教学过程设计 |
复习回顾：1.三个共点力平衡的特点？ （1）三个力的合力为零。 （2）三个力中任意两个力的合力与第三个力等大反向 （3）三个力平衡时，这三个力首尾连接构成封闭的矢量三角形。 2.什么是共点力的动态平衡？ （1）通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，从宏观上看，物体的运动是变化的，但从微观上理解是平衡的，即任一时刻物体均处于平衡状态 （2）解题方法 图解法、平衡方程式法、相似三角形法 （3）本节课提出一种新方法----实验法 |
一.创设情境 情境1 | 设计意图：引导学生提出问题，带着问题进入实验探究 1.两侧弹簧测力计拉力大小是否相等？两侧绳子与竖直方向的夹角是否相等？ 2.合力一定时，两个分力的夹角越大，两个分力的大小如何变化？反之，两个分力的夹角越小，两个分力的大小如何变化？ |
| 次数弹簧秤N夹角弹簧秤M1 90 2 60 3 120 结论：当钩码质量一定的情况下。M、N拉力夹角减小，则两拉力都减小 M、 N拉力夹角增大，则两拉力都增大。 |
创设情境2：思考：在光滑斜面上当绳子从 水平方向缓慢向上偏移时，球对斜面的压力和 细绳上的拉力将如何变化？ |
实验探究一 （1）实验装置设计： 因为找不到光滑的斜面，由于本问题支持力方向不变，在设计本实验，想到用绳子拉力替代斜面的支持力，并让这个力方向不变，用拴在铁架台上的蓝色绳子表示支持力的方向，就解决了光滑斜面的问题，如右图。 |
（2）数据表设计 次数 弹簧秤1/N（支持力大小）二力夹角/度 弹簧秤2/N（拉力大小）1 2 3 4 5
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（3）数据表记录 次数 弹簧秤1/N（支持力大小）二力夹角/度 弹簧秤2/N（拉力大小）14.501503.502 2.501202.5032.20902.0042.00802.1051.80602.30实验结论：随着夹角变小，支持力减小，拉力先减小后增大，其中在支持力和拉力的夹角为90度时，拉力最小。 |
（4）右图采用静力传感器探究，结论是：球对斜面的压力，N逐渐减小，绳子的拉力T 先减小后增大 通过静力传感器可以实现俩侧绳子力的大小的实时测量和对比，实验现象直观数据准确 |
（5）作图分析，由分析可知， 球对斜面的压力，N逐渐减小， 绳子的拉力T先减小后增大， 实验与理论吻合。
创设情境3： 如右图:小球在光滑半球面上缓慢移动， 各力如何变化？ |
实验探究二 （1）实验装置设计：因为找不到光滑的圆面，在设计本实验时，想到圆是由线段绕着一个端点做圆周，本实验就将绳子的一端固定，让另一端旋转，在旋转的一段挂上200克钩码，类似上面的实验设计，用拉力替代圆面的支持力，注意在数据测量的时候，要使拉力与圆的半径共线，且要在操作时注意充当半径的绳子时刚好拉直，但没拉力。本实验还利用定滑轮，使拉动绳子时，操作方便。
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（2）数据表设计 次数 弹簧秤1/N（支持力大小）二力夹角/度 弹簧秤2/N（拉力大小）1 2 3 4
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（3）数据记录 次数 弹簧秤1/N（支持力大小）二力夹角/度 弹簧秤2/N（拉力大小）11.41901.502 1.42701.3031.40601.1041.43300.90实验结论，支持力基本不变，拉力减小 |
（4）采用静力传感器探究，右图 得出：N基本不变，F减小 |
（5）理论推导，作图，由三角形定则和相似三角形原理得：
结论：h不变，比值不变，R不变，N不变， L减小，F减小，实验与理论吻合。 |
思考：支持力不变，本实验验设计能否简化？ 支持力用固定质量的重物代替，通过定滑轮拉住重物，也即，先前的设计是两个学生用两个弹簧测力计拉，现在是一个学生用一个弹簧测力计拉。 |
三．学习测评 1.（2018•湖北模拟）如图所示9，带有光滑竖直杆的三角形斜劈固定在水平地面上，放置于斜劈上的光滑小球与套在竖直杆上的小滑块用轻绳连接，开始时轻绳与斜劈平行。现给小滑块施加一个竖直向上的拉力，使小滑块沿杆缓慢上升，整个过程中小球始终未脱离斜劈，则有（ D ） A．小球对斜劈的压力保持不变 B．轻绳对小球的拉力先减小后增大 C．小球对斜劈的压力先减小后增大 D．轻绳对小球的拉力逐渐增大 |
2.如图所示，小球用细线拴住放在光滑斜面上，用力推斜面向左运动，小球缓慢升高的过程中，细线的拉力将（ B ） A．先增大后减小 B．先减小后增大 C．一直增大 D．一直减小 3（2018咸阳模拟）把一光滑圆环固定在竖直平面内，在光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔，如图所示。质量为m的小球套在圆环上，一根细线的下端系着小球，上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线，使小球沿圆环缓慢下移。在小球移动过程中手对细线的拉力F和圆环对小球的弹力FN的大小变化情况是（ D ） A．F不变，FN增大 B．F不变，FN减小 C．F减小，FN不变 D．F增大，FN不变 |
四．实验效果评价1.操作能力的提升：学生自己动手组装实验仪器找圆心安装量角器，提升了学生的实验探究能力采用了静力传感器可以实现力的大小的实时测量，数据直观准确度高。教师演示实验教学效果非常好。 2.分析能力的提升：通过指导学生完成分组实验，培养学生实验探究和分析数据提炼信息和对信息进行分析、整合的能力；通过观察实验，进一步进行理论推导和证明，提升了学生的分析问题总结规律的能力。3.思维方式的提升：本实验做到了将复杂的物理问题直观化、简单化，提高了学习、探究效率。 |
五．板书设计 一：共点力的动态平衡 1. 平衡条件：合力为零 2.三个力平衡的特点：（1）三个力的合力为零。（2）三个力中任意两个力的合力与第三个力等大反向（3）三个力平衡时，这三个力首尾连接构成封闭的矢量三角形。 3.什么是共点力的动态平衡？ （1）通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，从宏观上看，物体的运动是变化的，但从微观上理解是平衡的，即任一时刻物体均处于平衡状态 （2）解题方法 图解法、平衡方程式法、相似三角形法--------（理论法） 二：本节课提出一种新方法----实验法 |
五．教学反思 物理是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。让学生封闭在既不联系自然，也不联系生产、生活远离科学探究乐趣，甚至根本不可能存在的“思辨游戏”式难题和怪题的牢笼之中，他们是不可能热爱物理课程的。本实验就是让学生从生活中来，定性观察实验，再动手亲自定量的探究实验，从而得出实验规律，运用规律再去轻松解决实际问题。我在学生感到困难的地方多搭几个矮一点的台阶，可以说“没有不能攀登的高山，只有上去的台阶”。 |
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