2019-2020年高中物理 力平衡教案4 新人教版

1、2019-2020年高中物理力平衡教案4新人教版一、教學(xué)目標(biāo)1：能用共點(diǎn)力的平衡條件，分析和解決有關(guān)力的平衡問(wèn)題；2：進(jìn)一步學(xué)習(xí)受力分析、畫(huà)受力圖及正交分解法。二、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：共點(diǎn)力平衡的特點(diǎn)及一般解法難點(diǎn)：受力分析、正交分解、綜合應(yīng)用三、教學(xué)方法分析歸納、講練結(jié)合四、教學(xué)過(guò)程（一）、新課引入物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)平衡狀態(tài)。當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，物體所受各個(gè)力的合力等于零，這就是物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。本節(jié)課我們來(lái)運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件求解一些實(shí)際問(wèn)題。（二）應(yīng)用共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件解題的一般步驟1選對(duì)象2、分析力3、建坐標(biāo)4、分解力5、列方程6、解“聯(lián)立”（三）應(yīng)用舉例

2、【例題1】課本P例題1,學(xué)生閱讀課文72討論：本題是運(yùn)用“力的合成”法，還是“力的分解”法？如果運(yùn)用正交分解法，應(yīng)怎樣解？哪種方法簡(jiǎn)單？如果網(wǎng)兜線變長(zhǎng)，拉力和支持力如何變？【例題2】課本P例題2,學(xué)生閱讀課文討論：本題是運(yùn)用“力的合成”法，還是“力的分解”法？為什么？解題步驟與解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題有什么區(qū)別？若已知?jiǎng)幽Σ烈驍?shù)“，為了使物體沿斜面勻速上滑，水平力F多大？【例題3】如圖所示：細(xì)線的一端固定于A點(diǎn)，線的中點(diǎn)掛一質(zhì)量為m的物體，另一端B用手拉住，當(dāng)AO與豎直方向成角，OB沿水平方向時(shí)，AO及BO對(duì)0點(diǎn)的拉力分別是多大？解析：先以物體m為研究對(duì)象，它受到兩個(gè)力，即重力和懸線的拉力，因?yàn)槲矬w處于平

3、衡狀態(tài)，所以懸線中的拉力大小為F=mg。再取0點(diǎn)為研究對(duì)像，該點(diǎn)受三個(gè)力的作用，即A0對(duì)0點(diǎn)的拉力F，B0對(duì)0點(diǎn)的拉力F2,懸線對(duì)°點(diǎn)的拉力F，如圖所示：用正交分解法求解,建立平面直角坐標(biāo)系由F=0;及F=0得到:x合y合解得:F=mg/cos0;F=mgtan012討論：運(yùn)用力的合成法解此題。F、F的合力與重力等大反向，如圖所示,運(yùn)用三角函數(shù)關(guān)系可得到F=mg/cos0;F=mgtan012（四）、課堂作業(yè)：課本P73練習(xí)（1）、學(xué)生演板,教師講評(píng).（五）、課堂小結(jié)共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用'確定研究對(duì)象(物體或結(jié)點(diǎn))對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并'力的合成法力的分解法常用的

4、方法相似三角形法F=0正交分解法屮合IF=0IIy合解題的一般步驟畫(huà)出受力示意圖分析研究對(duì)象是否處于平衡狀態(tài)運(yùn)用平衡條件，選擇適當(dāng)方法，列出平衡方程求解五、課外作業(yè)課本P73練習(xí)一：3)、(4)；P79(1)、(2)、(3)2019-2020年高中物理力平衡教案6新人教版【教學(xué)結(jié)構(gòu)】本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)是：1重力、彈力、摩擦力的特點(diǎn)，能正確分析物體受力。當(dāng)物體移動(dòng)的范圍不大時(shí)，物體的重力常被看作恒力。彈力的大小和方向和物體的運(yùn)動(dòng)情況，物體受到其他力的情況有關(guān)，條件變了，彈力往往也變。因此在分析物體的彈力時(shí)，不能隨意將某些現(xiàn)成結(jié)論用上。例如某物體對(duì)斜面的壓力不一定等于mgcosa,懸線對(duì)某物體的拉力不一

5、定等于mg。分析物體受到的摩擦力時(shí)，一定要區(qū)分靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。當(dāng)兩物體僅有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)出現(xiàn)的摩擦力叫靜摩擦力，它和物體的運(yùn)動(dòng)情況、受力情況有關(guān)，運(yùn)動(dòng)情況變了，其他力變了，靜摩擦力的大小和方向也會(huì)變化。運(yùn)動(dòng)的物體也會(huì)受靜摩擦力。對(duì)于滑動(dòng)摩擦力，有f=uN,其中N是物體接觸面上的壓力，請(qǐng)注意只有壓力和物體的重力相等時(shí)才有f和mg，這只是特殊情況。2力的分析與合成，平行四邊形定則，三角形定則。合力、分力是等效概念。是將某幾個(gè)力合成，還是將某個(gè)力分解，是根據(jù)具體問(wèn)題由力的效果或解題的需要決定。平行四邊形定則是力的合成、分解或矢量的合成、分解的法則，由它可以演變出三角形定則。3. 物體靜止或勻速

