高中物理《共点力的平衡及应用》学案分析.docx

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1、高中物理共点力的平衡及应用学案分析中学物理弹力学案分析 中学物理弹力学案分析 一、教学目标 【学问与技能】 1.知道常见的形变，了解物体的弹性； 2.知道弹力产生的条件; 3.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力，能在力的示意图中画出它们的方向。 【过程与方法】 通过探究弹力的存在，能提高在实际问题中确定弹力方向的实力，体会假设推理法解决问题的奇妙。 【情感看法与价值观】 视察和了解形变的好玩现象，感受自然界的奇妙，感受学习物理的乐趣，建立把物理学习与生活实践结合起来的习惯。 二、教学重难点 【重点】 弹力产生的条件及弹力方向的判定 【难点】 接触的物体是否发生形变及弹力方向的确定 三、教学过程

2、 环节一：导入新课 教学一起先前，给每个学生小组分发弹簧和尺子，让每个小组试着把玩这些物件，如用力拉或压弹簧，用力弯动尺子等。在操作过程中思索被拉或压的弹簧，弯动的尺子的有什么共同点是什么?大家可否试着举诞生活中其他的一些诸如这个弹簧和尺子的例子? 物体的形态都发生了变更。由此引入物体的形态发生了改变是源于物体都受到了力的作用，这种力就是今日要学习的弹力。 环节二：新课讲授 (一)弹性形变和弹力 概念：物体在力的作用下形态或体积的变更叫做形变。 提问：刚才举的那些例子都很简单视察到，假如一本书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有? 学生会产生怀疑分歧，但老师此时可以不用详解，而是做现场演示试验1

3、，让学生视察用手挤压时烧瓶的形变(双手握住注满红墨水的烧瓶，用力挤压底部。上插玻璃管中的红墨水液面上升。) 为了让学生有更直观深刻的印象，也会用视频播放演示试验2：桌面微小形变的激光演示(在一个大桌上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两面镜子反射，最终射在刻度尺上形成一个光点。用力压桌面，视察刻度尺上光点位置的改变。) 学生视察后思索：通过上面的试验，我们视察到什么样的试验现象?我们用了什么样的方法?那书放在桌面上，书和桌面发生形变了没有? 分析得出：通过微观放大的方法视察，我们发觉原来不简单视察的瓶子和桌面也发生了形变。 归纳：由此我们可以想到一切物体都可以发生形变，形变分为许多种类，有些

4、物体在形变后能够复原原状，这种形变叫做弹性形变。 提问：发生弹性形变的物体是不是在全部的状况下都可以复原原状呢?请举例说明? 学生能举出有时弹簧拉得过长就复原不了原状。指出：假如形变过大，超过肯定的限度，撤去作用力后物体不能完全复原原来的形态，这个限度叫做弹性限度。 依据前面的铺垫，总结弹力的概念：发生形变的物体，由于要复原原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹力。例举蹦床的例子说明。 (二)几种弹力的方向 老师在黑板上画出书与桌面之间的相互作用力，与学生一起分析之间的相互作用关系，指出书对桌面的压力和桌面对书的支持力都是弹力。 举出实例：给出吊灯图片，做出分析。以灯为探讨受力对象

5、，链子指向链子收缩的方向吊住吊灯，链子发生形变。链子被拉长，就要企图复原形变。这里施力物体链子，受力物体灯。这时候链子对灯的拉力的方向是竖直向上，指向链子收缩的方向。 做出总结：弹力方向施力物体形变复原的方向;与施力物体形变方向相反。压力和支持力的方向总是垂直于接触面指向受力物体，绳的拉力总是沿着绳子指向绳收缩的方向。 环节三：巩固提高 给出如下三个图片，要求学生画出弹力的示意图。 归纳总结： 三种接触状况下弹力的方向： (1)面面接触，垂直于接触面指向被支持的物体 (2)点面接触，垂直于接触面指向被支持的物体 (3)点点接触，垂直于接触点的切面指向被支持物体。 环节四：小结作业 小结：师生归

6、纳弹力的相关学问点。 作业：预习后面胡克定律，了解弹力大小的特点。 四、板书设计 共点力平衡条件的应用 教学目标学问目标1、知道什么叫共点力作用下的平衡状态2、驾驭共点力的平衡条件3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题 实力目标1、培育学生应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的实力2、培育学生全面分析问题的实力和推理实力 情感目标1、教会学生用辨证观点看问题，体会团结帮助 典型例题 关于斜面物体的摩擦力的两种分析方法以及拓展 例1如图，一物块静止在倾角为37的斜面上，物块的重力为20N，请分析物块受力并求其大小 分析：物块受竖直向下的重力，斜面给物块的垂直斜面对上的支持力

