2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡 第一課時(shí) 3教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.知道什么是轉(zhuǎn)動(dòng)軸和有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡狀態(tài).2.掌握力臂的概念，會(huì)計(jì)算力矩.3.理解有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件.二、能力目標(biāo)通過有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件的得出過程，培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力.三、德育目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生研究物理問題的能力和興趣，了解科學(xué)方法在物理研究中的應(yīng)用.教學(xué)重點(diǎn)1.轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)，力矩的概念.2.有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件.教學(xué)難點(diǎn)力臂和力矩的概念.教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、歸納法、講授法、分層教學(xué)法.教學(xué)用具投影儀、力矩盤、鉤碼、彈簧秤.課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程投影本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的概念.2.理解力臂和力矩的概念.3.理解有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、導(dǎo)入新課CAI課件模擬物體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)例，學(xué)生觀察、思考用手開門用扳手?jǐn)Q螺絲用撬棒撬石塊等學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)討論歸納.師生互動(dòng)歸納：物體在轉(zhuǎn)動(dòng)力的作用效果設(shè)問引入：這類轉(zhuǎn)動(dòng)問題在初中已學(xué)過，并不僅僅由力來決定轉(zhuǎn)動(dòng)效果，那到底跟什么因素有關(guān)呢？二、新課教學(xué)1.轉(zhuǎn)動(dòng)軸CAI課件展示門的轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng).問題思考：畫面上的各物體都在轉(zhuǎn)動(dòng)，那么物體上的各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是什么？學(xué)生討論可得：軌跡是圓周，做圓周運(yùn)動(dòng).問題思考：圓周的中心是一個(gè)嗎？有什么特點(diǎn)？結(jié)合實(shí)例師生互動(dòng)分析結(jié)論：圓周的中心在同一直線上.知識(shí)點(diǎn)認(rèn)知這條直線叫做轉(zhuǎn)動(dòng)軸.思考題：研究物體的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體能否當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)看待？教學(xué)設(shè)計(jì)目的是讓A層次的同學(xué)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸有深入的認(rèn)識(shí).2.轉(zhuǎn)動(dòng)平衡設(shè)問：有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體一定會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？師生結(jié)合實(shí)例分析有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體可能靜止，可能勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，還可能變速轉(zhuǎn)動(dòng).指導(dǎo)學(xué)生閱讀P74第一段概念：一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)平衡分析“關(guān)鍵之處”物體要有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸受到力的作用保持“持續(xù)”3.力臂設(shè)問：有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)效果由哪些因素決定呢？學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)合已有知識(shí)猜想，先記下自己的猜想結(jié)果.演示實(shí)驗(yàn)情景1：推門時(shí)，在離轉(zhuǎn)軸較遠(yuǎn)的地方推，用比較小的力就能把門推開；在離轉(zhuǎn)軸不遠(yuǎn)的地方推，用較大的力才能把門推開.情景2：用手直接擰螺帽，擰不太緊，但是用扳手來擰，很容易就擰緊了.針對(duì)實(shí)例結(jié)合已有知識(shí)體系師生共析結(jié)論：力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用效果不僅與力的大小有關(guān)，還和力到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離有關(guān).力越大，力到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大.過渡引導(dǎo)為了反映轉(zhuǎn)動(dòng)效果與力到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離有關(guān)，要引入一個(gè)新的物理量力臂.定義：從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的距離.強(qiáng)調(diào)到力的作用線距離垂線思考題：力臂的大小由哪些因素決定？