第四章　物体的平衡（一、共点力作用下物体的平衡）.docx

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1、第四章物体的平衡（一、共点力作用下物体的平衡）第四章物体的平衡（二、共点力平衡条件的应用）第四章物体的平衡（二、共点力平衡条件的应用） 教学目标： 一学问目标 1能用共点力的平衡条件，解决有关力的平衡问题； 2进一步学习受力分析，正交分解等方法。 二实力目标： 学会运用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡的思路和方法，培育学生敏捷分析和解决问题的实力。 三德育目标： 培育学生明确详细问题详细分析： 教学重点： 共点力平衡条件的应用 教学难点： 受力分析、正交分解、共点力平衡条件的综合应用。 教学方法： 讲练法、归纳法 教学用具： 投影仪、投影片 教学步骤： 一导入新课 1用同应片出示复合题：

2、 （1）假如一个物体能够保持或，我们就说物体处于平衡状态。 （2）当物体处于平衡状态时： a：物体所受各个力的合力等于，这就是物体在共点力作用下的平衡条件。 b：它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是。 2学生回答问题后，师进行评价和订正。 3引入：本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题。 二新课教学 （一）用投影片出示本节课的学习目标： 1娴熟运用共点力的平衡条件，解决平衡状态下有关力的计算。 2进一步娴熟受力分析的方法。 （二）学习目标完成过程： 1共点力作用下物体的平衡条件的应用举例： （1）用投影片出示例题1： 如图所示：细线的一端固定于A点，线的中点挂一质量为m的物

3、体，另一端B用手拉住，当AO与竖直方向成角，OB沿水平方向时，AO及BO对O点的拉力分别是多大？ （2）师解析本题： 先以物体m为探讨对象，它受到两个力，即重力和悬线的拉力，因为物体处于平衡状态，所以悬线中的拉力大小为Fmg。 再取O点为探讨对像，该点受三个力的作用，即AO对O点的拉力F1，BO对O点的拉力F2，悬线对O点的拉力F，如图所示： a：用力的分解法求解： 将Fmg沿F1和F2的反方向分解，得到 得到 b：用正交分解合成法求解 建立平面直角坐标系 由Fx合=0;及Fy合=0得到: 解得: 2结合例题总结求解共点力作用下平衡问题的解题步骤： （1）确定探讨对象 （2）对探讨对象进行受力

4、分析，并画受力图； （3）据物体的受力和已知条件，采纳力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法； （4）解方程，进行探讨和计算。 3学生用上述方法求解课本上例1，并抽查部分同学的答案在投影仪上进行评析。 4讲解有关斜面问题的处理方法： （1）学生阅读课本例2，并审题； （2）分析本题； a：定物体A为探讨对于； b：对物体A进行受力分析。 物体A共受四个力的作用：竖直向下的重力G，水平向右的力F1，垂直于斜面斜向上方的支持力F2，平行于斜面对上的滑动摩擦里F3，其中G和F1是已知的，由滑动摩擦定律F3uF2可知，求得F2和F3，就可以求出u。 c：画出物体的受力图： d：本题采纳正交分解

5、法： 对于斜面，常取平行于斜面的方向为x轴，垂直于斜面的方向为y轴，将力沿这两个方向分解，应用平衡条件求解： e：用投影片展示本题的解题过程： 解：取平行于斜面的方向为x轴，垂直于斜面的方向为y轴，分别在这两个方向上应用平衡条件求解，由平衡条件可知，在这两个方向深的合力Fx合和Fy合应分别等于零，即 5巩固训练： 如图所示：重为G10N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为30o的光滑斜面上，已知挡板也是光滑的，求： （1）挡板对小球弹力的大小； （2）斜面对小球弹力的大小。 三小结 本节课我们主要学习了以下几点： 1应用共点力平衡条件解题时常用的方法-力的合成法、力的分解法、正交分解法 2解共点

6、力作用下物体平衡问题的一般步骤： （1）定探讨对象； （2）对所选探讨对象进行受力分析，并画出受力示意图 （3）分析探讨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。 四作业 高考物理共点力作用下的物体平衡2 共点力作用下物体的平衡 【学问要点】 一、共点力 几个力作用于一点或几个力的作用线交于一点，这几个力称为共点力。 二、物体的平衡状态 包括静止（速度和加速度都等于零的状态）、匀速运动、匀速转动三种 三、共点力作用下的物体的平衡 1条件：物体所受各力的合力为零。即F合=0 2若物体只受两个力作用处于平衡状态，这两个力叫一对平衡力。 3若物体受三个力的作用处于平

7、衡状态，则可依据随意两个力的合力同第三个力等大反向，作出平行四边形，若平行四边形中有直角三角形，可依据函数关系或勾股定理列方程；若平行四边形中没有直角三角形，可依据正弦定理或相像三角形的相像边成正比等列方程。 高考物理共点力作用下物体的平衡复习教案1 第四课时共点力作用下物体的平衡【教学要求】1了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决困难连接体的平衡问题）2用共点力平衡的条件说明生活中的有关问题。【学问再现】一、平衡状态、平衡力物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力相互叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个

