高中物理必修一 《5共點(diǎn)力的平衡》優(yōu)秀教案教學(xué)設(shè)計(jì)doc

1、第 PAGE 13 頁(yè) 共 NUMPAGES 13 頁(yè) 課 時(shí) 教 案第 三 單元 第 7 案 總第 案課題： 3.5 共點(diǎn)力的平衡 （2課時(shí)） 年 月 日教學(xué)目標(biāo) 核心素養(yǎng)物理觀念：理解平衡狀態(tài)，掌握共點(diǎn)力平衡的條件及推論；科學(xué)思維：進(jìn)一步熟練掌握受力分析的方法；科學(xué)思維： 進(jìn)一步熟練掌握正交分解法；科學(xué)思維：能依據(jù)平衡條件利用合成或分解方法計(jì)算平衡問(wèn)題；教學(xué)重點(diǎn)1、平衡概念的理解2、正交分解法的應(yīng)用3、共點(diǎn)力平衡條件及推論應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)1、正交分解法2、平衡條件的靈活應(yīng)用3、高考考點(diǎn)課 型新授教 具教 法教 學(xué) 過(guò) 程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)引入：教師根據(jù)學(xué)生回答課前問(wèn)題后，總結(jié)：物

2、體在幾個(gè)共面的力作用下處于平衡，這幾個(gè)力要么平行，要么共點(diǎn)。本章重點(diǎn)研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡。學(xué)生回顧：什么是共點(diǎn)力。（要強(qiáng)調(diào)共點(diǎn)力的交點(diǎn)不一定在物體上）一、平衡狀態(tài)1.定義：物體在力的作用下處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)?！舅伎寂c判斷】 判斷下列問(wèn)題的是否正確？汽車(chē)以大小不變的速率轉(zhuǎn)彎，是處于平衡狀態(tài)。（ ）閱讀課本P72上部?jī)?nèi)容，觀察四個(gè)圖，思考回答課前問(wèn)題。此處注意辨析靜止和速度為零的關(guān)系教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)物體的速度為零時(shí)，一定是處于平衡狀態(tài)。（ ） 保持靜止的物體一定是平衡狀態(tài)，處于平衡的物體不一定是靜止。（ ） 處于相對(duì)靜止的物體，一定是平衡狀態(tài)

3、。（ ）2.平衡條件由二力平衡和多力合成方法分析得出：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是： （正交分解表示法）或者根據(jù)平衡概念得出：物體的加速度為零。熱身訓(xùn)練：一物體同時(shí)受到共面的三個(gè)力的作用，下列幾組力可以使物體平衡的是(ABD)A.5N、7N、8NB.5N、2N、3NC.1N、5N、10ND.1N、10N、10N【思考回答】 物體在兩個(gè)以上力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，它所受的某一個(gè)力與其余力的合力什么關(guān)系。答：（等大反向、共線或互為平衡力） 物體在三個(gè)及以上共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，平移力的作用線，使之首尾相接，必構(gòu)成一個(gè)封閉的多變形?！疽呻y辨析】三力匯交原理（了解）物體在作用線共面的三個(gè)非平行

4、力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力的作用線必相交于一點(diǎn)。 拓展問(wèn)題：如果幾個(gè)力交與一點(diǎn)，物體平衡嗎？（不一定）。可以向?qū)W生說(shuō)明：合力為零和加速度為零是等價(jià)的。第二點(diǎn)可以通過(guò)三力平衡作圖說(shuō)明，推廣到多力平衡。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)速度為零就是物體處于靜止?fàn)顟B(tài)嗎？答：不是物體保持靜止?fàn)顟B(tài)說(shuō)明速度為零，加速度也為零。如果速度為零，加速度不一定為零，就不能說(shuō)是處于靜止?fàn)顟B(tài)。（舉例說(shuō)明）物體在多個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，若撤去一個(gè)力，物體是否會(huì)沿著撤去力的反方向運(yùn)動(dòng)呢？強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：如果撤去一個(gè)力后不會(huì)引起其余力的變化，則物體會(huì)沿撤去那個(gè)力的反方向運(yùn)動(dòng)，如果引起其余力的變化則物體不一定會(huì)運(yùn)動(dòng)。準(zhǔn)靜止

