“物体的平衡”探究学习

1 / 5 “物体的平衡”探究学习 “ 物体的平衡 ” 探究学习湖北省蕲春县实验中学 张露 【教学内容】 高中物理第一册（必修）第四章第一节。 【教学实录】 一、问题情境的创设 上课前播放背景音乐，上课后让学生看事先已剪辑好的录像带、制好的幻灯片等与本节相关的情景资料，激发学生质疑。学生学习的背景资料有： 巍然屹立的雪峰、耸立云中挺拔秀美的高楼； 横跨大江两岸宏伟壮观的钢索桥和铁架桥； 杂技厅内十几人搭成的人梯，杂技演员手中旋转的盘碟， 骑自行车走钢丝的杂技演员； 老师手中拿着的螺旋千斤顶，斜面上放置的木块等。 二、课题的提出与讨论 （学习了背景资料后，教师提出 “ 研究物体的平衡 ” 课题，引导学生质疑。） 生 A：刚才看到这些资料片段中的物体都是平衡的物体吗 ? 师：这个问题还是由其他同学给你回答，哪位 ? 生 B：凭我的感觉应该是平衡的物体，但我不知道判断这些物体是否平衡的标准。 2 / 5 师：大家设想一下，雪峰发生 “ 雪崩 ” ，雪层加速下滑，这雪层还能平衡吗 ?谁见过 “ 雪崩 ” 场面，给大家讲讲。 生 c：我是见过 “ 雪崩 ” 场面，不过是从电视上看到的。（师生笑）那些加速下滑的雪层比汽车跑得还快，那场景太惊心动魄了，那显然不是平衡状态，是加速运动状态。 师：什么是平衡状态呢 ?大家是否可以相互讨论，总结一下。 （学生们之间展开了讨论，有的学生小声问老师其他现象包含平衡的道理后，老师点一同学回答。） 生 D：老师，静止的物体处于平衡状态，像放在斜面上的木块是平衡的，斜面是平衡的；楼房是静止的，是平衡的，桥梁是静止的，也是平衡的。 师：好，总结得好，大家都一致通过 了这个观点。还有没有运动的物体也处于平衡状态呢 ?有没有哪一组同学讨论到了？ 生 E：老师，刚才短片中，骑自行车过钢丝的演员不也是平衡的吗 ?若不平衡，他们早就掉下来了，仔细观察，他们应是匀速运动。 师：很好，同学们观察能力很强，运动的物体也可以处于平衡状态，不过只有匀速直线运动的物体才能是平衡的，加速运动的物体并不平衡，为什么 ?大家能否从理论上总结出物体处于平衡状态的条件 ?大家思考一下。 3 / 5 （学生们相互讨论，找依据，然后推选一个中心发言人。） 生 F：大家都学习了牛顿第二定律 ，物体处于静止状态和匀速直线运动状态其加速度为 0，即其所受合外力为 0。因此，物体处于平衡状态其所受合外力必为 0，即 F 合 =0，是物体处于平衡状态的条件。 师：不错。现在回过头来看钢索桥和铁架桥的结构（重新播放并放大），我们可以看到特别是铁架桥，由大量三角形钢铁支架铆接而成，当车辆过桥，它能保持很稳定的平衡（主体不晃动），这又是什么原因呢 ? 生：呀 ! （学生们又在相互讨论） 师：给大家提示一下， 钉入墙内的钉子可以挂较重的物体，钉子和重物都处于平衡。物体处于平衡是由于合外力共点且矢量和为 0；钉子处于平衡，当然合外力为 0，但这些力并不共点。再仔细分析铁架桥的内部结构，取任何一个三角支架。见图示： 再分析总结，若以某点（例 A 点）为转轴 生 G：（迅速站起来）老师，我可以猜想一下吗 ? 师：当然可以，不过错了也没关系，凭你的直觉，猜想是物理学中常用的方法，有时也是正确的。 生 G：初中学习过 “ 杠杆平衡 ” ，是不是属于这种平衡。 4 / 5 师：不错，就是 “ 杠杆 平衡 ” ，不过高中把它改为 “ 力矩平衡 ” 了。 （教师通过多媒体，将力臂、力矩及力矩平衡介绍给学生，并得出一般物体的平衡条件： 合外力为零； 合外力力矩为 0。） （之后，老师拿出笑容可掬的 “ 不倒翁 ” ，不管怎样放倒它，最终 “ 不倒翁 ” 还是站立起来。） 生 H：这个东西倒是很有趣，但它为什么不倒呢 ? 生 I：能倒还叫 “ 不倒翁 ” 吗？（师生们笑） 师： “ 不倒翁 ” 为什么不倒 ?谁能想明白其中的道理 ? （学生们又在积极讨论，翻阅相关资料。） 师：给大家提示一下，骑 自行车走钢丝的杂技演员之所以牵动观众的心，是因为他离地高，动作惊险，且能保持平衡。若他在地面上骑车也叫精彩吗 ? 生 j：噢，我明白了，是不是因为重心高度的问题 ?杂技演员走钢丝其重心高， “ 不倒翁 ” 则是因为它的重心低。 师：同样是平衡的物体，有的是稳定平衡，有的是不稳定平衡，有的是随时可达到平衡。这与什么有关 ? 生 k：与平衡的稳定性和物体重心高度有关。 师：今天我们的讨论到此为止，谁能将这一节课总结一下。 三、课题小结 5 / 5 生 L：这一节课主要研究了三个问题： 物体的平衡状态：静止状态和匀速直线运动状态； 真正意义上物体的平衡条件是合外力为 0 和合外力力矩代数和为 0； 物体平衡的稳定性与物体本身重心高度有关。 师：值得一提的是刚才放的短片中 属于物体的平衡； 属于力矩的平衡； 属于物体平衡的稳定性问题。 点评： 这节课堂教学实录，通过多媒体展示的一幅幅画面，激发了学生探究知识的欲望，培养了学生观察生活的能力。尤其是师生共同对铁架桥构造的分析，不仅使学生感受到理论知识如何应用于实践、指导实践，而且给学生以启示：身边的每一