2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 有固定轉動軸物體的平衡 第一課時 3.doc
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2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 有固定轉動軸物體的平衡 第一課時 3 ●教學目標 一、知識目標 1.知道什么是轉動軸和有固定轉動軸的物體的平衡狀態(tài). 2.掌握力臂的概念，會計算力矩. 3.理解有固定轉動軸的物體的平衡條件. 二、能力目標 通過有固定轉動軸的物體的平衡條件的得出過程，培養(yǎng)學生的概括能力和分析推理能力. 三、德育目標 培養(yǎng)學生研究物理問題的能力和興趣，了解科學方法在物理研究中的應用. ●教學重點 1.轉動平衡狀態(tài)，力矩的概念. 2.有固定轉動軸的物體的平衡條件. ●教學難點 力臂和力矩的概念. ●教學方法 實驗法、歸納法、講授法、 分層教學法. ●教學用具 投影儀、力矩盤、鉤碼、彈簧秤. ●課時安排 1課時 ●教學過程 ［投影本節(jié)課學習目標］ 1.了解轉動平衡的概念. 2.理解力臂和力矩的概念. 3.理解有固定轉動軸的物體的平衡條件. ●學習目標完成過程 一、導入新課 ［CAI課件模擬物體轉動實例，學生觀察、思考］ ①用手開門 ②用扳手擰螺絲 ③用撬棒撬石塊等 ［學生活動設計］ 討論歸納. ［師生互動］歸納： ①物體在轉動 ②力的作用效果 設問引入：這類轉動問題在初中已學過，并不僅僅由力來決定轉動效果，那到底跟什么因素有關呢？ 二、新課教學 1.轉動軸 ［CAI課件展示］ 門的轉動，車輪的轉動，電動機的轉動. 問題思考： 畫面上的各物體都在轉動，那么物體上的各點的運動軌跡是什么？ 學生討論可得： 軌跡是圓周，做圓周運動. 問題思考： 圓周的中心是一個嗎？有什么特點？ ［結合實例師生互動分析］ 結論：圓周的中心在同一直線上. ［知識點認知］這條直線叫做轉動軸. 思考題： 研究物體的轉動時，物體能否當作質點看待？ ［教學設計］目的是讓A層次的同學對轉動軸有深入的認識. 2.轉動平衡 設問：有固定轉動軸的物體一定會轉動嗎？ ［師生結合實例分析］ 有固定轉動軸的物體可能靜止，可能勻速轉動，還可能變速轉動. ［指導學生閱讀P74第一段］ 概念：一個有固定轉動軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止或勻速轉動——轉動平衡 分析“關鍵之處” ①物體要有固定轉動軸 ②受到力的作用 ③保持——“持續(xù)” 3.力臂 設問：有固定轉動軸的物體轉動時，轉動效果由哪些因素決定呢？ ［學生活動設計］ 結合已有知識猜想，先記下自己的猜想結果. 演示實驗 情景1：推門時，在離轉軸較遠的地方推，用比較小的力就能把門推開；在離轉軸不遠的地方推，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. ［針對實例結合已有知識體系師生共析］ 結論：力對物體的轉動作用效果不僅與力的大小有關，還和力到轉動軸的距離有關.力越大，力到轉動軸的距離越大，力對物體的轉動作用就越大. ［過渡引導］為了反映轉動效果與力到轉動軸的距離有關，要引入一個新的物理量——力臂. 定義：從轉動軸到力的作用線的距離. ［強調］①到力的作用線 ②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？ ［學生活動設計］ A.討論解釋 B、C.師生共析，給出提示： 從力的作用點和力的方向考慮. ［結論］力臂的大小是由力的作用點和力的方向共同決定的；力臂概念的引入，實際上是把力的三要素中的力的作用點和力的方向這兩個因素歸合為一個因素. 