2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 二、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè).doc

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2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 二、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè) ●從容說(shuō)課 本節(jié)學(xué)習(xí)共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，本節(jié)內(nèi)容若放在學(xué)習(xí)牛頓第二定律之后，可以作為牛頓第二定律應(yīng)用的一個(gè)特例來(lái)學(xué)習(xí)． 首先，物體處于平衡狀態(tài)，從現(xiàn)象上看是物體處于靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從特征上看是物體的加速度a=O的狀態(tài),這樣物體處于平衡狀態(tài)的條件，據(jù)牛頓第二定律，不難理解為什么是F合=O． 其次，應(yīng)用物體平衡條件解題的思路，與應(yīng)用牛頓第二定律解題的思路相同，同樣是選擇研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，作出受力示意圖進(jìn)行力的處理，列方程求解． 本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定位如下： 1．進(jìn)一步理解共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件，并能根據(jù)平衡條件分析和計(jì)算共點(diǎn)力平衡的問(wèn)題． 2．掌握共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的基本思路和方法．學(xué)會(huì)應(yīng)用平衡條件對(duì)物體進(jìn)行受力分析． 本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)為：共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用． 本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)為：受力分析、正交分解法，共點(diǎn)力平衡條件的綜合應(yīng)用． 本節(jié)采用講練法、歸納法、分層教學(xué)法，使學(xué)生體會(huì)平衡問(wèn)題的求解思路和方法——三力平衡問(wèn)題宜用力的合成法或分解法求解，三個(gè)以上的力的平衡宜用正交分解法求解． 本節(jié)的教學(xué)程序安排如下： 復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)，導(dǎo)人新課→師生共同探究，得到共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用思路和方法→課堂討論對(duì)本節(jié)知識(shí)進(jìn)行拓展強(qiáng)化． ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)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(wèn)題. 2.進(jìn)一步學(xué)習(xí)受力分析、正交分解等方法. 二、能力目標(biāo) 能夠?qū)W會(huì)使用共點(diǎn)力平衡條件解決共點(diǎn)力作用下物體平衡問(wèn)題的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問(wèn)題的能力. 三、德育目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生明確具體問(wèn)題具體分析的科學(xué)思維方式.并且通過(guò)平衡問(wèn)題滲透平衡美、對(duì)稱(chēng)美等美育教育. ●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)力平衡條件的綜合應(yīng)用. ●教學(xué)方法 講練法、歸納法. 分層教學(xué)法 ●教學(xué)用具 投影儀. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 ［投影本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 1.熟練應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，解決平衡狀態(tài)下有關(guān)力的計(jì)算. 2.進(jìn)一步熟練受力分析的方法. [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程] 一、新課導(dǎo)入 1.