2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 二、共点力平衡条件的应用(第一课时) 人教大纲版第一册.doc

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2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 二、共点力平衡条件的应用(第一课时) 人教大纲版第一册 ●从容说课 本节学习共点力平衡条件的应用，本节内容若放在学习牛顿第二定律之后，可以作为牛顿第二定律应用的一个特例来学习． 首先，物体处于平衡状态，从现象上看是物体处于静止或匀速直线运动状态，从特征上看是物体的加速度a=O的状态,这样物体处于平衡状态的条件，据牛顿第二定律，不难理解为什么是F合=O． 其次，应用物体平衡条件解题的思路，与应用牛顿第二定律解题的思路相同，同样是选择研究对象，进行受力分析，作出受力示意图进行力的处理，列方程求解． 本节课的教学目标定位如下： 1．进一步理解共点力作用下物体的平衡条件，并能根据平衡条件分析和计算共点力平衡的问题． 2．掌握共点力平衡问题的基本思路和方法．学会应用平衡条件对物体进行受力分析． 本节的教学重点为：共点力平衡条件的应用． 本节的教学难点为：受力分析、正交分解法，共点力平衡条件的综合应用． 本节采用讲练法、归纳法、分层教学法，使学生体会平衡问题的求解思路和方法——三力平衡问题宜用力的合成法或分解法求解，三个以上的力的平衡宜用正交分解法求解． 本节的教学程序安排如下： 复习有关知识，导人新课→师生共同探究，得到共点力作用下物体的平衡条件的应用思路和方法→课堂讨论对本节知识进行拓展强化． ●教学目标 一、知识目标 1.能用共点力的平衡条件解决有关力的平衡问题. 2.进一步学习受力分析、正交分解等方法. 二、能力目标 能够学会使用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡问题的思路和方法，培养学生灵活分析和解决问题的能力. 三、德育目标 培养学生明确具体问题具体分析的科学思维方式.并且通过平衡问题渗透平衡美、对称美等美育教育. ●教学重点 共点力平衡条件的应用. ●教学难点 受力分析、正交分解法，共点力平衡条件的综合应用. ●教学方法 讲练法、归纳法. 分层教学法 ●教学用具 投影仪. ●课时安排 1课时 ●教学过程 ［投影本节课学习目标］ 1.熟练应用共点力的平衡条件，解决平衡状态下有关力的计算. 2.进一步熟练受力分析的方法. [学习目标完成过程] 一、新课导入 1.用投影片出示复习题 （1）如果一个物体能够保持______或______，我们就说物体处于平衡状态. （2）当物体处于平衡状态时 a.物体所受各个力的合力等于______，这就是物体在共点力作用下的平衡条件，如将其分解在坐标轴上则有______，______. b.它所受的某一个力与它所受的其余各力的合力的关系是______. ［学生活动设计］ ①回顾复习，独立进行 ②提问作答 2.引入 这节课应用共点力的平衡条件来解决一些具体问题,归纳一下这类问题的解题步骤以及如何去思考等问题. 二、新课教学 （一）.共点力作用下物体的平衡条件的应用举例. （1）[投影]课本例1 [学生活动] （1）本题中你准备选哪个物体作为研究对象？ （2）分析你选的研究对象的受力情况。 [学生可能选的研究对象] ①以足球为研究对象； ②以足球和网兜为研究对象。. [教师点拨] 由于本题中网兜质量不计，所以选网兜和足球一起作为研究对象比较合适在实物投影仪上展示学生的受力分析题，并加以分析评判． 以足球和网兜为研究对象．它们共受到三个力的作用。即重力G=mg，墙壁的支持力F1，悬绳的拉力F2，如图所示． [学生活动]用尽可能多的方法求解本题． [学生活动]在实物投影仪上展示各种不同的解题方法． [教师点拨] CAI课件点出主要的几种解题方法： 解法一：用合成法 如图所示，取足球和网兜作为研究对象，它们受重力G=mg，墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，由共点力的平衡条件可知：F1和F2的合力F与G大小相等，方向相反，即F=G，由图中力的平行四边形可求得： F1=Ftana=mgtana F2=F/COSa=mg/cosa． 解法二：用分解法 取足球和网兜为研究对象，其受重力G，墙壁支持力F1，悬绳的拉力F2，如图所示,将重力G分解为F2′和F2′，由共点力平衡条件可知，F1与F1′的合力必为零， F2与F2′的合力也必为零。