7、，斜面给物块的沿斜面对上的静摩擦力 解： 1、方法1用合成法 （1）合成支持力和静摩擦力，其合力的方向竖直向上，大小与物块重力大小相等； （2）合成重力和支持力，其合力的方向沿斜面对下，大小与斜面给物块的沿斜面对上的静摩擦力的大小相等； （3）合成斜面给物块的沿斜面对上的静摩擦力和重力，其合力的方向垂直斜面对下，大小与斜面给物块的垂直斜面对上的支持力的大小相等 合成法的讲解要留意合力的方向的确定是唯一的，这有共点力平衡条件确定，关于这一点肯定要与学生共同分析说明清晰 2、方法2用分解法 理论上物块受的每一个力都可分解，但实际解题时要依据实际受力状况来确定分解哪个力(被确定分解的力所分解的力大小

8、方向要明确简洁易于计算)，本题正交分解物块所受的重力，利用平衡条件，列方程较为简便 为了学生能真正驾驭物体的受力分析实力，要求学生全面分析运用力的合成法和力的分解法，要有肯定数量的训练 方法2的拓展1：一物块静止在倾角为的斜面上，物块的重力为，请分析物块受力并分析当倾角渐渐减小到零的过程其大小的改变状况 解：依题意用分解法将物块受的重力正交分解，利用，的平衡条件，得斜面给物块的垂直斜面对上的支持力的大小为， 斜面给物块的沿斜面对上的静摩擦力的大小 物块受的重力是不变的(关于这一点学生特别清晰)，依据数学的学问的分析可以知道当倾角渐渐减小到零的过程， 渐渐增大，最终等于物块的重力； 渐渐减小，最

9、终等于零 适当的时候，提示学生分析的方法和结论；提示学生极限法的应用，即倾角等于零时的极限状况下分析题目 方法2的拓展2：一物块放在倾角为的斜面上，物块的重力为，斜面与物块的动摩擦因数为，请分析物块受力的方向并分析当倾角渐渐由零增大到90的过程，物块对斜面的压力受到的摩擦力其大小的改变状况 分析物块受力：时，只受两个力重力和斜面给的支持力，此时没有摩擦力； 时，物块只受一个力，物块的重力(此亦为极限法处理) 借此，和学生一起分析，可知物块的运动状态是改变的，既起先时物块静止在斜面上，这时物块受三个力 物块的重力，斜面给物块的支持力和斜面给物块的静摩擦力 在斜面给物块的静摩擦力等于物块的下滑力时

10、，物块起先滑动，此时物块照旧受三个力，物块的重力，斜面给物块的支持力和斜面给物块的滑动摩擦力物块处于加速运动状态(这里学习应用了运动性质的分段处理方法)在此基础上分析每个力的大小改变状况(利用物体平衡条件和滑动摩擦力的性质来分析求解) 重力大小不变；斜面给物块的支持力的大小渐渐减小；斜面给物块的摩擦力的大小是先增大后减小 利用正交分解分析物体的受力状况 例2质量为的物体，用水平细绳拉着，静止在倾角为的光滑固定斜面上，求物体对斜面的压力的大小如图所示 解：解决力学问题首先对（探讨对象）物体进行受力分析，物体在斜面上受三个力：重力、支持力、绳的拉力以作用点为原点建立如图所示的平面直角坐标系 由平衡

11、条件即，（找准边角关系）可得： 由此得到斜面对物体的垂直作用力为： 由牛顿第三定律（作用力和反作用力的关系）可知： 物体对斜面的压力的大小为： 探究活动作图法 依据力的平行四边形定则，利用直尺（一般常用的是毫米刻度尺）去求几个力的合力或去求合力的某一个分力利用作图法解决共点力作用下物体的平衡问题，虽然此种方法简洁、直观、便利，但由于在利用作图法过程中误差的存在（包括作图误差、视图误差、测量误差等）不行避开，得到的结果太粗糙因此，我们在解题时一般不用作图法而只是在探讨力的改变规律及相互关系时运用题1验证两个分力和合力的关系遵从平行四边形定则题2探讨随着两个共点力大小及夹角发生改变时合力的改变规律

