課題:有固定轉動軸物體的平衡
詳細介紹:課題:有固定轉動軸物體的平衡一、教學設想
作為初中杠桿平衡知識的延續,有固定轉動軸物體的平衡問題再度被新教材選為必修內容。在掌握共點力作用下物體的平衡內容之后,正確掌握和應用有固定轉軸的物體平衡條件的關鍵是對力矩概念的理解。
力矩是由力的概念衍生出來的一個概念,它是高中力學體系中的一個技叉知識,在調查中不難發現不少老師對力矩概念的教學未給予足夠的重視,只告訴學生力矩是描寫力使物體產生轉動效果的物理量,它的定義是力和力臂的乘積,定義式是m=f·l,其中力臂l是轉動軸到力作用線的距離。這種教法雖然能夠較快地完成教學任務,但學生卻感到生硬和乏味,許多學生學過力矩概念后,仍然弄不清為什么要建立力矩概念,力矩作為描寫力的轉動效果為什么要定義為m=f·l而不是別的形式等等,對學生來說,這些問題不解決,力矩的概念并沒有在頭腦里真已建立起來,有固定轉動軸物體的平衡條件就沒有落到實處。
為了克服以上弊端,必須突破原來的教學方案,其基本思想是:突出科學方法教育,注重知識形成過程,增強學生學習過程中的探索成分。
二、教學目標與要求
知識與技能:
認識轉動物體,并能找出轉軸;理解力矩的概念,知道有固定轉軸物體處于平衡狀態的含義和遵從的條件;運用力矩平衡解決實際問題。
過程與方法:
通過力矩概念的形成過程,使學生認識到一個概念的建立有它的必然性和不可替代性;通過實驗引發問題、驗證規律、培養學生觀察能力和探索規律的科學方法。
情感與態度:通過親身體驗一些平衡小實驗,感受身邊的平衡現象,激發學習物體知識的熱情。
三、教學過程
1.建立力臂的概念
教師:我們已經知道,力的作用能改變物體的形狀,也能改變物體運動狀態,物體的機械運動有平動和轉動兩種基本形式,那么,在轉動物體時,力的作用效果跟那些因素有關。
學生:力的大小、方向和作用點
教師:對!這叫力的三要素,但是,科學總是力求用最簡潔的語言去描寫世界,對影響力轉動效果的3個因素,我們能否將它進行歸并,使之簡化呢?
實驗表明,在保持作用力不變的情況下,力的作用效果不是由力的作用點與轉軸之間的距離決定的,而是由力的作用線與轉軸之間的距離決定,這個距離叫力臂。
[實驗1]:如圖用彈簧秤以大小相等的力分別作用在教室在門的中點b和邊緣a(讓作用在a點的力與門夾角約30°),結果門轉動快慢一致。
教師:力臂的大小是由哪些因素決定的?力臂概念的引出有什么作用和意義?
學生:力臂的大小是由力的作用點和力的方向共同決定的,力臂概念的引出、實際上是把力的作用點和力的方向這兩個因素合二為一。
教師:試用力臂概念敘述力所產生的轉動效果由哪些因素決定
學生:影響力所產生的轉動效果因素是力和力臂,力越大、力臂越大力產生的轉動效果就越明顯。
2.力矩概念的建立
教師:在初中物理我們學過,壓力作用效果既跟壓力f有關,又跟受力面積s有關;用壓力f和受力面積s的比值f/s可以很好地描述壓力作用效果現在我們知道,力的轉動效果跟力f和力臂l的大小有關,那么,力f和力臂l應當怎樣組合起來才能很好地描述力的轉動效果呢?能將力f和力臂l相加,即f l來描述的轉動效果嗎?為什么?