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《二力平衡》名师教案

二力平衡教学设计
【核心素养】
通过观察分析，培养学生观察、分析和概括能力以及由浅入深的研究物理问题的科学方法；通过探究与交流，使学生认识交流合作的重要性，培养学生主动与他人合作的精神。
【教学目标】
知识与技能
1、 知道二力平衡。
2、理解二力平衡的条件以及物体在平衡力作用下的运动状态。
3、能利用平衡条件解决简单的平衡问题。
【学情分析】
在本节课之前，学生已经积累了一些有关力学的知识，知道力的作用效果、力的三要素以及牛顿第一定律的内容。通过对生活中的情景现象引导学生发现物体受力时也可以处于静止或者匀速直线运动状态，进而分析得出二力平衡的概念。学生会从力的三要素角度进行猜想，两个力平衡需要满足的条件，这时学生很容易猜想两个力需要作用在同一个作用点；通过再次举例，对物体进行受力分析并观看视频，让学生发现二力平衡的前提条件是作用在同一个物体，进而引出相互作用的两个力；并初步区别平衡力与相互作用力的主要不同点，突破学生的思维误区，实现知识的建构。让学生以小组为单位进行实验探究，自己总结归纳出二力平衡条件，教师通过微课使学生知道在任意方向上的两个力满足这四个条件都可以使物体处于平衡状态。
重点：二力平衡条件
关键：探究二力平衡的实验过程
难点：二力平衡条件的应用
教学用具：小车、带滑轮的木板、木块、钩码、细线、带滑轮的圆盘、轻质纸片、剪刀
【教学过程】
教学环节
教师活动设计
学生活动设计
设计意图
课前
登陆优教平台，发送预习任务
完成本节课的预习任务，反馈预习情况
了解本节课内容，发现薄弱点，针对性听课
一、情境导入
复习：
1、物体的运动状态不变包含哪两种状态？

2、牛顿第一定律的内容是什么？

教师：通过前面学习我们知道物体在不受力时可以处于静止状态或者匀速直线运动状态，那么反之，如果物体处于静止或者匀速直线运动状态，物体就不受力么？

演示：易拉罐“踮脚”站立

学生：静止状态和匀速直线运动状态。

学生：一切物体在不受力时总保持静止或者匀速直线运动状态。

学生思考

复习巩固已学知识

创设问题情境，让学生在认知上产生一个认知的冲突，调动学生学习积极性。

二、力的平衡

三、二力平衡条件（合作用探究）
教师：此时易拉罐处于什么状态受哪些力的用？

ppt展示：
静止的电灯
匀速降落的跳伞运动员
匀速行驶的汽车

教师：通过上面的学习我们发现物体受力也能处于静止状态或者匀速直线运动状态，那它们为什么能与物体不受力时，在运动状态上产生一样的效果呢？大家谈谈你们的看法？

教师：同样的道理，匀速行驶的汽车，水平方向受到的牵引力和阻力的作用效果相互抵消，竖直方向上重力和支持力的作用效果相互抵消，汽车就跟没受力一样，所以才能保持匀速直线运动状态。
经分析，以上物体受力时，力作用在物体，使物体在运动状态上产生的效果相互抵消，等效于不受力的情况。

教师ppt展示

教师：在力的平衡中，二力平衡是最简单的情况，我们今天就从最简单的二力平衡开始研究。
我们知道力有三要素，那么作用在物体上的两个力需要满足什么条件才能平衡呢？

你组觉得需要作用在同一个作用点，那么其他组的同学同意么？再次将易拉罐的受力分析图拿出来，并观看视频，让学生们发现他们的主要区别？

教师：通分析得出两个力的平衡需要作用在同一个物体，而并非同一个作用点。其中作用在同一物体时研究二力平衡条件的前提条件。在研究二力平衡条件的过程中，同学们的猜想有四种，如果我们向探究其中一个猜想，我们应该如何研究？
教师：很好，那平衡状态包括静止和匀速直线运动状态，那我们应该选择哪种运动状态来研究更方便呢？为什么呢？

教师：老师在桌面上给大家提供了小车，木块、纸片、钩码等实验器材，请大家结合提供的实验器材，讨论并设计你们的实验方案

（优教提示：请打开素材“动画讲解：二力平衡实验”）

学生：静止的易拉罐受到竖直向上的支持力和竖直向下的重力

学生：静止的电灯受到竖直向上的拉力和竖直向下的重力
学生：运动员整体受到竖直向下的重力和竖直向上的空气阻力
学生：水平方向受到牵引力和阻力；竖直方向受到重力和支持力

