平衡條件的應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)

1、5.4平衡條件的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 能用共點(diǎn)力的平衡條件，解決有關(guān)力的平衡問題；2. 進(jìn)一步學(xué)習(xí)受力分析，正交分解等方法。培養(yǎng)靈活分析和解決3. 學(xué)會(huì)使用共點(diǎn)力平衡條件解決共點(diǎn)力作用下物體平衡的思路和方法, 問題的能力。 教學(xué)重點(diǎn)： 共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：受力分析，正交分解法，共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。教學(xué)方法：以題引法，講練法，啟發(fā)誘導(dǎo)，歸納法。課時(shí)安排：12課時(shí)教學(xué)過程:解共點(diǎn)力平衡問題的般步驟:平衡條件的應(yīng)用廠三力平衡靜態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡1、取研究對象。2、 對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受力 圖。3、對研究對象所受力進(jìn)行處理，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ?合成法、分解法、正交分解法等。4

2、、建立適當(dāng)?shù)钠胶夥匠獭?、對方程求解，必要時(shí)需要進(jìn)行討論。合成法分解法 正交分解法多力平衡（三力或三力以上）：正交分解法J用圖解法解變力問題、復(fù)習(xí)導(dǎo)入：復(fù)習(xí)（1 ）如果一個(gè)物體能夠保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。（2 ）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)a：物體所受各個(gè)力的合力等于 0_，這就是物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。b :它所受的某一個(gè)力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是大小相等，方向相反作用在一條直線上 。教師歸納：平衡狀態(tài)：勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或保持靜止?fàn)顟B(tài)。平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零。即F合=0以力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，則平衡條件又可表示為：Fx

3、= 0 Fy = 0、新課教學(xué)：例題1如圖，一物塊靜止在傾角為37的斜面上，物塊的重力為20N，請分析物塊受力并求其大小.分析：物塊受豎直向下的重力G斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力N,斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力f.解：方法1用合成法(1) 合成支持力N和靜摩擦力f,其合力的方向豎直向上，大小與物塊重力大小相等；(2) 合成重力G和支持力N,其合力的方向沿斜面向下，大小與斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力f的大小相等；(3) 合成斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力f和重力G,其合力的方向垂直斜面向下，大小與斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力N的大小相等.合成法的講解要注意合力的方向的確定是唯一

4、的，這有共點(diǎn)力平衡條件決定，關(guān)于這一點(diǎn)一定要與 學(xué)生共同分析說明清楚.(三力平衡：任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、 方向相反)方法2用分解法理論上物塊受的每一個(gè)力都可分解，但實(shí)際解題時(shí)要根據(jù)實(shí)際衡條件-_ ，列方程較為簡便.受力情況來確定分解哪個(gè)力(被確定分解的力所分解的力大小方向 要明確簡單易于計(jì)算),本題正交分解物塊所受的重力J ,利用平(為了學(xué)生能真正掌握物體的受力分析能力， 要求學(xué)生全面分析使用力的合成法和力的 分解法，要有一定數(shù)量的訓(xùn)練.)總結(jié)：解共點(diǎn)力平衡問題的一般步驟：1、選取研究對象。2、對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受力圖。3、對研究對象所受力進(jìn)行處理，選擇適當(dāng)?shù)?/p>

5、方法：合成法、分解法、正交分解法等。4、建立適當(dāng)?shù)钠胶夥匠獭?、對方程求解，必要時(shí)需要進(jìn)行討論。拓展1： 一物塊靜止在傾角為 的斜面上，物塊的重力為 G,請分析物塊受力并分析當(dāng)傾角慢慢減小到零的過程其大小的變化情況.解：依題意 用分解法將物塊受的重力 G正交分解，利用 二一.，匚 的平衡條 件，得斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力N的大小為 匚-二匚斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力：的大小 二:匚肯.物塊受的重力 G是不變的（關(guān)于這一點(diǎn) 學(xué)生非常清楚），根據(jù)數(shù)學(xué)的知識(shí)的分析可以知道 當(dāng)傾角:慢慢減小到零的過程，.i1 -F逐漸增大，最后等于物塊的重力G;；一 -二-:逐漸減小，最后等于零.（適當(dāng)

6、的時(shí)候，提醒 學(xué)生分析的方法和結(jié)論；提醒 學(xué)生極限法的應(yīng)用，即傾角 等于 零時(shí)的極限情況下分析題目）拓展2:一物塊放在傾角為的斜面上，物塊的重力為G,斜面與物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)為:，請分析物塊受力的方向并分析當(dāng)傾角:慢慢由零增大到90的過程，物塊對斜面的壓力及受到的摩擦力大小的變化情況.分析物塊受力：I時(shí)，只受兩個(gè)力重力 G和斜面給的支持力 N,此時(shí)沒有摩擦力； 二時(shí)，物塊只受一個(gè)力，物塊的重力G.（此亦為極限法處理）.借此，和學(xué)生一起分析，可知物塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是變化的，既開始時(shí)物塊靜止在斜面上，這時(shí)物塊受三個(gè)力.物塊的重力G,斜面給物塊的支持力 N和斜面給物塊的靜摩擦力 f .在斜面給物塊的靜摩擦