12、上面两个例题请同学们自己用直尺动手作一下实地的探讨 高考物理共点力平衡 共点力作用下物体的平衡 学问点复习 一、物体的平衡 物体的平衡有两种状况：一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动（此时的物体不能看作质点）。 点评：对于共点力作用下物体的平衡，不要认为只有静止才是平衡状态，匀速直线运动也是物体的平衡状态因此，静止的物体肯定平衡，但平衡的物体不肯定静止还需留意，不要把速度为零和静止状态相混淆，静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变，其加速度为零，而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个状态，加速度不为零。由此可见，静止的物体速度肯定为

13、零，但速度为零的物体不肯定静止因此，静止的物体肯定处于平衡状态，但速度为零的物体不肯定处于静止状态。 总之，共点力作用下的物体只要物体的加速度为零，它肯定处于平衡状态，只要物体的加速度不为零，它肯定处于非平衡状态。 20xx高三物理受力分析共点力的平衡高考材料分析 20xx高三物理受力分析共点力的平衡高考材料分析 考点一|受力分析 1定义把指定物体(探讨对象)在特定的物理环境中受到的全部外力都找出来，并画出受力示意图的过程2受力分析的一般依次(1)首先分析场力(重力、电场力、磁场力)(2)其次分析接触力(弹力、摩擦力)(3)最终分析其他力3整体法与隔离法(加试要求)(1)对整体法和隔离法的理解

14、整体法是指将相互关联的各个物体看成一个整体的方法隔离法是指将某物体从四周物体中隔离出来，单独分析该物体的方法(2)整体法和隔离法的运用技巧当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力状况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时，宜用隔离法 (20xx10月浙江学考)中国女排在20xx年奥运会竞赛中再度夺冠图231为竞赛中精彩瞬间的照片，此时排球受到的力有() 图231A推力B重力、推力C重力、空气对球的作用力D重力、推力、空气对球的作用力C力是物体之间的相互作用，图中排球已经离开手，球已经跟手不接触了，没有力的作用点了，因此不受手对球的推力了

15、 1受力分析的四个方法(1)假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在的假设，然后依据分析该力存在对物体运动状态的影响来推断该力是否存在(2)整体法将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行受力分析的方法(3)隔离法将所探讨的对象从四周的物体中分别出来，单独进行受力分析的方法(4)动力学分析法对加速运动的物体进行受力分析时，应用牛顿运动定律进行分析求解的方法2受力分析的四个步骤(1)明确探讨对象确定受力分析的物体，探讨对象可以是单个物体，也可以是多个物体的组合(2)隔离物体分析将探讨对象从四周物体中隔离出来，进而分析四周有哪几个物体对它施加了力的作用(重力弹力摩擦力其他

16、力)(3)画出受力示意图画出受力示意图，精确标出各力的方向(4)检查分析结果检查画出的每一个力能否找出它的施力物体，检查分析结果能否使探讨对象处于题目所给的物理状态 1(20xx桐乡学考模拟)如图232所示，物体A在光滑的斜面上沿斜面下滑，则A受到的作用力有() 图232A重力、弹力和下滑力B重力和弹力C重力和下滑力D重力、压力和下滑力B物体A受到重力以及斜面对它的支持力作用选项B正确2如图233中，一个质量匀称的球放在夹角为120的两块光滑平面上，保持静止，OA是水平的关于球的受力分析，下面说法中正确的是() 图233A球受重力、平面OA和OB的弹力B球除了受重力外，只受到平面OA的弹力C平

17、面OA对球的弹力，方向向上偏左D平面OB对球的弹力，方向向上偏右B小球受力平衡，受竖直向下的重力和OA对它的向上的弹力，因平面光滑没有摩擦力，所以不行能再受到垂直OB方向的弹力作用，所以小球除了受重力外，只受到平面OA的弹力，选项B正确3如图234所示，一物体放在水平传带上，物体随传送带一起向右匀速运动，关于物体的受力状况，下列说法正确的是() 图234A物体受到重力、弹力和摩擦力的作用B物体受到重力和弹力的作用C物体受到摩擦力的方向水平向左D物体受到摩擦力的方向水平向右B物体在竖直方向受重力和向上的弹力(支持力)作用，假设水平方向受向左(或向右)的摩擦力作用，与物体做匀速直线运动冲突，假设错