6、運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫平衡狀態(tài)。物體平衡的必要條件是力的矢量和為零，簡(jiǎn)稱(chēng)合力為在分析處于平衡狀態(tài)物體的受力情況時(shí)，通常有以下幾步：（1）找一個(gè)或幾個(gè)物體作為研究對(duì)象，分析它的受力。選某個(gè)物體還是把幾個(gè)物體當(dāng)整體作研究對(duì)象，是由解題需要決定的。選取研究對(duì)象的原則是：既要“暴露”待求量，又要減少未知量。（2）找出研究對(duì)象受哪些力，各力的大小和方向如何（其中有已知的，有未知的），畫(huà)出力的示意圖。（3）進(jìn)行力的合成或分解。當(dāng)物體受三力而平衡時(shí)，可以將力正交分解在兩個(gè)互相垂直的方向上（正交分解法）或?qū)⑵渲袃蓚€(gè)力合成（合成法），在許多情況下，后者更方便。當(dāng)物體受三個(gè)以上力而平衡時(shí)，常采用正交分解法。（4）運(yùn)用平衡條

7、件做判斷或列方程求解。如果用正交分解法，則在坐標(biāo)軸（分解力的方向）方向的力為零；如果用合成法，則某兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力平衡，所有已知力、未知力的關(guān)系都在平行四邊形或三角形中。4. 力矩、有固定轉(zhuǎn)軸物體的平衡。軸（定點(diǎn)）到力的作用線的距離叫力臂，甩表示。力與力臂的乘積叫力矩：M=FL。有固定轉(zhuǎn)軸物體的平衡條件是順時(shí)針力矩等于逆時(shí)針力矩，或合力矩為零?！窘忸}點(diǎn)要】、三力平衡物體受三力作用而平衡時(shí)，往往用合成法較方便；當(dāng)其中一個(gè)力變化時(shí)，彈力往往隨之變化。例1如圖所示，球在平板AB和AC的支持下平衡，不計(jì)摩擦。在平板AB不動(dòng)，AC平板緩慢放平即0從60°增大到120°的過(guò)程中

8、，兩板受到的壓"J力如何變化？分析和解答球受三個(gè)力：重力G、AB板的支持力NB,AC板的支持力NC,如圖A所示。用三角形BC定則做出N、N的合力F,它必與GBC等值反向，即N、N、G三個(gè)力BC一定構(gòu)成三角形。由題意可知這是等邊三角形N=N=G。當(dāng)AC板逐漸放平時(shí)，N方向不變，NBCBC方向逐漸順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)，重力恒定不變，而三個(gè)力必構(gòu)成三角形，由圖B可知：7AN逐漸減小，N先增大后減小。BC由此可知，AB板受的壓力逐漸變小，直至為零；AC板受的壓力先增大后減小，最后與重力相等。點(diǎn)評(píng)雖然改變位置的是AB板，BC板對(duì)球的彈力方向不變，但大小卻在改變；而AC板的支持力大小和方向都會(huì)變化，由此

9、可見(jiàn)彈力的特點(diǎn)。例2如圖所示，水平桌面上放有光滑金屬框架A、0、B,框架上套有小環(huán)P、Q，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩連接PQ?，F(xiàn)在Q上施加沿0B方向的恒力F,待PQ平衡時(shí)，細(xì)繩受的拉力多大？分析和解答P在水平方向只受兩個(gè)力：繩的拉力和0A桿的支持力，二力平衡必共線，因此繩一定垂直0A。Q受三個(gè)力：恒力F、繩的拉力T、0B桿的支持力N,三力平衡。由圖可知點(diǎn)評(píng)支持力總垂直于接觸面，拉力總沿繩的方向，由此可以判斷P、Q的平衡位置。支持力和拉力都可以由平衡條件求出。我們?cè)俅误w會(huì)到彈力的特點(diǎn)。二、恰當(dāng)選取研究對(duì)象選取研究對(duì)象時(shí)，以暴露待求量、減少未知量為原則。有時(shí)以某個(gè)時(shí)以幾個(gè)物體為整體作研究對(duì)象。例3如圖所示，