用投影片出示復(fù)習(xí)題 （1）如果一個(gè)物體能夠保持______或______，我們就說(shuō)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______，這就是物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件，如將其分解在坐標(biāo)軸上則有______，______. b.它所受的某一個(gè)力與它所受的其余各力的合力的關(guān)系是______. ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ ①回顧復(fù)習(xí)，獨(dú)立進(jìn)行 ②提問(wèn)作答 2.引入 這節(jié)課應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件來(lái)解決一些具體問(wèn)題,歸納一下這類(lèi)問(wèn)題的解題步驟以及如何去思考等問(wèn)題. 二、新課教學(xué) （一）.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用舉例. （1）[投影]課本例1 [學(xué)生活動(dòng)] （1）本題中你準(zhǔn)備選哪個(gè)物體作為研究對(duì)象？ （2）分析你選的研究對(duì)象的受力情況。 [學(xué)生可能選的研究對(duì)象] ①以足球?yàn)檠芯繉?duì)象； ②以足球和網(wǎng)兜為研究對(duì)象。. [教師點(diǎn)撥] 由于本題中網(wǎng)兜質(zhì)量不計(jì)，所以選網(wǎng)兜和足球一起作為研究對(duì)象比較合適在實(shí)物投影儀上展示學(xué)生的受力分析題，并加以分析評(píng)判． 以足球和網(wǎng)兜為研究對(duì)象．它們共受到三個(gè)力的作用。即重力G=mg，墻壁的支持力F1，懸繩的拉力F2，如圖所示． [學(xué)生活動(dòng)]用盡可能多的方法求解本題． [學(xué)生活動(dòng)]在實(shí)物投影儀上展示各種不同的解題方法． [教師點(diǎn)撥] CAI課件點(diǎn)出主要的幾種解題方法： 解法一：用合成法 如圖所示，取足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象，它們受重力G=mg，墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡，由共點(diǎn)力的平衡條件可知：F1和F2的合力F與G大小相等，方向相反，即F=G，由圖中力的平行四邊形可求得： F1=Ftana=mgtana F2=F/COSa=mg/cosa． 解法二：用分解法 取足球和網(wǎng)兜為研究對(duì)象，其受重力G，墻壁支持力F1，懸繩的拉力F2，如圖所示,將重力G分解為F2′和F2′，由共點(diǎn)力平衡條件可知，F(xiàn)1與F1′的合力必為零， F2與F2′的合力也必為零。所以： F1= F1′=mgtana F2= F2′=mg/COSa． 解法三：用相似三角形法求解 取足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象，其受重力G,墻壁的支持力Fl，懸繩的拉力F,如圖所示,設(shè)球心為O，由共點(diǎn)力的平衡條件可知，F(xiàn)1與G的合力F與F2大小相等，方向相反，由圖可知，三角形OFG與三角形AOB相似，所以 F2=G/cosa=mg/cosa F1=Gtana=mgtana 解法四：用正交分解法求解 取足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象，受三個(gè)力作用，重力G，墻壁的支持力F1，懸繩拉力F2，如圖所示． 取水平方向?yàn)閤軸,豎直方向?yàn)閥軸，將F2分別沿x軸和y軸方向進(jìn)行分 解,由平衡條件可知,在x軸和y軸方向上的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零，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． [學(xué)生活動(dòng)] 概括用共點(diǎn)力平衡條件鑰匙的一般步驟 ① 根據(jù)題目的要求和計(jì)算方便，恰當(dāng)?shù)剡x擇研究對(duì)象； ② 正確分析研究對(duì)象的受力情況并畫(huà)出受力示意圖； ③ 應(yīng)用平衡條件選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ń⑵胶夥匠蹋? ④ 解方程，必要時(shí)對(duì)解題進(jìn)行說(shuō)明或討論； 說(shuō)明：不同方法解同一題目，目的在于啟發(fā)同學(xué)們?cè)诮忸}過(guò)程中，按照自己的認(rèn)知水平和解題習(xí)慣，靈活選擇解題方法. 要求：A.全部掌握 B.掌握其中的三種解法 C.