高一物理教案：《共點力作用下物體的平衡》教學設計(2)
來源：網絡整理 2018-11-23 12:59:59
探究活動
重心與平衡
活動內容：探討重心與平衡的知識在實際生活中的應用.
活動目的：
1、了解考慮物體重心的意義，知道找物體重心的方法.
2、了解物體的平衡狀態、平衡位置.知道不同平衡位置的穩定性不同，穩定性與重心的關系及在生活中的實際應用.
3、激發學生愛科學、學科學的興趣;培養運用物理知識，分析、解決實際問題的能力.
活動準備：
長方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圓環)、煙盒、奶瓶、細竹竿、硬幣、梯形皮包、支架及茶杯、走索演員在一根高空鋼絲上表演的投影片，在繩索上駕駛摩托車下掛載人“車廂”的投影片.
活動過程：
科學講座，并進行討論與思考
①你能回答老師給你提出的問題嗎?
②你覺得重心和平衡的知識在生活中的應用廣泛嗎?你能舉出實例嗎?物理學中的其它知識呢?
1、分析確定重心的問題
重心是重力在物體上的作用點也就是物體各部分所受重力的合力的作用點.
為什么要考慮物體的重心呢?當我們希望一個物體保持平衡時，就要用到重心的概念.例如，這里有一把尺子，為了把尺子支撐住，有一個辦法就是把它放在桌子上.這時，桌子向尺子的各個部分都施加了支撐力，但是尺子的重力也可以被看作只作用在重心上.我們可以把一個手指尖放在尺子重心的下面，這時，僅僅支在一個點上就能把尺子支撐起來.你可以用手指尖按照上述辦法使尺子保持平衡.下面，我們將用平衡點作為重心的別名.
①你可以用實驗的方法來尋找尺子的平衡點.首先，把尺子放在互相隔開的兩個食指尖上.然后，慢慢地讓兩個手指向一起靠攏，方法是先移動一個手指，再移動另一個手指.最后，這兩個食指將在尺子的中點處靠在一塊.于是，平衡點就是尺子的中點.就是那些非均勻物體，也可以用這種滑動手指的方法找到它們的平衡點.你可以采用同樣的方法，試著找出鉛筆、鋼筆和高爾夫球棒的重心.你將會很容易地找到這些物體的平衡點.但是，在這些情況下手指每次應向前移動多少，可能估計得不很恰當.你可以先用一把掃帚試著估計一下，然后再進行實驗.
②尋找不規則形狀物的重心，還有一種方法可供使用.如尋找一個心形卡片重心的方法是用兩個手指輕輕地把心形卡片捏起來，卡片就會前后擺動起來，最終它將靜止下來.當卡片靜止后，通過手捏卡片的那個點在卡片上畫一條鉛垂線.用手指在另外一點(這點不應在剛才畫的那條鉛垂線上)把卡片捏起來，待卡片靜止后，再畫一條鉛垂線.這兩條線相交的那一點，就是心形卡片的重心或平衡點.當你把手指支在這一點的下面，就可以把卡片平衡地支撐起來.
③任何物體都有一個重心.人的重心大約是在肚臍的后面、身體的中心處.假設讓一個人躺在蹺蹺板上，讓他的肚臍恰好在蹺蹺板支撐點的上方，這樣，人體通常能夠達到平衡，蹺蹺板的兩端都將不接觸地面.
④一段中空的管子，重心位于管的空心內，而不是在制作這管子的材料(管壁)上.這是與重心的定義相符合的.重心不一定要位于物體內.如果你試著使一段管子或圓環達到平衡，你可以用手指支撐它們的外側，這是一種不穩定的平衡狀態.如果一段管子處于豎直狀態或圓環是處在水平狀態(即它們的圓形截面處在水平面內)，又要用一個手指支撐它們，就必須用一塊硬紙板托在圓環(或管子)下面，再用手指支在紙板上即可.
任何物體的形狀和物質結構的改變，都可以使它的重心發生移動.當我們把尺子從一端削掉一段之后，尺子余下部分的重心，就移動到新的位置了.與此相似，如果在尺子的一端粘上一團油灰，尺子也有一個新的平衡點.試問，平衡點是朝油灰移動，還是朝相反方向移動?
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