作了活接动态平衡演示仪（如图3所示）让学生亲自做实验来进行验证。动滑轮动滑轮同心圆环竖直调节拉链细线标记点水平调节拉链刻度尺图3器材当中左边橡皮筋由水平拉链左端和标记点确定橡皮筋长度，右侧橡皮筋由同心圆确定长度。学生实验过程当中调节竖直拉链时通过标记点观察左侧橡皮筋的长度和方向变化，调节水平拉链时通过同心圆观察右侧橡皮筋长度和方向变化。学生通过自己动手实验得到了和理论推导完全一致的结论，通过实验学生解开了脑海当中的疑惑，对于活结动态平衡理解的更加深入。（2）死结动态平衡将晾衣架与晾衣绳打成死结，简化成如图4所示模型：OOAF图4学生小组讨论进行理论推导：①控制OA方向不变，改变F的方向，F的大小与绳OA上拉力大小如何变化？OAOAFG图5②控制OA与F的夹角不变，F的大小与绳OA上拉力大小如何变化？学生在此问题的推导过程当中出现了疑问，如何才能做到夹角不变？经过老师引导，根据圆当中弦长所对应的圆周角不变，学生将力的三角形画在圆当中，如图6所示：FFTOA图6GG学生通过观察三角形的变长变化得出力的大小变化。针对此种做法，学生提出太难想到，可不可以直接用三角函数得出结果，于是在老师的引导下进行了第二种理论推导方法：利用数学上的正弦定理得出了物理上的拉密定理，从而得到了第二种理论推导方式：ααOAFGβγ图7如图7所示，根据拉密定理可得：TOAsin透明塑料板透明塑料板可移动背景刻度板固定柱橡皮筋悬挂重物细线图8实验教具主要由透明塑料板和可移动背景板组成，实验过程当中让同心圆的圆心时刻与橡皮筋结点重合，通过观察橡皮筋在同心圆上的位置确定橡皮筋长度的变化进而确定力大小的变化。在验证方向不变的动态平衡时，在透明塑料板上画一条直线与OA同向，改变F方向的时候让结点在此直线上移动确保方向不变；在验证夹角不变的时候，让两根橡皮筋时刻与背景板上的任意两条黑线重合来控制夹角不变。学生通过分组实验很快得到了与理论推导完全一致的结论，并且通过观察实验得出重力与一根橡皮筋垂直时，另外一根橡皮筋上的力达到最大。六、说教学反思：（一）实验创新点：（1）自制教具；（2）活结动态平衡演示仪拉链的使用实现拉力位置的连续变化；（3）死结动态平衡演示仪可移动背景板的使用实现力的动态观察；（4）实验过程通过观察橡皮筋长短即可，避免力的测量；（5）实验器材比较普通，便于推广。（二）实验不足：（1）实验过程橡皮筋容易晃动造成误差；（2）背景板有点偏小，橡皮筋长度变化不是很大。（三）试验改进：（1）利用此实验装置验证相似三角形。（2）将透明塑料板尽可能做大，让橡皮筋