熟練其中的兩種解法 ［強(qiáng)化訓(xùn)練］投影 如圖所示：細(xì)線(xiàn)的一端固定于A點(diǎn)，線(xiàn)的中點(diǎn)掛在一質(zhì)量為m的物體上，另一端B用手拉住，當(dāng)AO與豎直方向成θ角時(shí)，OB沿水平方向時(shí)，AO及BO對(duì)O點(diǎn)的拉力分別是多大？要求至少用兩種解法. ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ 獨(dú)立思考、類(lèi)比例題1，寫(xiě)出詳解. ［師生互動(dòng)］ 激勵(lì)評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)創(chuàng)新. ［投影］分析過(guò)程 a.研究對(duì)象：O點(diǎn) b.受力分析：F1、F2，F(xiàn)=G（如圖） c.處于平衡狀態(tài)：隱含（保持靜止） d.應(yīng)用平衡條件：F合=0 解題步驟強(qiáng)化 ［投影］規(guī)范步驟 a.解：用力的分解法求解 將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 建立平面直角坐標(biāo)系如圖 由Fx合=0及Fy合=0得到： 解得：F1=mg/cosθF2=mgtanθ ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ A.獨(dú)立思考 B、C.分組討論 →總結(jié)解題步驟 ［師生互動(dòng)］ 1．抽查結(jié)果，查缺補(bǔ)漏，最后歸納. a.確定研究對(duì)象. b.確定處于平衡狀態(tài). c.正確分析受力. d.應(yīng)用力的平衡條件列方程.（由已知條件的特點(diǎn)及自己的習(xí)好，采用力的合成、分解、正交分解等方法解決問(wèn)題.） e.解方程 2．學(xué)生閱讀課本例題2. 要求：A.按剛才步驟分析解決 B、C.套用剛才步驟理解課本分析. 學(xué)生活動(dòng)完成后，出示投影分析. a.勻速——平衡狀態(tài) b.研究對(duì)象：A物體 c.受力分析：重力G，支持力F2，水平力F1，摩擦力F2，其中F3=μF2，F(xiàn)2、F3求出即可得μ. d.畫(huà)出物體的受力圖 e.應(yīng)用平衡條件 F合=0 說(shuō)明：選取正交分解法. ［強(qiáng)調(diào)］斜面問(wèn)題一般都采用正交分解法. ［投影］展示解題過(guò)程. 解：取物體A為研究對(duì)象. 取平行于斜面的方向?yàn)閤軸，垂直于斜面的方向?yàn)閥軸，分別應(yīng)用Fx合=0和Fy合=0，得 Fx合=F3+F1cosθ+(-Gsinθ)=0 ① Fy合=F2-F1sinθ+(-Gcosθ)=0 ② 代入數(shù)據(jù)解得：F2=546 N，F(xiàn)3=146 N 所以μ==0.27 ［強(qiáng)化訓(xùn)練］ 如圖所示，在傾角為θ的斜面上靜止放置一質(zhì)量為m的物體，用一個(gè)大小為F、方向豎直向下的力壓物體，求物體與斜面間的摩擦力為多大？ [參考答案]：Fμ=(mg+F)sinθ ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ 討論消化上述知識(shí)體系，基本思路，同化已有知識(shí). 3．力的變化問(wèn)題 ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ 閱讀課本P73（4）并找出關(guān)鍵詞，題設(shè).提出自己的問(wèn)題. ［師生互動(dòng)］ 共析“關(guān)鍵題設(shè)” 如：平衡∑F=0 其余四個(gè)力不變，則其不變 如何敘述或解答清楚方向. 如：向東、西或與什么方向相同或相反. 抽查同學(xué)結(jié)果，激勵(lì)評(píng)價(jià). ［投影］解題過(guò)程 解：因?yàn)? 所以 即四個(gè)力的合力大小等于F1，方向與F1的方向相反. ［強(qiáng)化訓(xùn)練］ 如圖所示，某物體在四個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，若將F4=5 N的力沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)90，其余三個(gè)力的大小和方向不變，則此時(shí)物體所受合力的大小為（ ） A.0 B.10 N C.5 N D. N [參考答案]：C （二）.討論題 ［教學(xué)設(shè)計(jì)］給學(xué)有余力的學(xué)生提高的機(jī)會(huì)，A、B層次的學(xué)生開(kāi)拓視野的空間. ［投影］例：如右圖所示，處在水平面上的物體在斜向上拉力F的作用，而處于靜止，則物體受到的靜摩擦力與F的合力方向?yàn)? A.斜向右上方 B.豎直向上 C.斜向左上方 D.無(wú)法確定 ［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］ ①獨(dú)立受力分析，畫(huà)出受力示意圖. ②討論解答問(wèn)題. ③提出自己的觀點(diǎn). ［師生互動(dòng)］ 點(diǎn)評(píng)亮點(diǎn),糾正錯(cuò)誤. ［投影］分析解答過(guò)程. 