探寻力量与美《二力平衡》教学设计

二力平衡教学设计深圳市光明中学 温剑飞教材学情分析：生活中许多“力量之美”的画面都是平衡力造就的，力与平衡也是自然界和谐统一的一种规则。从最简单的二力平衡着手，符合学生的认知特点和探索规律。学生已具备较强的探究能力，因此二力平衡的条件探究要从观察不同位置的平衡状态开始，进行全面探究，对实验进行方案设计时，教师要引导学生根据实验任务单的方向进行，这样才能对开放实验进行调整和掌控。教学目标：1、依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力。2、经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结出结论。培养交流、合作精神。3、会利用二力平衡的知识分析解决实际问题。4、体会和感知力量的美、平衡的美、物理的美。教学重点：探究二力平衡的条件、二力平衡的应用。教学难点：探究二力平衡的实验设计、二力平衡知识的应用。教学准备：自制力的平衡演示仪及“平衡术”、鸡蛋、滑轮、铁架台、细绳、钩码、扑克牌、弹簧测力计、橡皮筋、牙签。教学设计：一、导入新课。（1）观看挑战不可能视频（在悬空的画框中平衡摩托车），如图1，提问：你体会到嘉宾说的美是一种什么美？ （2）如图2，学生体验在桌面上立生鸡蛋。（说明：鸡蛋的处理，提前一天把新鲜的生鸡蛋大头朝下立在蛋托上，这样可以保证约50%的鸡蛋能立在桌面上。） 图1 图2设计意图：通过感知和体验，让学生体会到力量的美、平衡的美、神奇的力量，从而切入课题。二、师生共探新知。鸡蛋静止在桌面上，摩托车静止在像框中，它们的状态没有改变，我们把这种运动状态不变的情况称为平衡状态，还有哪种运动状态属于平衡状态？（匀速直线运动）联系牛顿第一定律，物体在什么情况下处于平衡状态？（不受力时）提问：鸡蛋静止在桌面上，摩托车静止在像框中受力吗？受什么力？归纳：处于平衡状态的物体还可以是受力的，生活中的某些物体甚至受到多个力的作用，展示自制教具，如图3：三根橡皮筋拉着扑克牌。提问：扑克牌是否处于平衡状态？受到多少个力的作用？（扑克牌的重力忽略不计）为什么可以保持静止状态？（引导学生与“不受力”进行类比，易得出：三个力相互抵消，合力为零）小结：此种情况，称之为：受平衡力。追问：如果把其中一个力撤销，扑克牌还能保持平衡状态吗？学生观察剪断任意一根橡皮筋的情况，如图4。（设计两个位置一样的扑克牌，剪断一个后形成对实验） 图3 图4再追问：剪断后停下来的红扑克牌处于平衡状态吗？受几个力的作用？归纳：这就是二力平衡的状态。如图5，观察三张处于二力平衡的扑克牌，猜想二力平衡要满足哪些条件？学生易观察出（1）两个力大小要相等；（2）方向要相反。（学生如有困难，引导学生思维指向力的三要素）对于方向相反，引导学生观察如图6，特别是C图（F1水平向左，F2水平向右）与A图对比，得出猜想（3）两个力要作用在同一条直线上。 图5 图6设计意图：教学内容的呈现由浅入深、由现象到本质，用实验事实说话，按学生的最近发展区设计，水到渠成。三、探究与展示。因橡皮筋不方便测量力的大小，展示探究的实验装置（如图7），用钩码给纸片提供两个拉力（扑克牌的重力忽略不计）。学生根据实验任务单分组讨论实验方案，并进行分组实验，记录实验结果。学生用的探究扑克牌，要呈现平衡的多样性，如图8所示。 图7 图8探究二力平衡的条件（实验任务单）实验序号扑克牌在水平方向所受二力的情况扑克牌的运动状态是否改变？结论：二力平衡需要的条件是什么？大小方向是否在一条直线上1相等相反是不变（实验的对照组）2不相等两个力大小相等3相等相反不是4相等学生展示汇报探究过程及结果。（实验演示时注意，改变受力情况前先把扑克牌按在演示盘上，改变后再放手，观察扑克牌的运动状态是否改变？）老师补充实验，用剪刀把扑克牌一剪为二，引导得出两个力要作用在同一物体上。归纳出二力平衡的四个条件：同体、等大、反向、共线。并进行即时练习。设计意图：二力平衡的探究一定要按照控制变量法进行，所以对教材上的表格进行了优化，并增设了实验对照组，学生按此任务单进行探究，确保了有理、有序、有据。四、知识应用。例：如图9所示，三个质量相同的物体分别受到竖直向上的拉力作用，处于不同的状态：甲静止，乙以5m/s的速度向上做匀速直线运动，丙以5m/s的速度向下作匀速直线运动。则F甲、F乙、F丙的大小关系是（ ） AF甲F乙F丙 图9BF甲F乙F丙 CF乙F甲F丙 DF丙F甲F乙教学中用以下实验（如图10）来突破难点，分别演示例题中的三种情况。并对该题进行拓展延伸：起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是6000N。若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是（ ）A、12000N；B、6000N；C、3000N；D、无法判定。图10 图11设计意图：用例题来说明因匀速直线运动也属于平衡状态，二力平衡的四个条件亦适用于匀速直线运动。五、归纳升华。提问：回归到立鸡蛋体验，立鸡蛋过程中（挑战者对摩托车）不断进行调整，调整的目的是什么？（使两个力作用在同一条直线上），二力平衡知识是能否成功立鸡蛋的条件之一。再提问：如果一个物体只受到重力的作用，能悬浮在空中吗?趣味魔术表演，如图11。每组学生提供一个信封，信封内装有表演器材，学生打开信封，自行揭秘，并表演给大家看。如图12，生活中很多美的场景、出彩中国人中的“叠石表演”都运用了二力平衡的知识，让我们体会到永恒的静止之美，平衡之美，物理也是美的。图12板书设计：教学反思：1、教材中探究二力平衡条件的实验设计，我称之为“实验原型”，“实验原型”有着不可替代的作用，但随着实验的开放及创新实验的开发，对“实验原型”口诛笔伐的现象比比皆是，我认为这是对“实验原型”极不尊重的现象。任何实验设计都有其优