所以： F1= F1′=mgtana F2= F2′=mg/COSa． 解法三：用相似三角形法求解 取足球和网兜作为研究对象，其受重力G,墙壁的支持力Fl，悬绳的拉力F,如图所示,设球心为O，由共点力的平衡条件可知，F1与G的合力F与F2大小相等，方向相反，由图可知，三角形OFG与三角形AOB相似，所以 F2=G/cosa=mg/cosa F1=Gtana=mgtana 解法四：用正交分解法求解 取足球和网兜作为研究对象，受三个力作用，重力G，墙壁的支持力F1，悬绳拉力F2，如图所示． 取水平方向为x轴,竖直方向为y轴，将F2分别沿x轴和y轴方向进行分 解,由平衡条件可知,在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零，即： Fx合=F1-F2sina=O Fy合=F2COSa-G=O 由②式解得：F2=G／cosa 代人①式得：F1=F2sina=mgtana． [学生活动] 概括用共点力平衡条件钥匙的一般步骤 ① 根据题目的要求和计算方便，恰当地选择研究对象； ② 正确分析研究对象的受力情况并画出受力示意图； ③ 应用平衡条件选择恰当的方法建立平衡方程； ④ 解方程，必要时对解题进行说明或讨论； 说明：不同方法解同一题目，目的在于启发同学们在解题过程中，按照自己的认知水平和解题习惯，灵活选择解题方法. 要求：A.全部掌握 B.掌握其中的三种解法 C.熟练其中的两种解法 ［强化训练］投影 如图所示：细线的一端固定于A点，线的中点挂在一质量为m的物体上，另一端B用手拉住，当AO与竖直方向成θ角时，OB沿水平方向时，AO及BO对O点的拉力分别是多大？要求至少用两种解法. ［学生活动设计］ 独立思考、类比例题1，写出详解. ［师生互动］ 激励评价，鼓励创新. ［投影］分析过程 a.研究对象：O点 b.受力分析：F1、F2，F=G（如图） c.处于平衡状态：隐含（保持静止） d.应用平衡条件：F合=0 解题步骤强化 ［投影］规范步骤 a.解：用力的分解法求解 将F=mg沿F1和F2的反方向分解，得： F′=mgtanθ F″=mg/cosθ 所以F1=mg/cosθ F2=mgtanθ b.解：用正交分解法求解 建立平面直角坐标系如图 由Fx合=0及Fy合=0得到： 解得：F1=mg/cosθF2=mgtanθ ［学生活动设计］ A.独立思考 B、C.分组讨论 →总结解题步骤 ［师生互动］ 1．抽查结果，查缺补漏，最后归纳. a.确定研究对象. b.确定处于平衡状态. c.正确分析受力. d.应用力的平衡条件列方程.（由已知条件的特点及自己的习好，采用力的合成、分解、正交分解等方法解决问题.） e.解方程 2．学生阅读课本例题2. 要求：A.按刚才步骤分析解决 B、C.套用刚才步骤理解课本分析. 学生活动完成后，出示投影分析. a.匀速——平衡状态 b.研究对象：A物体 c.受力分析：重力G，支持力F2，水平力F1，摩擦力F2，其中F3=μF2，F2、F3求出即可得μ. d.画出物体的受力图 e.应用平衡条件 F合=0 说明：选取正交分解法. ［强调］斜面问题一般都采用正交分解法. ［投影］展示解题过程. 解：取物体A为研究对象. 取平行于斜面的方向为x轴，垂直于斜面的方向为y轴，分别应用Fx合=0和Fy合=0，得 Fx合=F3+F1cosθ+(-Gsinθ)=0 ① Fy合=F2-F1sinθ+(-Gcosθ)=0 ② 代入数据解得：F2=546 N，F3=146 N 所以μ==0.27 ［强化训练］ 如图所示，在倾角为θ的斜面上静止放置一质量为m的物体，用一个大小为F、方向竖直向下的力压物体，求物体与斜面间的摩擦力为多大？ [参考答案]：Fμ=(mg+F)sinθ ［学生活动设计］ 讨论消化上述知识体系，基本思路，同化已有知识. 3．力的变化问题 ［学生活动设计］ 阅读课本P73（4）并找出关键词，题设.提出自己的问题. ［师生互动］ 共析“关键题设” 如：平衡∑F=0 其余四个力不变，则其不变 如何叙述或解答清楚方向. 如：向东、西或与什么方向相同或相反. 抽查同学结果，激励评价. ［投影］解题过程 解：因为 所以 即四个力的合力大小等于F1，方向与F1的方向相反. ［强化训练］ 如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态，若将F4=5 N的力沿逆时针方向转动90，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受合力的大小为（ ） A.0 B.10 N C.5 N D. N [参考答案]：C （二）.