“物體的平衡”探究學(xué)習(xí)
湖北省蘄春縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 張露【教學(xué)內(nèi)容】
高中《物理》第一冊(cè)（必修）第四章第一節(jié)。
一、問題情境的創(chuàng)設(shè)
上課前播放背景音樂，上課后讓學(xué)生看事先已剪輯好的錄像帶、制好的幻燈片等與本節(jié)相關(guān)的情景資料，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑。學(xué)生學(xué)習(xí)的背景資料有：
①巍然屹立的雪峰、聳立云中挺拔秀美的高樓；
②橫跨大江兩岸宏偉壯觀的鋼索橋和鐵架橋；
③雜技廳內(nèi)十幾人搭成的人梯，雜技演員手中旋轉(zhuǎn)的盤碟，騎自行車走鋼絲的雜技演員；
④老師手中拿著的螺旋千斤頂，斜面上放置的木塊等。
二、課題的提出與討論
（學(xué)習(xí)了背景資料后，教師提出“研究物體的平衡”課題，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑。）
生a：剛才看到這些資料片段中的物體都是平衡的物體嗎?
師：這個(gè)問題還是由其他同學(xué)給你回答，哪位?
生b：憑我的感覺應(yīng)該是平衡的物體，但我不知道判斷這些物體是否平衡的標(biāo)準(zhǔn)。
師：大家設(shè)想一下，雪峰發(fā)生“雪崩”，雪層加速下滑，這雪層還能平衡嗎?誰見過“雪崩”場(chǎng)面，給大家講講。
生c：我是見過“雪崩”場(chǎng)面，不過是從電視上看到的。（師生笑）那些加速下滑的雪層比汽車跑得還快，那場(chǎng)景太驚心動(dòng)魄了，那顯然不是平衡狀態(tài)，是加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
師：什么是平衡狀態(tài)呢?大家是否可以相互討論，總結(jié)一下。
（學(xué)生們之間展開了討論，有的學(xué)生小聲問老師其他現(xiàn)象包含平衡的道理后，老師點(diǎn)一同學(xué)回答。）
生d：老師，靜止的物體處于平衡狀態(tài)，像放在斜面上的木塊是平衡的，斜面是平衡的；樓房是靜止的，是平衡的，橋梁是靜止的，也是平衡的。
師：好，總結(jié)得好，大家都一致通過了這個(gè)觀點(diǎn)。還有沒有運(yùn)動(dòng)的物體也處于平衡狀態(tài)呢?有沒有哪一組同學(xué)討論到了？
生e：老師，剛才短片中，騎自行車過鋼絲的演員不也是平衡的嗎?若不平衡，他們?cè)缇偷粝聛砹耍屑?xì)觀察，他們應(yīng)是勻速運(yùn)動(dòng)。
師：很好，同學(xué)們觀察能力很強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)的物體也可以處于平衡狀態(tài)，不過只有勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體才能是平衡的，加速運(yùn)動(dòng)的物體并不平衡，為什么?大家能否從理論上總結(jié)出物體處于平衡狀態(tài)的條件?大家思考一下。
（學(xué)生們相互討論，找依據(jù)，然后推選一個(gè)中心發(fā)言人。）
生f：大家都學(xué)習(xí)了牛頓第二定律，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)其加速度為0，即其所受合外力為0。因此，物體處于平衡狀態(tài)其所受合外力必為0，即f合=0，是物體處于平衡狀態(tài)的條件。
師：不錯(cuò)。現(xiàn)在回過頭來看鋼索橋和鐵架橋的結(jié)構(gòu)（重新播放并放大），我們可以看到特別是鐵架橋，由大量三角形鋼鐵支架鉚接而成，當(dāng)車輛過橋，它能保持很穩(wěn)定的平衡（主體不晃動(dòng)），這又是什么原因呢?
生：呀!
（學(xué)生們又在相互討論）
師：給大家提示一下，釘入墻內(nèi)的釘子可以掛較重的物體，釘子和重物都處于平衡。物體處于平衡是由于合外力共點(diǎn)且矢量和為0；釘子處于平衡，當(dāng)然合外力為0，但這些力并不共點(diǎn)。再仔細(xì)分析鐵架橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，取任何一個(gè)三角支架。見圖示：
再分析總結(jié)，若以某點(diǎn)（例a點(diǎn)）為轉(zhuǎn)軸……
生g：（迅速站起來）老師，我可以猜想一下嗎?
師：當(dāng)然可以，不過錯(cuò)了也沒關(guān)系，憑你的直覺，猜想是物理學(xué)中常用的方法，有時(shí)也是正確的。
生g：初中學(xué)習(xí)過“杠桿平衡”，是不是屬于這種平衡。
師：不錯(cuò)，就是“杠桿平衡”，不過高中把它改為“力矩平衡”了。