学生小组讨论
学生：我们组觉得以电灯为例，如果没有绳子的拉力，电灯将在重力作用下加速下落，正因为有了拉力，灯才处于静止状态，说明重力和拉力的作用效果相互抵消。

学生小组讨论
猜想：可能需要大小相等方向相反
可能需要作用在同一条直线上
可能需要作用在同一个作用点

观看视频

保证其他条件不变，只改变我们要研究的条件。

静止；如果选择匀速直线运动进行研究，它的速度大小是否改变我们无法准确辨别。

以小组为单位，结合桌面上提供的器材讨论并设计实验方案。

激发学生的学习兴趣

从生活中的示例进行受力分析，让学生从生活走向物理。

小组合作讨论，自己探究其原因，培养学生的分析能力

学生根据力的三要素，很容易猜到需要作用在同一个作用点，进而引出相互作用的两个力，并将之与相互平衡的两个力作对比，加深学生的印象，突破难点。

培养学生独立思考和设计实验方案的能力，并通过讨论排除干扰，设计实验方案。

教师：哪组来汇报下你们的实验方案？

方案一：小车和带滑轮的木板
我们组选择的物体是小车，我们通过在小车两端用细线挂钩码来施加力的作用，通过挂的钩码数量的多少来反映施加力的大小。在探究两个力的大小是否相等时，然后先让小车静止，在小车两端挂相同数量的钩码，让两个力在同一水平线上，观察小车的运动状态；再挂数量不同的钩码，松手后观察小车的运动状态是否改变。
在探究两个力是否方向相反时，先在小车两端挂相同数量的钩码，然后把钩码放在小车同一侧，观察小车的运动状态是否改变。
在探究两个力是否在同一条直线时，先在小车两端挂相同数量的钩码，然后用手把小车旋转至某一个角度，使两个力不作用在同一条直线，观察小车的运动状态是否改变。
最后探究两个力是否作用在同一个物体，可以将两个小车系在一起，先在小车两端挂相同数量的钩码，观察小车的运动状态，再剪开细线观察小车的运动状态是否改变。

四、二力平衡的应用

教师：那你们在设计实验方案时，为什么没有选择木块作为研究对象？

ppt展示：

教师：结合设计方案，开始实验

教师：那组来汇报一下实验结果

教师：因此我们得到二力平衡的条件

教师：通过以上实验，我们得到了物体在水平方向上的两个力作用下处于静止时，两个力需要满足的条件，那如果作用在物体上的两个力不在水平方向，物体处于静止时，这两个力需要满足什么条件呢？观看微课
（优教提示：请打开素材“演示动画：二力平衡吗？”）
教师总结：通过微课以及大量实验事实, 我们发现物体在任意方向上的两个力作用下，处于静止状态时，这两个力都满足上述四个条件。板书任意方向。大量实验事实也告诉我们，物体在两个力的作用下处于匀速直线运动状态时这两个力也满足相同的条件。
这就说明我们得到的二力平衡条件不仅适用于静止状态也适用于匀速直线运动状态，不仅适用于水平方向上的二力也适用于其他方向的两个力。所以我们得到的二力平衡具有一定普遍性。
教师：通过以上学习，我们得出了二力平衡的条件，那现在你能解释为什么用弹簧测力计测物重时，弹簧测力计示数就等于物体的重力吗？
教师总结：已知物体的运动状态判断物体的受力情况
教师：我们再来看下一个如图热气球下吊着一个重为1000N物体，已知吊绳的拉力也为1000N，则该物体处于什么状态？谁能说说你的看法？
教师总结：已经物体的受力情况，判断物体的运动状态。

教师：通过本节课的学习大家都有哪些受获？

教师总结：
本节课的重点就是二力平衡条件，一个物体在同一条直线上受两个以上力作用而平衡时，我们都可以转化为二力平衡来解决。此外，利用力的平衡不仅可以测量物体的重力大小，还可以测量出摩擦力和浮力的大小，它是间接测量力的重要原理。希望同学们课后加强对本节课知识的复习，我们也会在今后的力学学习中，进一步加深对本节课知识的理解。

方案二：带滑轮的圆盘和轻质纸片
操作基本相同，不同之处是探究是否作用在同一个物体，将纸片剪开，观察纸片的运动状态。
学生：存在摩擦力，而且我们研究的是两个力的平衡，如果存在摩擦力就变成三个力的平衡了，所以要摩擦力要尽量减小甚至消除，所以我们组选择的是小车。
学生：我们组选择的是小纸片，没有选择小木块是因为我们觉得木块太重了，悬挂起来会下沉，这样两个力就不在一条直线上了，没办法研究两个力是否在同一条直线上。而且重力也会对实验结果有影响。所以纸片应该质量越小越好。

学生：这两个力需要大小相等、方向相反，作用在同一条直线，同一个物体。

作用在同一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并作用在同一条直线，我们就说这两个力彼此平衡。

观看微课

学生：在白板受力分析并讲解

学生：观看ppt以小组为单位展开讨论

学生：本节课我知道了物体在受力的情况下也能处于静止和匀速直线运动状态，也就是平衡状态；然后以静止物体为研究对象进而得出二力平衡的条件，并发现只要满足那四个条件，两个力在任意方向上都能平衡；最后，应用二力平衡解决了一些生活中的实际问题。

进行方案评估，对比实验，分析实验的优缺点，

通
过微课，让学生知道，物体在任意方向上的两个力作用下，物体处于静止时，这两个力都满足这四个条件。

将二力平衡与实际生活联系

加深相互作用力与平衡力的区别

课堂练习
（优教提示：打开优教配套习题“名师训练-《二力平衡》，使用互动答题卡，更快更便捷的掌握学生的情况）
板书设计：