温剑飞
摘要：力量与美，美与平衡，平衡与力是自然界和谐统一的表现，如何破解其中的神秘，如何把复杂问题转化为简单模型，如何把自然界的物理现象分解为最本质单一的物理知识，本文的教学设计提供了一种思路：从感受力量与美出发，剖析美与平衡的本质，从而感受到力量的神奇、物理的美.
关键词：二力平衡；教学设计；力量与美；美与平衡
1教材学情分析：
生活中许多“力量之美”的画面都是平衡力造就的，力与平衡也是自然界和谐统一的一种规则.从最简单的二力平衡着手，符合学生的认知特点和探索规律.学生已具备较强的探究能力，因此二力平衡的条件探究要从观察不同位置的平衡状态开始，进行全面探究，对实验进行方案设计时，教师要引导学生根据实验任务单的方向进行，这样才能对开放实验进行调整和掌控.
2教学目标：
（1）依据生活经验认识平衡力和平衡状态的概念，会判断物体受到的力是否为平衡力.
（2）经历探究二力平衡条件的实验过程，归纳、总结出结论.培养交流、合作精神.
（3）会利用二力平衡的知识分析解决实际问题.
（4）体会和感知力量的美、平衡的美、物理的美.
3教学重点
（1）探究二力平衡的条件；
（2）二力平衡的应用；
4教学难点
（1）探究二力平衡的实验设计；
（2）二力平衡知识的应用.
5教學准备
自制力的平衡演示仪及“平衡术”、鸡蛋、滑轮、铁架台、细绳、钩码、扑克牌、弹簧测力计、橡皮筋、牙签.
6教学设计
61导入新课
（1）观看《挑战不可能》视频（在悬空的画框中平衡摩托车），如图1，提问：你体会到嘉宾说的美是一种什么美？
（2）如图2，学生体验在桌面上立生鸡蛋.（说明：鸡蛋的处理方法，提前一天把新鲜的生鸡蛋大头朝下立在蛋托上，这样可以保证约50%的鸡蛋能快速立在桌面上.）
设计意图：通过感知和体验，让学生体会到力量的美、平衡的美、神奇的力量，从而切入课题.
62师生共探新知
鸡蛋静止在桌面上，摩托车静止在像框中，它们的状态没有改变，我们把这种运动状态不变的情况称为平衡状态，还有哪种运动状态属于平衡状态？（匀速直线运动）联系牛顿第一定律，物体在什么情况下处于平衡状态？（不受力时）
提问：鸡蛋静止在桌面上，摩托车静止在像框中受力吗？受什么力？归纳：处于平衡状态的物体可以是受力的，生活中的某些物体甚至受到多个力的作用，展示自制教具，如图3：三根橡皮筋拉着扑克牌.（扑克牌的重力忽略不计）
提问：扑克牌是否处于平衡状态？受到多少个力的作用？ 为什么可以保持静止状态？（引导学生与“不受力”进行类比，易得出：三个力相互抵消，合力为零）小结：此种情况，称之为：受平衡力.
追问：如果把其中一个力撤销，扑克牌还能保持平衡状态吗？学生观察剪断任意一根橡皮筋的情况，如图4.（设计两个位置一样的扑克牌，剪断一个后形成对比实验）
再追问：剪断后停下来的扑克牌处于平衡状态吗？受几个力的作用？归纳：这就是二力平衡的状态.如图5，观察三张处于二力平衡的扑克牌，猜想二力平衡要满足哪些条件？学生易观察出（1）两个力大小要相等；（2）方向要相反.（学生如有困难，引导学生思维指向力的三要素）对于方向相反，引导学生观察如图6，特别是C图（F1水平向左，F2水平向右）与A图对比，得出猜想（3）两个力要作用在同一条直线上.
设计意图：教学内容的呈现由浅入深、由现象到本质，用实验事实说话，按学生的最近发展区设计，水到渠成.
63探究与展示
因橡皮筋不方便测量力的大小，展示探究的实验装置（如图7），用钩码给纸片提供两个拉力（扑克牌的重力忽略不计）.学生根据《实验任务单》（表1）分组讨论实验方案，并进行分组实验，记录实验结果.学生用的探究扑克牌，要呈现平衡的多样性，如图8所示.
学生展示汇报探究过程及结果.（实验演示时注意，改变受力情况前先把扑克牌按在演示盘上，改变实验条件后再放手，观察扑克牌的运动状态是否改变？）老师补充实验，用剪刀把扑克牌一剪为二，引导得出两个力要作用在同一物体上.归纳出二力平衡的四个条件：同体、等大、反向、共线.并进行即时练习.
设计意图：二力平衡的探究一定要按照控制变量法进行，所以对教材上的表格进行了优化，并增设了实验对照组，学生按此任务单进行探究，确保了有理、有序、有据.
64知识应用
例：如图9所示，三个质量相同的物体分别受到竖直向上的拉力作用，处于不同的状态：甲静止，乙以5m/s的速度向上做匀速直线运动，丙以5m/s的速度向下作匀速直线运动.则F甲、F乙、F丙的大小关系是（）
A.F甲=F乙=F丙
B.F甲 C.F乙>F甲>F丙 D.F丙>F甲>F乙 教学中用以下实验（如图10）来突破难点，分别演示例题中的三种情况.并对该题进行拓展延伸：起重机以1m/s的速度匀速吊起一个重物，钢丝绳对重物的拉力是6000N.若起重机吊着这个物体以2m/s的速度匀速下降，这时钢丝绳对重物的拉力是（） A.12000NB.6000NC.3000ND.无法判定 设计意图：体现物理与生活的关系，用新知识解决生活中的疑惑.也借用此例题及实验来说明匀速直线运动也属于平衡状态，二力平衡的四个条件亦适用于匀速直线运动. 65归纳升华 提问：回归到立鸡蛋的体验，立鸡蛋过程中（挑战者对摩托车）不断进行调整，调整的目的是什么？（使两个力作用在同一条直线上），二力平衡知识是能否成功立起鸡蛋的条件之一. 再提问：如果一个物体只受到重力的作用，能悬浮在空中吗？趣味魔术表演，（牙签被细小的橡皮筋支持着）如图11.每组学生提供一个信封，信封内装有表演器材，学生打开信封，自行揭秘，并表演给大家看. 如图12，生活中很多美的场景、《出彩中国人》中的“叠石表演”都运用了二力平衡的知识，让我们体会到永恒的静止之美，平衡之美，物理也是美的. 7教学反思 （1）教材中探究二力平衡条件的实验设计，称之为“实验原型”，“实验原型”有着不可替代的作用，但随着实验的开放及创新实验的开发，对“实验原型”口诛笔伐的现象比比皆是，笔者认为这是对“实验原型”极不尊重的现象.任何实验设计都有其优缺点，对“实验原型”的正确观点应该是“扬弃”.所以本节课在课后练习中设置了与教材中的实验装置一样的练习题，有助于学生对实验设计多样化的理解. （2）无论是教材中的实验设计还是本节课的设计，定滑轮改变了力的方向都对实验有一定的干扰，教学中要注意引导和规避.
