共点力的平衡教学设计公开课.docx

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共点力的平衡教学设计公开课

共点力的平衡教学设计

【摘要】要研究机械运动，就要对物体进行受力分析，在受力分析时先选取研究对象，有时候选系统（求解系统受到的外力时用整体发），有时选单个物体（求解组成系统的物体之间的相互作用时用隔离法）。

【关键词】受力分析物体的平衡动态平衡问题

【教学目标】

1.掌握受力分析。

2.知道平衡状态,理解共点力作用下物体的平衡条件。

3.能解决简雄的平衡问题。

【知识对比】

知识点

初中

高中

受力分析

初中学习了简单的受力分析

高中突出受力分析的重要性，并讲到整体法与隔离法

静态平衡

初中学习了二力平衡

多力平衡问题并涉及多种方法

动态平衡

初中未提及

动态平衡问题

【课时安排】2课时

【教学过程】

一、受力分析

【问题引入】

怎样对物体进行受力分析？

【情景引入】

如图6-1所示，木块放在弹簧秤的托盘上，处于静止状态，木块受到几个力的作用？

木块受到重力作用，比较弹簧秤读数，有拉力作用弹簧秤读数变小，说明木块还受到拉力和支持力作用，由于木块处于静止状态，所以还受到水平向左的摩擦力作用，并且与拉力的水平分力平衡，如图6-2所示。

1.受力分析应遵循以下原则

由上可见，对物体受力分析应遵循以下原则：

（1）研究对象选取以简单为原则，可以选质点、节点、物体、物体系统。

（2）受力分析的顺序:

重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力。

（3）受力分析的根据:

按各力产生的条件（注意假设法的应用）及实际受力情况分析。

（4）画出受力分析图:

注意受力个数、作用点及方向。

（5）物体的形状、体积可以忽略不计时或物体做平动时，把各力集中于重心;当物体有转动或转动趋势时，不能将各力画在其重心上。

顺口溜：

场力一定有，弹力看四周，分析摩擦力。

【易错警示】

受力分析时既“施力”又“受力”，易造成“漏力”或“多力”。

【归纳总结】

（1）受力分析的三个判断依据为：

①从力的概念判断，寻找对应的施力物体；I

②从力的性质判断，寻找产生的原因；

③从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态（是静止、是匀速运动还是有加速度）。

⑵受力分析的基本思路如下：

（3）对于物体系统判断可用整体法与隔离法

整体法

隔离法

概念

将几个物体作为一个整体来分析的方法

将研究对象与周围物体分隔开的方法

选用原则

研究系统外的物体对系统整体的作用力

研究系统内物体之间的相互作用力

注意问题

分析整体周围其他物体对整体的作用，而不画整体内部物体间的相互作用

分析周围其他物体对它的作用力

例题：

二、共点力作用下的物体的平衡

【问题导学】

共点力作用下的物体的平衡条件是什么？

【情景引入】

在现实生活中，物体常常受到多个力的作用并且保持平衡状态，如图6-3所示，气球悬在半空中，受到重力、绳子的拉力、风的作用力和空气的浮力作用，这几个力之间有什么样的关系能让气球保持静止状态呢？

为了解决这个问题，我们用下面的实验来总结。

【要点解读】

（1）将一方形薄木板平放在桌面上，并在板面上用图钉固定好白纸，将三个弹簧测力计的挂钩用细绳系在小铁环上如图6-4所示。

（2）先将中两个弹簧测力计固定在图板上，再沿某一方向拉着第三个弹簧测力计。

当铁环平衡时，分別记下弹簧测力计的示数F1，F2，F3,和它们的方向，并按各个力的大小和方向作出力的图示。

（3）按平行四边形定则作出F1，F2的合力F12,比较F12和F3，如图6-4（b）所示（或合成F2，F3，作出F23，比较F23与F1）.由此，找出三个力F1，F2，F3,的关系。

通过这个实验，你认为三个共点力平衡的条件应当是什么？

上述实验探究中，我们得到了三个共点力平衡的条件是:

F合=0。

那么，若是四个共点力、五个共点力……其平衡条件又是怎样的呢？

你不妨运用力的合成法，将多个共点力的平衡转化为二力平衡进行分析。

结论依然是F合=0。

【易错警示】

正确区分“静止”和“v=0”。

物体处于静止状态时，v=0，a=0是平衡状态;但是，当v=0时，物体不一定处于平衡状态，如自由落体运动初始状态或竖直上抛运动物体到达最高点时v=0，但以a=g，不是平衡状态。

【归纳总结】

1.物体在共点力作用下处于平衡状态（静止或匀速直线运动状态）的条件是合力为零，即F合=0。

2.解决的方法常有:

正交分解法、解三角形法、图像法、相似三角形法等。

3.物体受3个或3个以上的共点力作用时，常用正交分解法，力的正交分解优点在于：

其一，借助数学中三角坐标系（x,y）对力进行描述;其二，几何图形关系简单，是直角三角形，计算简便。

【难点辨析2】

判断下列说法的正误。

1.静止在粗糙平面上的物体处于平衡状态（）

2.沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。

（）

3.在不光滑的水平面上匀速运动的木块处于平衡状态。

（）

4.做自由落休运动的物休在刚开始下落的一瞬间处于平衡状态。

（）

三、动态平衡问题

【问题引入】

运动的物体能处于平衡状态吗?