10、水平面C上有斜面體B,斜面上放有物塊A。當(dāng)A在斜面上(1)體為研究對(duì)象，有行斜面的外力F作用下沿斜面勻速上滑過(guò)程中，B始終未動(dòng)。已知斜面傾角為a,A質(zhì)量為m,B質(zhì)量為M。求在上述三個(gè)過(guò)程中C對(duì)B的摩擦力。分析和解答方法一以A為對(duì)象，在(1)(2)兩種情況下A受力如圖甲所示，三力平衡，支持力N和摩擦力f的合力R必與重力mg等值反向。由此可知A對(duì)B的作用力(壓力與摩擦力的合力)一定豎直向下，B無(wú)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以C對(duì)B沒(méi)有摩擦力。在(3)情況下，A受4個(gè)力平衡，如圖乙所示。這時(shí)F、f、N三力的合力豎直向上，而N與f的合力必有向左的水平分力，因此A對(duì)B的作用力必有向右的水平分力，即有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)故B受

11、到向左的摩擦力'。運(yùn)用平衡條件可求點(diǎn)'=Fcoa。過(guò)程較繁，略。方法二把A、B作為整體。在(1)情況，整體放在水平面上，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，不受摩擦力。在(2)情況，雖然A勻速運(yùn)動(dòng)，但整體沒(méi)有加速度，本質(zhì)上與(1)無(wú)區(qū)別，故摩擦力為零。在(3)情況，整體受F作用而平衡，C對(duì)B一定有摩擦力f作用，且f與F的水平分力平衡，即f=Fcosa。點(diǎn)評(píng)待求力f在B、C接觸面上，而A、B之間的相互作用力未知，所以用整體法比較簡(jiǎn)單。例4如圖所示，光滑的兩個(gè)球直徑均為d,置于一個(gè)直徑為D的圓柱形桶中，且dVDV2d，在桶與球接觸的A、B、C三點(diǎn)上，桶受到的壓力大小分別為F2和如果將桶的直徑加大，但仍小

12、于2d，則FF2、f3的變化情況是123A.F1增大，F(xiàn)2不變，F(xiàn)3增大B.F1減小，F(xiàn)2不變,C.F1增大，F(xiàn)2減小，F(xiàn)3增大D.F1增大，F(xiàn)2減小,分析和解答把兩球作為整體考慮，可知B點(diǎn)對(duì)球的支持力等于兩球重力，所以F2不變；A、C對(duì)球的支持力相等，所以F1=F3。C、D錯(cuò)。隔離一球，如C球，受力如左圖，由平衡條件F3=F3=mgctg8，當(dāng)D增大時(shí)8減小，所以F3增大。選A。三、摩擦力F減小3F減小3定要區(qū)分靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。要正確判斷摩擦力，應(yīng)恰當(dāng)選取研究對(duì)象。例5如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量分別為M、m，A、B一起沿固定的、傾角為a的斜面C勻速下滑，求C對(duì)A的摩擦力fi和B對(duì)A的

13、摩擦力f2。已知A、B間和A、C間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別|Jp2。分析和解答把A、B作為整體考慮，它沿斜面勻速下滑，C對(duì)A的摩擦力是滑動(dòng)摩擦力。由平衡條件可知N=(m+M)gcos0，g=p2N=p2(m+M)g。隔離B，B受A的摩擦力盯是靜摩擦力，由平衡條件可知f2=f,=mgsina?！菊n余思考】1. 細(xì)桿和細(xì)繩對(duì)物體施加的彈力有何不同？2. 物體在平衡狀態(tài)時(shí)，它所受到的力一定是共點(diǎn)力嗎？【同步練習(xí)】1如圖所示，用三根線吊起一個(gè)重球，AO、BO兩線等長(zhǎng)。現(xiàn)將B端解下，移動(dòng)B端直至線OB呈水平，保持O點(diǎn)位置不變。在上述移動(dòng)過(guò)程中兩線的拉力F和F的變AB化情況是AF增大，F(xiàn)減小BF增大，F(xiàn)增大ABABC.F增大，F(xiàn)先減小后增大D.F不變，F(xiàn)先減小后增大ABAB2. 將一重球懸掛在一根光滑細(xì)繩上，細(xì)繩系于兩根直桿的A、B兩點(diǎn)，此時(shí)繩的拉力為F。將B端繩解下，稍微向上移一點(diǎn)，至B'處，當(dāng)重球重新平衡時(shí)，繩的拉力為F',則A.F=FZB.F>FZC.F<FZD.不能確定3. 如圖所示，滑塊A、B通過(guò)定滑輪相連，置于水平面上。A與B、B與平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1，A、B的質(zhì)量分別為2kg、3kg，今用水平力F作用于物體B上，使B物體向右勻速運(yùn)動(dòng)，不