5、狀態(tài)（暫態(tài)平衡）?物體在幾個(gè)力的作用下在緩慢運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，可以認(rèn)為物體處于準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，適合用平衡條件解決問(wèn)題。二、共點(diǎn)力作用下物體平衡的解題方法1.力的合成法例.如圖所示，三根完全相同的繩子在O點(diǎn)打結(jié)將質(zhì)量為m的重物掛起，已知AO繩與豎直方向的夾角為，OB 繩呈水平狀態(tài)，求此時(shí)兩繩AO、OB的拉力。變式：若逐漸增加被吊重物的重力，判斷AO、OB哪根繩子先斷？解：（略）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)2.正交分解法題目同例1解：（略） 綜合以上兩種解法，得出解決物體平衡問(wèn)題的基本解題步驟：認(rèn)真審題，選擇合理的研究對(duì)象。分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判斷是否處于平衡狀態(tài)。對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受理分析，畫(huà)出受力

6、分析圖。根據(jù)平衡條件列出受力平衡的方程。求解方程，必要時(shí)作出合理的分析討論。練：如圖所示，彈簧AB原長(zhǎng)為35cm，A端掛一個(gè)重50N的重物，置于傾角為30的斜面上。手執(zhí)彈簧的B端，當(dāng)物體勻速下滑時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度為40cm，勻速上滑時(shí)彈簧長(zhǎng)度為50cm，求彈簧的勁度系數(shù)及物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。3.整體法、隔離法 隔離法：為了研究系統(tǒng)（連接體）內(nèi)某個(gè)物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況，把某個(gè)物體（或某些物體或某個(gè)物體的一部分）從整體中隔離出來(lái)，作為研究對(duì)象，只分析這個(gè)研究對(duì)象受到的外力，由此可以建立相關(guān)的平衡（或動(dòng)力學(xué)）方程。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè) 整體法：當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部某些物體的

7、力和運(yùn)動(dòng)時(shí)，把若干個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的物體看作一個(gè)整體，只分析外部對(duì)這一整體的作用力，不必分析系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的作用力（即內(nèi)力），由此可以很方便地求出整體的相關(guān)的外力，使解題十分簡(jiǎn)捷。有時(shí)候整體法和隔離法交替使用。例.用輕質(zhì)細(xì)線把兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球懸掛起來(lái)，如圖所示。求兩段繩的拉力。練1.如圖所示，物體B的上表面水平，當(dāng)A、B相對(duì)靜止沿斜面勻速下滑時(shí)，斜面保持靜止不動(dòng)，則下列判斷正確的有（ ）A.物體B的上表面一定是粗糙的B.物體B、C都只受4個(gè)力作用C.物體C受水平面的摩擦力方向一定水平向右D.水平面對(duì)物體C的支持力小于三物體的重力大小之和2. 有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置,表面粗糙，O

8、B豎直向下,表面光滑。AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖所示）。現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)支持力FN和摩擦力f的變化情況是AFN不變，f變大 BFN不變，f變小 CFN變大，f變大 DFN變大，f變小3.如圖所示，輕繩的兩端分別系在圓環(huán)A和小球B上，圓環(huán)A套在粗糙的水平直桿MN上現(xiàn)用水平力F拉著繩子上的一點(diǎn)O，使小球B從圖示實(shí)線位置緩慢上升到虛線位置，但圓環(huán)A始終保持在原位置不動(dòng)則在這一過(guò)程中，環(huán)對(duì)桿的摩擦力

9、Ff和環(huán)對(duì)桿的壓力FN的變化情況AFf不變，F(xiàn)N不變 BFf增大，F(xiàn)N不變 CFf增大，F(xiàn)N減小 DFf不變，F(xiàn)N減小變式：一彈性繩（遵循胡克定律）下端懸一重物，oo為原長(zhǎng)，o處一鐵釘擋住彈性繩，現(xiàn)用力將物體拉至A處仍處于平衡，求物體受到的支持力怎樣變化，摩擦力怎樣變化。FoAL0A教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)4.三角形相似法在具體的問(wèn)題中，當(dāng)表示力的大小的矢量三角形與其對(duì)應(yīng)的幾何三角形相似，可利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊的比例關(guān)系求解力的大小。1.如圖所示，光滑半球固定在水平面上，球心O的正上方有一小定滑輪，用力緩慢得地將小球拉向B點(diǎn)，在此過(guò)程中，小球?qū)Π肭蛎娴膲毫N，及細(xì)繩的拉力F的變化情況