8、力的平衡力）二、物体的平衡条件共点力作用下平衡条件：1、合外力为零，即：F=0或Fx=0Fy=02、共点力平衡的几何条件：依据共点力作用下物体的平衡条件和力的合成的多边形定则可知，共点力平衡的几何条件是：各力首尾相接自行构成封闭的力多边形议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？学问点一平衡状态和平衡条件下列状况可作平衡来处理：（1）静止：v=0，a=0；（2）匀速直线运动：v=恒量，a=0；（3）匀速转动：=恒量。【应用1】（合肥市2022年教学质量检测一）在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有（）A蹦床运动员上升到最高点时B秋千摆到最低点时C相对静止于水平匀速运动的传送带

9、上的货物D宇航员费俊龙、聂海胜乘坐“神舟”六号进入轨道做圆周运动时导示:选择C。物体处于平衡状态时所受的合力为零。 学问点二物体的平衡条件的推论共点力作用下物体的平衡条件的推论：1、物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上。2、物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中随意两个力的合力，肯定与第三个力等值反向。3、三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以，三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。4、一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，其次个力方向不变，第三个力大小、方向都变更，则当第三个力

10、与其次个力垂直时最小。【应用2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（）A、F1B、F2C、F3D、F4导示:选择BC。小球处于静止状态，受到竖直向下的重力、沿绳向上的拉力和力F作用，合力为零，依据三力平衡条件知，力F作用的区域在AC的右方、OD的上方。F2、F3符合条件。 类型一平衡条件的应用问题【例1】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，要在客厅里挂一幅质量m=1.2kg的画（含画

11、框），已知画框背面有两个相距l=0.8m、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fmax=10N，g取10m/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。导示；画（含画框）受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度x；作细绳拉力的合力F合（见图），由平衡条件有：由相像三角形的相像比有代入数据解得x=1m。本题的关键是正确对探讨对角进行受力分析，敏捷运用平衡条件和数学中三角形有关学问进行求解。 类型二临界极值问题【例2】(08孝感一中届高

12、三期中检测)如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为=0.5，拉力F1与水平面夹角为=45，g=10m/s2。求：（1）绳子的拉力F1为多少？（2）该同学能否用比F1小的力拉着箱子匀速前进？假如能，恳求出拉力的最小值。若不能，请说明理由。导示；（1）对该同学进行受力分析，由平衡条件得：F1cos45=(mgF1sin45)；所以，F1=mgcos45+sin45=1002N；（2）设拉力与水平方向夹角为，则Fcos=(mgFsin)；F=mgcos+sin；当=arctan时，F有最小值，其值为：Fmin=mg1+2=605N。本题的关键是

13、求cos+sin的极值，难度较大，希引起留意。类型三辨析题【例3】(08孝感一中届高三期中检测)在倾角为的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为的力拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，圆柱体质量为m，求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力N的大小。某同学分析过程如下：将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。沿斜面方向：Fcosmgsin沿垂直于斜面方向：FsinNmgcos问：你同意上述分析过程吗？若同意，根据这种分析方法求出F及N的大小；若不同意，指明错误之处并求出你认为正确的结果。导示：不同意。因为平行于斜面的皮带对

14、圆柱体也有力的作用，该同学没有考虑。（1）式应改为：FcosbFmgsina由上式得Fmgsina1cosb所以，NmgcosaFsinbmgcosamgsinbsina1cosb 类型四实际问题分析【例4】我国第一座跨度超千米的特大悬索桥在江阴正式通车该桥主跨为1385m,桥全长3071m,桥下通航高度为50m，两岸的桥塔高196m横跨长江南北两岸的两根主缆绕过桥塔顶鞍座，由南北锚旋固定，整个桥面和主缆的4.8万吨重量都悬在这两根主缆上为计算便利起见，其整体结构可简化为如图所示，每根主缆的张力约为（）A、2.4108NB、6108NC、1.2l09ND、2.4109N【解析】选择B。对大桥进

15、行受力分析（如图），图甲中大桥受整个桥面和主缆的总重力以及四段钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥处于静止的平衡状态这些力可等效为平面共点力系，设其延长线相交于O点，其受力如图乙所示设总重力为G（48108N），四段钢缆每段拉力均为F，则由相像三角形关系：解得F=58108N故选项B正确 1、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，A与B两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮，A物体在Q位置时处于静止状态，若将A物体移到P位置，仍旧能够处于静止状态，则A物体由Q移到P后，作用于A物体上的力中增大的是()A地面对A的摩擦力B地面对A的支持力C绳子对A的拉力DA受到的重力 2、如图示，用光滑的粗铁丝