7、力f等于門I 時(shí)，物塊開始滑動(dòng)，此時(shí)物塊依舊受三個(gè)力，物塊的重力G,斜面給物塊的支持力 N和斜面給物塊的滑動(dòng)摩擦力f .物塊處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài).（這里學(xué)習(xí)應(yīng)用了運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分段處理方法）在此基礎(chǔ)上分析每個(gè)力的大小變化情況.（利用物體平衡條件和滑動(dòng)摩擦力的性質(zhì)來分析求解）.重力大小不變；斜面給物塊的支持力的大小逐漸減?。恍泵娼o物塊的摩擦力的大小是先 增大后減小.課堂練習(xí)（詳解）a b/A*0平，求繩AO B0受到的拉力F、F2是多少?F與如圖所示,電燈的質(zhì)量為 m ,B0與頂板間的夾角為a ,A0繩水分析取電燈作為研究對象，分析它受到那些力的作用。如 圖乙所示。它共受到三個(gè)力的作用：重力8mg懸繩的

8、拉力FlF2.解法一：合成法取電燈為研究對象。由共點(diǎn)力的平衡條件可知，F(xiàn)l和mg的合力F2大小相等、方向相反。從圖示的平行四邊形可求得：= mg tan 解法二：正交分解法解:取電燈作為研究 方向?yàn)閤軸,豎直方向 向進(jìn)行分解，由平衡條Fx 合=F1 F2sin a =0（1）Fy 合=F2cosa-G=0（2）由（2）式解得:F2=mg/cos : 代入（1）式得:F 1=F2sina=mgtg : 解法三：分解法Fi取電燈為研究對象，受三個(gè)共點(diǎn)力作用，如圖所示, 重力G分解為F；和F2，由共點(diǎn)力平衡條件可知,F,的合力必為零，F(xiàn)2和F2的合力必為零。所以F 1 = F 1 =mgtan ：

9、F 2 =F 2 =mg/cos :-課堂練習(xí)：如圖所示，重為10N的小球在豎直擋板作用下靜止在 傾角為300的光滑斜面上，擋板也是光滑的，求：1）擋板對小球彈力的大小2）斜面對小球彈力的大小例題2Fi如圖所示的情況，物體質(zhì)量為m,如果力F與水平方向的 夾角為0,物體和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為11,那么，要使物體在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，力F的大小是多大？分析取物體作為研究對象。物體受到四個(gè)力的作用：豎直向下的重力G,豎直向上的支持力，右斜向上的已知力 F 和水平向左的滑動(dòng)摩擦力 f,物體在這四個(gè)共點(diǎn)力的作 用下處于平衡狀態(tài)。分別在水平和豎直方向上列出物體 的平衡方程，即可求出 F。Fsin 0

10、 +N=G-Fcos 0 =f= gN課堂練習(xí)：對象，受三個(gè)共點(diǎn)力作用以水平 為y軸，將F2分解在X軸和Y軸方 件可知,FX合=0和Fy合=0F物體A在水平力Fi= 400N的作用下，沿傾角 護(hù)60。的斜面勻速下滑，如圖甲。物體 A受的重力G= 400N,求斜面對物體 A的支持力和A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)-1。分析 取物體A作為研究對象。物體 A受到四個(gè)力的作用： 豎直向下的重量 G,水平向右的力 Fi,垂直于斜面斜向上方的支 持力N,平行于斜面向上的滑動(dòng)摩擦力f,如圖乙。其中 G和Fi是已知的。由滑動(dòng)摩擦定律 f=可知，求得f和N就可以求出物體A在這四個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)。分別在平 行

11、和垂直于斜面的方向上列出物體的平衡方程，即可求出N和f。解取平行于斜面的方向?yàn)?x軸，垂直于斜面的方向?yàn)?y軸， 分別在這兩個(gè)方向上應(yīng)用平衡條件求解。由平衡條件可知，在 這兩個(gè)方向上的合力 Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零，即Fx = f + Ficos 0 Gsin 0 = 0(1)Fy = N - F isin 0 Gcos 0 = 0 (2)由式得N = Gcos0 + F fin 0 = 564N由（1）得f = G sin0 F1COS 0 =146 N所求卩=f/N =0.27例3:如圖所示，一個(gè)重為G的小球，夾在斜面與豎直擋板之間保持靜止，斜面傾角為30。,不計(jì)一切摩擦,小球?qū)π泵媾c豎

12、直擋板的壓力各是多少？現(xiàn)使擋板從圖示豎直位置緩慢的順時(shí)針轉(zhuǎn)為水平，這個(gè)過程中小球?qū)π泵媾c豎直擋板的壓力大小是怎么變化的？“圖解法”解有關(guān)變力問題：所謂圖解法就是通過三角形或平行四邊形的鄰邊和對角線長短的關(guān)系或變化 情況，做一些較為復(fù)雜的定性分析，從圖上一下就可以 看出結(jié)果，得出結(jié)論。（先畫不變的力，再畫方向不變或大小不變的力，最后課堂練習(xí)：如圖所示，用水平細(xì)線將電燈拉到圖示位置，若保持燈的位置不變，將細(xì)線由細(xì)線受到的拉力如水平位置順時(shí)針轉(zhuǎn)到豎直為止的過程中 何變化？三鞏固練習(xí)：練習(xí)1如圖所示，A和B的質(zhì)量分別是4 kg和10kg , B與地面間摩擦因數(shù) u=0.4，滑輪摩擦及 繩重不計(jì)，整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，此時(shí)地面對B的摩擦力大小為多少？對地面的壓力為多大？繩子拉力和摩擦力的合力方向是怎樣的？（g= 10N /kg ）練習(xí)2如圖所示，物體靜止在斜面上，斜面對物體作用力的方向是()A沿斜面向上B垂直斜面向上C豎直向上D以