10、是（ ）A. FN變大，F(xiàn)不變 B. FN變大，F(xiàn)變大C. FN不變，F(xiàn)變小 D. FN變大，F(xiàn)變小2.如圖所示，細(xì)繩AB與輕桿BC的連結(jié)于B點(diǎn)，桿可繞C點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)B點(diǎn)懸掛一重物，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將A點(diǎn)稍下移一點(diǎn)后，重物仍靜止。求細(xì)繩的拉力T及輕桿上的壓力N大小如何變化？3.圖解法分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題圖解法的基本程序是：對(duì)研究對(duì)象在狀態(tài)變化過(guò)程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析，依據(jù)某參量的變化（一般為某一角），在統(tǒng)一圖中作出若干狀態(tài)下的平衡受力圖（力的平行四邊形或三角形），再由動(dòng)態(tài)的邊長(zhǎng)及角度的變化來(lái)確定某些力的大小及方向的變化情況。變式：細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，兩端各固定一個(gè)小球A、B處于平衡，問(wèn)，質(zhì)量大

11、的靠近頂端還是質(zhì)量小的靠近頂端？教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)例.如圖所示，半圓形支架BAO，兩細(xì)繩OA與OB結(jié)于圓心O，下懸重為G的物體，使OA繩固定不動(dòng)，O點(diǎn)的位置不變，在“將OB繩的B端沿半圓支架從水平位置逐漸移至豎直位置C ”的過(guò)程中，分析OA繩與OB繩所受拉力的大小如何變化？6.極限法分析臨界問(wèn)題和極值問(wèn)題臨界問(wèn)題：臨界狀態(tài)是指當(dāng)某物理量變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的轉(zhuǎn)折狀態(tài)。涉及臨界狀態(tài)的問(wèn)題叫臨界問(wèn)題，在題目中常用“剛好”“剛能”“恰好”等詞語(yǔ)描述。極值問(wèn)題：在題目中常用“最大”“最小”“不大于”“范圍”等詞語(yǔ)描述。極限分析法就是將

12、某物理量的變化推向極端：很大或很小，觀察物體所處的狀態(tài)是否符合題意，從而暴露其中的臨界或極值問(wèn)題。例1. 如圖所示，在粗糙水平面上放一質(zhì)量為M、傾角為的斜面，質(zhì)量為m的木塊在豎直向上的力F作用下，沿斜面勻速下滑，此過(guò)程中斜面保持靜止，則地面對(duì)斜面： A無(wú)摩擦力B有水平向左的摩擦力C支持力為（M+m）g D支持力小于（M+m）g類(lèi)似練習(xí)，斜面上擋板擋住小球。擋板轉(zhuǎn)動(dòng)，小球受到的各力的變化情況。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)2.斜劈A靜止在水平面上，物體B靜止在斜劈上，B與A之間摩擦力為f1，A與地之間摩擦力為f2，水平力F作用在B上，若F再增大些，整個(gè)裝置仍靜止則（ ）Af1與f2都變大Bf1

13、變大，f2不一定變大Cf2變大，f1不一定變大Df1與f2都不一定變大3質(zhì)量為m=1kg的物體放在傾角為=37的斜面上，先用一平行于斜面的外力沿斜面向上作用在物體上，當(dāng)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5時(shí)，求能使m靜止在斜面上的外力F的范圍。（已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g=10m/s2）教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)專(zhuān)題分析：關(guān)于繩中的張力問(wèn)題（力的合成中“菱形”應(yīng)用）要注意“滑輪懸掛重物”與“繩子栓結(jié)重物”的區(qū)別。如果用動(dòng)滑輪懸掛重物，滑輪摩擦不計(jì)，滑輪可以自由移動(dòng)，兩股繩拉力相等，如果用繩子栓結(jié)重物，各段繩中拉力可能不相等。1.如圖所示，有兩根立于水平地面上的豎直桿，將一根不能伸長(zhǎng)的、柔軟的輕繩的兩端，分別系于豎直桿上不等高的兩點(diǎn)a、b上，用一個(gè)光滑的動(dòng)滑輪O懸掛一個(gè)重物后再掛在繩子上，達(dá)到平衡狀態(tài)?，F(xiàn)保持輕繩的a端不動(dòng)，將b端緩慢下移。在此過(guò)程中，輕繩的張力的變化情況是（ ） A保持不變 B不斷增大C不斷減小 D先增大，后減小2.如圖所示，將一根不能伸長(zhǎng)、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動(dòng)滑輪懸掛于繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩間的夾角為1，繩子張力為F1；將繩子B端移至C點(diǎn)，待整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩間的夾角為2，繩子張力為F2；將繩子B端移至D點(diǎn)，待整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩間的夾角為3，繩子張力為F3，不計(jì)摩擦，則A、1= 2