2022年西北师大附中高一物理教案共点力作用下物体的平衡 .pdf

学习必备欢迎下载教学过程：第 1 课时引入课题：生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态；其中物体的平衡状态比较常见，而且很有实际意义，如桥梁、起重机、建筑物等，都需要保持平衡状态。那么，什么是物体的平衡状态，物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？本章我们就来学习这方面的问题。本节课我们就来学习第九节：共点力的平衡条件。新课教学：一、共点力作用下物体的平衡1共点力有共同作用点的力或者力的作用线相交于一点的力，叫共点力。2平衡状态一个物体在共点力的作用下，如果 保持静止或匀速直线运动，就说这个物体处于平衡状态。课题第九节：共点力作用下物体的平衡及其应用教学目标1知道什么是共点力作用下物体的平衡状态；2掌握共点力的平衡条件；会用来解决有关平衡问题。课型新授课课时2 课时重点1共点力作用下物体的平衡状态。2共点力的平衡条件及其应用。难点共点力的平衡条件。教学方法实验法、归纳法、讲练法。教具演示物体一个，弹簧秤三个。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习必备欢迎下载请学生举例：哪些物体属于在共点力作用下处于平衡状态。师：同学们刚才举的例子中，有的物体在两个力作用下处于平衡，有的物体在三个力的作用下处于平衡。那么， 在共点力作用下的物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？3共点力作用下物体的平衡条件实验探讨：请三位同学把三个弹簧秤的挂钩挂到同一个物体(物体放在水平面上)，保持三个弹簧在同一平面内，分别向三个方向拉弹簧秤，记下弹簧秤的示数和方向。注意：用力不能太大，以免超出弹性限度。请同学们按各力的大小和方向作出力的图示，根据力的平行四边形定则，求出三个力的合力。这三个力的合力为零（在误差范围内）；任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。师：改变三个力的大小和方向，重做上述实验，仍可得到相同的结果；增加力的数目，实验结果也是一样的。结论：共点力作用下物体的平衡条件，大量的实验证明，共点力作用下物体的平衡条件为： F合=0 ，若这些力在同一平面上，则：Fx=0；Fy=0。即在共点力作用下物体的平衡条件是：合外力为零。练习：1一个物体受三个共点力作用，在下列给出的几组力中，能使物体处于平衡状态的是：（ A B D ）A3N，4N，5N；B3N、 2N、1N；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习必备欢迎下载C5N、2N、2N；D100N、100N、100N。2一个物体受到五个共点力F1、 F2、F3、F4、F5的作用，处于平衡状态。（1）如果将F3撤去，而其他力保持不变，则F1、F2、F4、F5的合力是多大？方向如何？（2）如果将F2、F5两个力撤去，而其余力保持不变，则F1、F3、F4的合力在什么范围内？推论：一个物体受到N 个共点力的作用而处于平衡状态，若撤去其中的F1，其余各力保持不变，则余下的（N 1）个力的合力大小等于F1，方向与F1相反。第 2 课时二、共点力作用下物体平衡条件的应用例 1：沿光滑的墙壁 用网兜把一只足球挂在A 点，如图，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬线与墙壁的夹角为，求悬线对球的拉力和墙壁对球的支持力。解析： 取足球为研究对象，分析其受力情况，足球受：重力G=mg，墙壁的支持力N，悬绳的拉力T。这三个力的作用线相交于球心O 处，即为共点力。球处于平衡状态，由共点力作用下物体的平衡条件可知，这三个力的合力为0 方法 1：合成法三个力的合力为0，则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，如图。由三角形的知识可得：T=mg/con ，方向沿悬绳向上。N=mgtan ，方向沿 BO 向左。方法 2：正交分解法A B A B T N O G 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习必备欢迎下载共点力作用下物体的平衡条件为：F合=0，若这些力在同一平面上，则： Fx=0； Fy=0。以 O 点为原点建立直角坐标系，把不在坐标轴上的力T分解到坐标轴上， 由力的平衡条件及同一直线上的矢量运算方法可得：x：Tsin N=0 y：Tconmg=0 解得： T=mg/con ， N=mg tan。讨论： 若本题中已知条件中没有，而已知 AB=L ，球的半径为R，试求 T、N。将 T、 N 合成，则其合力的大小为mg，且有， AOB OCD，由相似比可得：LmgOATmgLRLT22LmgBONN=mgLR感悟： 解决共点力作用下物体平衡的定量计算问题，应首先对研究对象进行受力分析，当物体只受三个力处于平衡状态时，可根据情况用合成法、分解法、正交分解法、或三角形相似法求解；若物体受三个以上的力处于平衡状态，则一般用正交分解法比较方便。例 2：物体 A 在水平力F=400N 的作用下，沿倾角 =60的斜面匀速下滑，如图，物体 A 受的重力G=400N，求斜面对物体A 的支持力和A 与斜面间的动摩擦因数。解析： 取 A 物体为研究对象，分析受力情况：物体A受四个力的作用：水平向右的推力F，竖直向下的重力G，垂直于斜面向上的支持力N，沿斜面向上的滑动摩擦力f。在四个力的作用下处于平衡状态，则四个力的合力为 0。O N G T x y F2 F1 A B T N O G D C F A 60精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习必备欢迎下载取沿斜面向上为x 轴，垂直于斜面向上为y 轴，建立直角坐标系，把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上，如左图。 由力的平衡方程可求解。x：Fcon60 fGsin60=0 y：N F sin60 G con60=0 f=N 解方程得： N=546N ，f=146N ， =0.27。小结：三、求解共点力作用下平衡问题的解题步骤：（1）确定研究对象；（2）对研究对象进行受力分析，并画受力图；（3）据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法；（4）解方程，进行讨论和计算。练习：1质量为 m 的物体在与水平方向成角的斜向上的拉力F 的作用下，沿水平面匀速运动，如图所示。求物体与接触面间的动摩擦因数。2物体 A 在水平力F 的作用下，静止在倾角 的斜面上，如图，物体A 质量为m，求斜面对物体A 的摩擦力。 (分三种情况讨论) F1 A 60F2 xNGF3 F4 yF F F A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习必备欢迎下载3半圆形支架BAD ，两细绳 OA、OB 节于圆心O，下悬重为G 的物体，使OA绳固定不动，将OB 绳的 B 端沿半圆支架从水平位置逐渐移至位置C 的过程中，分析 OA 绳和 OB 绳所受力的大小如何变化？课堂小结：本节课我们主要学习了以下几点：1共点力作用下物体的平衡条件；2应用共点力平衡条件解题的常用方法力的合成法、力的分解法、正交分解法；3解决共点力作用下物体平衡问题的一般步骤：（1）选择研究对象；（2）对所选研究对象进行受力分析，并画出受力示意图；（3）分析研究对象是否处于平衡状态；（4）运用平衡条件，选用适当方法，列出平衡方程求解。巩固练习：布置作业：五三：P145148 板书设计 ：0F合平衡状态：物体在共点力作用下处于静止或匀速直线运动状态共点力作用下物体的平衡平衡条件：推论：当物体处于平衡时，它所受的某一个力与其余的力的合力等值反向A B C D O G A B B1 B2 TB TB1 TB2 TA TA1 TA2 GOC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习必备欢迎下载列出平衡方程求解当方法，运用平衡条件，选择适平衡状态分析研究对象是否处于画出受力示意图析，并对研究对象进行受力分结点）确定研究对象（物体或解题的一般步骤正交分解法相似三角形法力的分解法力的合成法常用的方法共点力平衡条件的应用合合00yxFF教学后记精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页