16、做成始终角三角形，BC边水平，AC边竖直，ABC=，AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环M、N，当它们静止时，细线跟AB所成的角的大小为（细线长度小于BC）（）A.=B./2C.D./2 3（镇江市08届高三教学状况调查）如图物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，则关于A受力的个数，下列说法中正确的是（）A、A肯定是受两个力作用B、A肯定是受四个力作用C、A可能受三个力作用D、A不是受两个力作用就是受四个力作用 4、(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，整个装置处于静止状态，A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆OD上，且A球与斜面不接触，B

17、与斜面的接触面光滑，C处滑轮摩擦不计，C、B之间的绳与竖直方向成300角，C、A之间的绳与斜面平行，斜面倾角为300，则A、B两球的质量比为（）A、B、1C、D、 5、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，质量为、顶角为的直角劈和质量为的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.若不计一切摩擦，求：（1）水平面对正方体的弹力大小；（2）墙面对正方体的弹力大小。 答案：1、AB2、D3、D4、C5、（1）(M+m)g（2）mg/tan 第四章物体的平衡（四、力矩平衡条件的应用）第四章物体的平衡（四、力矩平衡条件的应用） 教学目标： 一学问目标： 1理解有固定转动轴的物体的平衡条件； 2能应用力

18、矩平衡条件处理有关问题。 二实力目标： 1学会用数学学问处理物理问题； 2进一步熟识对物体的受力分析。 三德育目标： 使学生学会要详细问题详细分析 教学重点： 力矩平衡条件的应用 教学难点： 用力矩平衡条件如何正确地分析和解决问题 教学方法： 讲授法、归纳法 教学用具： 投影仪、投影片 教学步骤： 一导入新课 1用投影片出示下列思索题： （1）什么是力矩的平衡？ （2）有固定精确轴的物体的平衡条件是什么？ 2本节课我们接着学习运动有固定转动轴的物体的平衡求解问题的方法。 二新课教学 （一）用投影片出示本节课的学习目标： 1娴熟应用力矩平衡条件解决有固定转动轴物体在转动平衡状态下的有关问题。 2

19、进一步提高受力分析的实力。 （二）学习目标完成过程： 1用投影片出示例题1： 如图：BO是一根质量匀称的横梁，重量G180N，BO的一端安在B点，可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，另一端用钢绳AO拉着横梁保持水平，与钢绳的夹角，在横梁的O点挂一个重物，重要G2240N，求钢绳对横梁的拉力F1：a：分析 （1）本题中的横梁是一个有固定转动轴的物体； （2）分析横梁的受力：拉力F1，重力G1，拉力F2；（3）找到三个力的力臂并写出各自的力矩： F1的力矩： G1的力矩： F2的力矩： b：指导学生写出解题过程： c：用投影片展示正确的解题过程如下： 解：据力矩平衡条件有： 由此得： d：巩固训练：

20、如图所示，OAB是一弯成直角的杠杆，可绕过O点垂直于纸面的轴转动，杆OA长30cm，AB段长为40cm，杆的质量分布匀称，已知OAB的总质量为7kg，现在施加一个外力F，使杆的AB段保持水平，则该力作用于杆上哪一点，什么方向可使F最小？ 2用投影片出示例题2： 一辆汽车重1.2104N，使它的前轮压在地秤上，测得的结果为6.7103N，汽车前后轮之间的举例是2.7m，求汽车重心的位置，（即求前轮或后轮与地面接触点到重力作用线的距离） （1）分析：汽车可看作有固定转动轴的物体，若将后轮与地面的接触处作为转动轴，则汽车受到以下力矩的作用：一是重力G的力矩；二是前轮受到的地秤对它的支持力的力矩；汽车

21、在两个力矩的作用下保持平衡，利用转动平衡条件即可求出重心的位置。 （2）留意向学生交代清： a：地秤的示数指示的是车对地秤压力的大小； b：据牛顿其次定律得到车前轮受到的支持力的大小也等于地秤的示数。 （3）学生写出本题的解题步骤，并和课本比较； （4）探讨：为什么不将前轮与地秤接触处作为转动轴？ 将前轮与地秤接触处作为转动轴，将会使已知力的力臂等于0，而另一个力（即后轮与地秤间的作用力）又是未知的，最终无法求解。 （5）巩固训练 一块匀称木板MN长L15cm，G1400N，搁在相距D8m的两个支架A、B上，MANB，重G2600N的人从A向B走去，如图：问人走过B点多远时，木板会翘起来？ 三小结： 本节课我们主要学习了运用力矩平衡条件解题的方法： 1确定探讨对象： 2分析探讨对象的受力状况，找出每一个力的力臂，分析每一个力矩的转动方向； 3据力矩平衡条件建立方程M合0或M顺M逆 4解方程，对结果进行必要的探讨。 四作业 第15页 共15页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页第 15 页 共 15 页