【情景引入】

运动的物体也能处于平衡状态，如图6-5所示，跳伞运动匀速下落时，整个物体处于平衡状态，再如,海面上加速行驶的快艇,如6-6所示，在水平方向快艇处于加速运动状态，但是在竖直方向快艇受到的重力和浮力平衡。

【要点解读】

（1）当物体保持匀速直线运动时，物体受到的合力为0，也保持平衡状态。

（2）物体在某个方向上受到的合力为0，这个方向我们也可以认为是平衡的。

【归纳总结】

解析法和图解法是解动态平衡的问题常用的两种方法。

运用图解法处理问题，显得直观、简捷用相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确地进行受力分析，寻找力的三角形和结构三角形相似。

【典例】如图6-7所示，将重力为G的光滑圆球用细绳拴在竖直墙壁上，当把绳的长度增长，则下列判断正确的是（）。

A.绳对球的拉力丁和墙对球的弹力N均减小

B.绳对球的拉力T增大，墙对球的弹力N减小

C.绳对球的拉力T减小，墙对球的弹力N增大

D.绳对球的拉力T和墙对球的弹力N均增大

【思路点拨】受力分析，因为物体保持平衡状态，所以物体受到的合力为0。

【解析】小球受力情况如图6-8（a）所示，设绳与墙的夹角为θ。

法一：

合成法。

因小球处于平衡状态，所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等、方向相反。

如图6-8（b）所示，根裾平行四边形定则将力G与N合成，则在ΔOGF中有

，所以

，

。

故当绳变长时，θ减小，N，T均减小。

法二：

分解法。

因小球处于平衡状态，所以其中任意一个力在其他两个力方向的分力均与其他两个力大小相等、方向相反。

如图6-8（c）所不，在T,N方向上分解G，则有

，

故当绳变长时,θ减小，N，T均减小。

法三：

正交分解法。

因为小球处于平衡状态，所以小球所受合力为零，将绳拉力沿竖直方向和水平方向分解。

如图6-8（d）所示，则

所以

，

所以当绳变长时，θ减小，N,T均减小。

法四：

图解法。

以图6-8（c）为例，因为重力不变，N方向不变，θ减小，所以画出后来的矢量图，很容易得出N，T均减小。

【答案】A

【感悟】图解法的基本思路是：

受力分析后将合力和分力归结到一个矢量三角形中，通过三角形的变化来分析力的变化情况。

利用图解法解题时要注意弄清楚三角形的变量和不变量。

板书:

6.共点力的平衡

1.受力分析应遵循以下原则

顺口溜：

场力一定有，弹力看四周，分析摩擦力。

【易错警示】

受力分析时既“施力”又“受力”，易造成“漏力”或“多力”。

【归纳总结】

（1）受力分析的三个判断依据为：

①从力的概念判断，寻找对应的施力物体；I

②从力的性质判断，寻找产生的原因；

③从力的效果判断，寻找是否产生形变或改变运动状态（是静止、是匀速运动还是有加速度）。

⑵受力分析的基本思路如下：

（3）对于物体系统判断可用整体法与隔离法

整体法

隔离法

概念

将几个物体作为一个整体来分析的方法

将研究对象与周围物体分隔开的方法

选用原则

研究系统外的物体对系统整体的作用力

研究系统内物体之间的相互作用力

注意问题

分析整体周围其他物体对整体的作用，而不画整体内部物体间的相互作用

分析周围其他物体对它的作用力

例题：

二、共点力作用下的物体的平衡

【易错警示】

正确区分“静止”和“v=0”。

物体处于静止状态时，v=0，a=0是平衡状态;但是，当v=0时，物体不一定处于平衡状态，如自由落体运动初始状态或竖直上抛运动物体到达最高点时v=0，但以a=g，不是平衡状态。

【归纳总结】

1.物体在共点力作用下处于平衡状态（静止或匀速直线运动状态）的条件是合力为零，即F合=0。

2.解决的方法常有:

正交分解法、解三角形法、图像法、相似三角形法等。

3.物体受3个或3个以上的共点力作用时，常用正交分解法，力的正交分解优点在于：

其一，借助数学中三角坐标系（x,y）对力进行描述;其二，几何图形关系简单，是直角三角形，计算简便。

【难点辨析】

判断下列说法的正误。

1.静止在粗糙平面上的物体处于平衡状态（）

2.沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。

（）

3.在不光滑的水平面上匀速运动的木块处于平衡状态。

（）

4.做自由落休运动的物休在刚开始下落的一瞬间处于平衡状态。

（）

三、动态平衡问题

【要点解读】

（1）当物体保持匀速直线运动时，物体受到的合力为0，也保持平衡状态。

（2）物体在某个方向上受到的合力为0，这个方向我们也可以认为是平衡的。

【归纳总结】

解析法和图解法是解动态平衡的问题常用的两种方法。

运用图解法处理问题，显得直观、简捷用相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确地进行受力分析，寻找力的三角形和结构三角形相似。

【典例】如图6-7所示，将重力为G的光滑圆球用细绳拴在竖直墙壁上，当把绳的长度增长，则下列判断正确的是（）。

A.绳对球的拉力丁和墙对球的弹力N均减小

B.绳对球的拉力T增大，墙对球的弹力N减小

C.绳对球的拉力T减小，墙对球的弹力N增大

D.绳对球的拉力T和墙对球的弹力N均增大

作业布置:

课时练习P882、5、7