讨论题 ［教学设计］给学有余力的学生提高的机会，A、B层次的学生开拓视野的空间. ［投影］例：如右图所示，处在水平面上的物体在斜向上拉力F的作用，而处于静止，则物体受到的静摩擦力与F的合力方向为 A.斜向右上方 B.竖直向上 C.斜向左上方 D.无法确定 ［学生活动设计］ ①独立受力分析，画出受力示意图. ②讨论解答问题. ③提出自己的观点. ［师生互动］ 点评亮点,纠正错误. ［投影］分析解答过程. 解析:a.静止——保持平衡——F合=0 b.受力分析:G、F支、Ff、F c.应用： 又竖直向下 所以选B. ［强化训练］ 如右图所示，物体静止在斜面上，斜面对物体作用力的方向是（ ） A.沿斜面向上 B.垂直斜面向上 C.竖直向上 D.以上都不对 [参考答案]：C [课堂讨论] 1．为什么物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，其中任何一个力跟其余力的合力总是等大、反方向、共线? 2．请总结利用共点力平衡条件解决问题的方法和思路． [学生活动] 学生讨论并解答上述问题． [教师点拨] 1．当物体在多个共点力作用下处于平衡状态时。其中任何一个力跟其余力的合力是一对平衡力,所以它们必然大小相等。方向相反，作用在同一直线上． 2．利用共点力平衡条件解决问题时： (1)一般思路 ①明确研究对象，对研究对象进行隔离体受力分析，画出受力图． ②利用平衡条件列方程求解． (2)求懈共点力作用下物体平衡的方法 ①解三角形：这种方法主要用来解决三力平衡问题． ②正交分解法：这种方法在处理四力或四力以上的平衡同题时非常方便． 三、小结 [投影小结思考题] 1．当物体处于平衡状态时。受到的合力为 ，物体运动的速度为 ． 2．物体在几个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力 必与其余各力的合力 3．物体在三个力作用下处于平衡状态．若三个力彼此不平行，则它们必为 ． 4．物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则这三个力构成顺向的 三角形． 5．正交分解法就是将物体受到的所有的力都分解到两个相互的 方向，变 运 算为代数运算． 四、作业 1.课后作业 练习（一）（1）（2）（3） 2.预习第三节及第四节. 3.拔高训练题. 如右图所示，左右两端木板对物体的压力均为F，夹在木板之间的物块静止不动，现将两边所用的力都增大为2F，那么，木板所受的摩擦力将 A.是原来的2倍 B.是原来的4倍 C.和原来相等 D.无法确定 [参考答案]：C 五、板书设计 六、本节优化训练设计 1.（1）如右图所示，将两个相同的条形磁铁吸在一起，置于桌面上，下列说法正确的是（ ） A.甲对乙的压力大于甲的重力 B.甲对乙的压力等于甲的重力 C.乙对桌面的压力等于甲、乙的总重量 D.乙对桌面的压力小于甲、乙的总重量 （2）如右图所示，位于斜面上的物块M在沿斜面向上的力F作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力的（ ） A.方向可能沿斜面向上 B.方向可能沿斜面向下 C.大小可能等于零 D.大小可能等于F （3）如右图所示，一木块放在水平桌面上，在水平方向上共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F1=10 N，F2=2 N，若撤去F1，则木块在水平方向受到的合力为（ ） A.10N 方向向左 B.6 N 方向向右 C.2 N 方向向左 D.0 2.两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如右图所示，则A对绳的作用力大小为______，地面对A的作用力的大小为______（不计摩擦）. 3.直角斜面体倾角为θ,质量为M，放在粗糙的水平地面上，质量为M的物体沿斜面匀速下滑时，斜面体仍处于静止，则斜面体对地面的摩擦力大小为______. 4.如右图所示：重为10 N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为θ=30的光滑斜面上，已知挡板也是光滑的，求： （1）挡板对小球弹力的大小. （2）斜面对小球弹力的大小. ［参考答案］ 1.（1）AC （2）ABCD （3）D 2.mg （M-m）g 3.0 4.（1）挡板对小球弹力F=mg/tan30=mg/3 (2)斜面对小球弹力F=mg/cos30=mg