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：找到轉動軸 第二步：找到畫出力的作用線 第三步：從轉動軸到力的作用線作垂線，轉軸和垂足之間的距離就是力臂. 3.力矩 設問：力的轉動效果既跟力F的大小有關，又跟力臂L的大小有關. 為此引入一個新的物理量——力矩. （1）定義：力F和力臂L的乘積叫做力對轉動軸的力矩，符號為M. (2)公式：M=FL (3)意義：描述力對物體的轉動效果 （4）單位：牛米（Nm) (5)正負：力矩可以使物體向不同的方向轉動.規(guī)定：使物體向逆時針方向轉動的力矩為正力矩；使物體向順時針方向轉動的力矩為負力矩. 思考題： 在什么情況下，力對物體轉動沒有效果. ［學生活動設計］ 簡單討論驗證歸納. ①F=0 ②L=0 例：如右圖，質量為m的均勻直棒OA可繞墻上絞點O自由轉動，在A端懸掛一質量為m的物體，棒在細繩AB的作用下處于水平靜止狀態(tài).已知棒長為l，AB與棒的夾角為α，則作用于棒上的四個力的力矩分別為多少？ ［學生活動設計］ 獨立寫出結果. ［投影結果］ MG=mgl Mm=-mgl MF=-Flsinα M0=0 思考題：力矩的正、負表示方向嗎？ ［學生討論，教師強調］ 力矩的正負不表力矩的方向，只說明轉動效果. 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力矩，分別是F1、F2、F3的力矩. 1.這三個力的力矩大小如何求解？ 2.這三個力矩分別是正力矩還是負力矩？ ［教學設計］ ①同學獨立作答 ②師生互動分析歸納 1.要求三個力的力矩，可以先找到三個力的力臂L1、L2、L3，再據M=FL分別求出它們的力矩. 2.判定力矩方向的方法：先假設其余的力全消失，只剩下要判定的那個力矩，如果在該力矩作用下，物體逆時針轉，則該力矩為正；如果物體順時針轉，則該力矩為負. 據此判定：F1的力矩為正，F2、F3的力矩為負 ［問］如果上圖中的力矩盤處于靜止狀態(tài)時，這三個力的力矩滿足什么關系呢？ ［學生每兩人一組，按圖組裝，研究這三個力矩在力矩盤靜止時的關系］ ［教師巡回指導］ ［學生匯報實驗結果］ 當力矩盤處于平衡狀態(tài)時，作用在力矩盤上的三個力的力矩滿足下述關系： M1=M2+M3或M1+M2+M3=0 ［教師總結并板書］ 有固定轉動軸的物體的平衡條件是： 使物體向順時針方向轉動的力矩之和等于使物體向逆時針方向轉動的力矩之和.即： M1=M2+M3 或者：有固定轉動軸的物體的平衡條件是力矩的代數和等于零.即： M1+M2+M3=0（注意：規(guī)定使物體向逆時針方向轉動的力矩為正，反之為負） ［強化訓練］ 如圖所示，一根均勻直棒OA可繞軸O轉動，用水平力F=10 N作用在棒的A端時直棒靜止在與豎直方向成30角的位置，直棒有多重？ ［學生求解本題］ ［教師用投影儀展示正確的解題過程］ 解：設直棒的長度為l，由力矩平衡條件有： Flcos30= sin30 G==34.6 N 三、小結 ［學生活動設計］ 結合給出的小結提綱. ［投影］本節(jié)提綱 1.本節(jié)學習了幾個新的物理量？其意義是什么？如何確定其大??？ 2.歸納一些典型的轉動平衡問題？ 3.試寫出力矩平衡條件的幾種表達形式. 四、作業(yè) 1.課后作業(yè)：練習二1、2 2.復習初中相關知識，溫習該節(jié)內容. 3.預習第四節(jié). 4.思考題： 在用力矩平衡條件解題時，為什么不考慮通過轉動軸的力的力矩作用. 五、板書設計
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