引入力臂的概念有什么意義？學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)A.討論解釋B、C.師生共析，給出提示：從力的作用點(diǎn)和力的方向考慮.結(jié)論力臂的大小是由力的作用點(diǎn)和力的方向共同決定的；力臂概念的引入，實(shí)際上是把力的三要素中的力的作用點(diǎn)和力的方向這兩個(gè)因素歸合為一個(gè)因素.例：畫出圖中F1和F2的力臂教師介紹找出力臂的“口訣”一軸二線三垂直解釋：第一步：找到轉(zhuǎn)動(dòng)軸第二步：找到畫出力的作用線第三步：從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線作垂線，轉(zhuǎn)軸和垂足之間的距離就是力臂.3.力矩設(shè)問：力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果既跟力F的大小有關(guān)，又跟力臂L的大小有關(guān).為此引入一個(gè)新的物理量力矩.（1）定義：力F和力臂L的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩，符號(hào)為M.(2)公式：M=FL(3)意義：描述力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果（4）單位：牛米（Nm)(5)正負(fù)：力矩可以使物體向不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng).規(guī)定：使物體向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為正力矩；使物體向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為負(fù)力矩.思考題：在什么情況下，力對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)沒有效果.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單討論驗(yàn)證歸納.F=0L=0例：如右圖，質(zhì)量為m的均勻直棒OA可繞墻上絞點(diǎn)O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在A端懸掛一質(zhì)量為m的物體，棒在細(xì)繩AB的作用下處于水平靜止?fàn)顟B(tài).已知棒長(zhǎng)為l，AB與棒的夾角為，則作用于棒上的四個(gè)力的力矩分別為多少？學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)獨(dú)立寫出結(jié)果.投影結(jié)果MG=mgl Mm=-mglMF=-Flsin M0=0思考題：力矩的正、負(fù)表示方向嗎？學(xué)生討論，教師強(qiáng)調(diào)力矩的正負(fù)不表力矩的方向，只說明轉(zhuǎn)動(dòng)效果.4.力矩的平衡多媒體課件出示下圖在一力矩盤上作用三個(gè)力矩，分別是F1、F2、F3的力矩.1.這三個(gè)力的力矩大小如何求解？2.這三個(gè)力矩分別是正力矩還是負(fù)力矩？教學(xué)設(shè)計(jì)同學(xué)獨(dú)立作答師生互動(dòng)分析歸納1.要求三個(gè)力的力矩，可以先找到三個(gè)力的力臂L1、L2、L3，再據(jù)M=FL分別求出它們的力矩.2.判定力矩方向的方法：先假設(shè)其余的力全消失，只剩下要判定的那個(gè)力矩，如果在該力矩作用下，物體逆時(shí)針轉(zhuǎn)，則該力矩為正；如果物體順時(shí)針轉(zhuǎn)，則該力矩為負(fù).據(jù)此判定：F1的力矩為正，F(xiàn)2、F3的力矩為負(fù)問如果上圖中的力矩盤處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，這三個(gè)力的力矩滿足什么關(guān)系呢？學(xué)生每?jī)扇艘唤M，按圖組裝，研究這三個(gè)力矩在力矩盤靜止時(shí)的關(guān)系教師巡回指導(dǎo)學(xué)生匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)力矩盤處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用在力矩盤上的三個(gè)力的力矩滿足下述關(guān)系：M1=M2+M3或M1+M2+M3=0教師總結(jié)并板書有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件是：使物體向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于使物體向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和.即：M1=M2+M3或者：有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件是力矩的代數(shù)和等于零.即：M1+M2+M3=0（注意：規(guī)定使物體向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩為正，反之為負(fù)）強(qiáng)化訓(xùn)練如圖所示，一根均勻直棒OA可繞軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，用水平力F=10 N作用在棒的A端時(shí)直棒靜止在與豎直方向成30角的位置，直棒有多重？學(xué)生求解本題教師用投影儀展示正確的解題過程解：設(shè)直棒的長(zhǎng)度為l，由力矩平衡條件有：Flcos30= sin30 G=34.6 N三、小結(jié)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)合給出的小結(jié)提綱.投影本節(jié)提綱1.本節(jié)學(xué)習(xí)了幾個(gè)新的物理量？其意義是什么？如何確定其大?。?.歸納一些典型的轉(zhuǎn)動(dòng)平衡問題？3.試寫出力矩平衡條件的幾種表達(dá)形式.四、作業(yè)1.課后作業(yè)：練習(xí)二1、22.復(fù)習(xí)初中相關(guān)知識(shí)，溫習(xí)該節(jié)內(nèi)容.3.預(yù)習(xí)第四節(jié).4.思考題：在用力矩平衡條件解題時(shí)，為什么不考慮通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力的力矩作用.五、板書設(shè)計(jì)