解析:a.靜止——保持平衡——F合=0 b.受力分析:G、F支、Ff、F c.應(yīng)用： 又豎直向下 所以選B. ［強(qiáng)化訓(xùn)練］ 如右圖所示，物體靜止在斜面上，斜面對(duì)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.以上都不對(duì) [參考答案]：C [課堂討論] 1．為什么物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中任何一個(gè)力跟其余力的合力總是等大、反方向、共線(xiàn)? 2．請(qǐng)總結(jié)利用共點(diǎn)力平衡條件解決問(wèn)題的方法和思路． [學(xué)生活動(dòng)] 學(xué)生討論并解答上述問(wèn)題． [教師點(diǎn)撥] 1．當(dāng)物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)。其中任何一個(gè)力跟其余力的合力是一對(duì)平衡力,所以它們必然大小相等。方向相反，作用在同一直線(xiàn)上． 2．利用共點(diǎn)力平衡條件解決問(wèn)題時(shí)： (1)一般思路 ①明確研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行隔離體受力分析，畫(huà)出受力圖． ②利用平衡條件列方程求解． (2)求懈共點(diǎn)力作用下物體平衡的方法 ①解三角形：這種方法主要用來(lái)解決三力平衡問(wèn)題． ②正交分解法：這種方法在處理四力或四力以上的平衡同題時(shí)非常方便． 三、小結(jié) [投影小結(jié)思考題] 1．當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)。受到的合力為 ，物體運(yùn)動(dòng)的速度為 ． 2．物體在幾個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力 必與其余各力的合力 3．物體在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)．若三個(gè)力彼此不平行，則它們必為 ． 4．物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力構(gòu)成順向的 三角形． 5．正交分解法就是將物體受到的所有的力都分解到兩個(gè)相互的 方向，變 運(yùn) 算為代數(shù)運(yùn)算． 四、作業(yè) 1.課后作業(yè) 練習(xí)（一）（1）（2）（3） 2.預(yù)習(xí)第三節(jié)及第四節(jié). 3.拔高訓(xùn)練題. 如右圖所示，左右兩端木板對(duì)物體的壓力均為F，夾在木板之間的物塊靜止不動(dòng)，現(xiàn)將兩邊所用的力都增大為2F，那么，木板所受的摩擦力將 A.是原來(lái)的2倍 B.是原來(lái)的4倍 C.和原來(lái)相等 D.無(wú)法確定 [參考答案]：C 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.（1）如右圖所示，將兩個(gè)相同的條形磁鐵吸在一起，置于桌面上，下列說(shuō)法正確的是（ ） A.甲對(duì)乙的壓力大于甲的重力 B.甲對(duì)乙的壓力等于甲的重力 C.乙對(duì)桌面的壓力等于甲、乙的總重量 D.乙對(duì)桌面的壓力小于甲、乙的總重量 （2）如右圖所示，位于斜面上的物塊M在沿斜面向上的力F作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力的（ ） 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）如右圖所示，一木塊放在水平桌面上，在水平方向上共受到三個(gè)力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1=10 N，F(xiàn)2=2 N，若撤去F1，則木塊在水平方向受到的合力為（ ） A.10N 方向向左 B.6 N 方向向右 C.2 N 方向向左 D.0 2.兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如右圖所示，則A對(duì)繩的作用力大小為_(kāi)_____，地面對(duì)A的作用力的大小為_(kāi)_____（不計(jì)摩擦）. 3.直角斜面體傾角為θ,質(zhì)量為M，放在粗糙的水平地面上，質(zhì)量為M的物體沿斜面勻速下滑時(shí)，斜面體仍處于靜止，則斜面體對(duì)地面的摩擦力大小為_(kāi)_____. 4.如右圖所示：重為10 N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為θ=30的光滑斜面上，已知擋板也是光滑的，求： （1）擋板對(duì)小球彈力的大小. （2）斜面對(duì)小球彈力的大小. ［參考答案］ 1.（1）AC （2）ABCD （3）D 2.mg （M-m）g 3.0 4.（1）擋板對(duì)小球彈力F=mg/tan30=mg/3 (2)斜面對(duì)小球彈力F=mg/cos30=mg