高一物理教案：《共點(diǎn)力作用下物體的平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)

　　探究活動(dòng)

　　重心與平衡

　　活動(dòng)內(nèi)容：探討重心與平衡的知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用.

　　活動(dòng)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(tài)、平衡位置.知道不同平衡位置的穩(wěn)定性不同，穩(wěn)定性與重心的關(guān)系及在生活中的實(shí)際應(yīng)用.

　　3、激發(fā)學(xué)生愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)的興趣;培養(yǎng)運(yùn)用物理知識(shí)，分析、解決實(shí)際問題的能力.

　　活動(dòng)準(zhǔn)備：

　　長(zhǎng)方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圓環(huán))、煙盒、奶瓶、細(xì)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(dòng)過程：

　　科學(xué)講座，并進(jìn)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(shí)在生活中的應(yīng)用廣泛?jiǎn)?你能舉出實(shí)例嗎?物理學(xué)中的其它知識(shí)呢?

　　1、分析確定重心的問題

　　重心是重力在物體上的作用點(diǎn)也就是物體各部分所受重力的合力的作用點(diǎn).

　　為什么要考慮物體的重心呢?當(dāng)我們希望一個(gè)物體保持平衡時(shí)，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(gè)辦法就是把它放在桌子上.這時(shí)，桌子向尺子的各個(gè)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(gè)手指尖放在尺子重心的下面，這時(shí)，僅僅支在一個(gè)點(diǎn)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(diǎn)作為重心的別名.

　　①你可以用實(shí)驗(yàn)的方法來尋找尺子的平衡點(diǎn).首先，把尺子放在互相隔開的兩個(gè)食指尖上.然后，慢慢地讓兩個(gè)手指向一起靠攏，方法是先移動(dòng)一個(gè)手指，再移動(dòng)另一個(gè)手指.最后，這兩個(gè)食指將在尺子的中點(diǎn)處靠在一塊.于是，平衡點(diǎn)就是尺子的中點(diǎn).就是那些非均勻物體，也可以用這種滑動(dòng)手指的方法找到它們的平衡點(diǎn).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(huì)很容易地找到這些物體的平衡點(diǎn).但是，在這些情況下手指每次應(yīng)向前移動(dòng)多少，可能估計(jì)得不很恰當(dāng).你可以先用一把掃帚試著估計(jì)一下，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

　　②尋找不規(guī)則形狀物的重心，還有一種方法可供使用.如尋找一個(gè)心形卡片重心的方法是用兩個(gè)手指輕輕地把心形卡片捏起來，卡片就會(huì)前后擺動(dòng)起來，最終它將靜止下來.當(dāng)卡片靜止后，通過手捏卡片的那個(gè)點(diǎn)在卡片上畫一條鉛垂線.用手指在另外一點(diǎn)(這點(diǎn)不應(yīng)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(diǎn)，就是心形卡片的重心或平衡點(diǎn).當(dāng)你把手指支在這一點(diǎn)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(gè)重心.人的重心大約是在肚臍的后面、身體的中心處.假設(shè)讓一個(gè)人躺在蹺蹺板上，讓他的肚臍恰好在蹺蹺板支撐點(diǎn)的上方，這樣，人體通常能夠達(dá)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(nèi)，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(nèi).如果你試著使一段管子或圓環(huán)達(dá)到平衡，你可以用手指支撐它們的外側(cè)，這是一種不穩(wěn)定的平衡狀態(tài).如果一段管子處于豎直狀態(tài)或圓環(huán)是處在水平狀態(tài)(即它們的圓形截面處在水平面內(nèi))，又要用一個(gè)手指支撐它們，就必須用一塊硬紙板托在圓環(huán)(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(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，都可以使它的重心發(fā)生移動(dòng).當(dāng)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(dòng)到新的位置了.與此相似，如果在尺子的一端粘上一團(tuán)油灰，尺子也有一個(gè)新的平衡點(diǎn).試問，平衡點(diǎn)是朝油灰移動(dòng)，還是朝相反方向移動(dòng)?