18、误，所以物体不受摩擦力作用，选项B正确4如图235所示，A、B两物体紧靠着放在粗糙水平面上，A、B间接触面光滑在水平推力F作用下两物体一起加速运动，物体A恰好不离开地面，则物体A的受力个数为() 图235A3B4C5D6A由于物体A恰好不离开地面，因此A不受地面的支持力和摩擦力而只受重力、F和B对A垂直斜面对上的支持力，故正确答案为A.5(加试要求)如图236所示，在水平力F的作用下，木块A、B保持静止若木块A与B的接触面是水平的，且F0.则关于木块B的受力个数，可能是() 图236A3个或4个B3个或5个C4个或5个D4个或6个C木块B肯定受重力和A对它的压力；将A、B看作整体，因整体保持静

19、止，所以B肯定受斜面的支持力；隔离木块A并对其受力分析，因A静止，故A肯定受B的静摩擦力，从而B也肯定受A的静摩擦力；斜面对木块B可能有静摩擦力的作用综上所述，选C.考点二|共点力的平衡及应用 1平衡状态物体处于静止状态或匀速直线运动状态2共点力的平衡条件F合0或者3平衡条件的推论(加试要求)(1)二力平衡：假如物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反(2)三力平衡：假如物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等，方向相反，并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形(3)多力平衡：假如物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中

20、任何一个力与其余几个力的合力大小相等，方向相反 (20xx浙江7月学考)如图237所示，有一只重为G的蜻蜓在空中沿虚线方向匀速直线飞行，在此过程中，蜻蜓受到空气对它作用力的方向是() 图237Aa方向Bb方向Cc方向Dd方向A蜻蜓做匀速直线运动，蜻蜓受重力和空气的作用力而平衡，故空气对蜻蜓的作用力竖直向上，即沿a方向；故选A. 1处理静态平衡问题的常用方法方法内容合成法物体受三个共点力的作用而平衡，则随意两个力的合力肯定与第三个力等大、反向效果分解法物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满意平衡条件正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力

21、分解为相互垂直的两组，每组力都满意平衡条件2解决动态平衡问题的两种方法 3应用平衡条件解题的步骤(1)选取探讨对象：依据题目要求，选取一个平衡体(单个物体或系统，也可以是结点)作为探讨对象(2)画受力示意图：对探讨对象按受力分析的依次进行受力分析，画出受力示意图(3)建立坐标系：选取合适的方向建立直角坐标系(4)列方程求解：依据平衡条件列出平衡方程，解平衡方程，对结果进行探讨 1在如图238所示的A、B、C、D四幅图中，滑轮本身的重力忽视不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面都挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，图A、C、D中杆P与竖直

22、方向的夹角均为，图B中杆P在竖直方向上，假设A、B、C、D四幅图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD，则以下推断中正确的是() ABCD图238AFAFBFCFDBFDFAFBFCCFAFCFDFBDFCFAFBFDB设滑轮两边细绳的夹角为，对重物进行受力分析，可得绳子拉力等于重物的重力mg，滑轮受到木杆弹力F等于细绳拉力的合力，即F2mgcos，由夹角关系可得FDFAFBFC，选项B正确2.如图239所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦用恒力F沿斜面对上拉小物块，使之匀速上滑在小物块运动的过程中，楔形物

23、块始终保持静止则地面对楔形物块的支持力的大小为() 图239A(Mm)gB(Mm)gFC(Mm)gFsinD(Mm)gFsinD匀速沿斜面上滑的小物块和楔形物块都处于平衡状态，可将二者看作一个处于平衡状态的整体，由竖直方向受力平衡可得：(Mm)gFNFsin，解得FN(Mm)gFsin.故选D.3(加试要求)(20xx浙江宁波期末)两个质量为m1的小球套在竖直放置的光滑支架上，支架的夹角为120，如图2310所示，用轻绳将两球与质量为m2的小球连接，绳与杆构成一个菱形，则m1m2为() 图2310A11B12C1D.2A由对称性知两绳张力相等，设大小为FT.对m2受力分析如图甲，依据平行四边形

24、定则可知FTm2g，再对左边小球受力分析如图乙，依据平行四边形定则可知FTm1g，所以m1m211.A正确，B、C、D错误甲乙4(加试要求)如图2311所示，半径相同、质量相同且分布匀称的两个圆柱体a、b靠在一起，表面光滑，重力均为G，其中b的下一半刚好固定在水平面MN的下方，上边露出另一半，a静止在平面上，现过a的轴心施以水平作用力F，可缓慢地将a拉离水平面MN始终滑到b的顶端，对该对过程进行分析，应有() 图2311A拉力F先增大后减小，最大值是GB起先时拉力F最大为G，以后渐渐减小为0Ca、b间压力由0渐渐增大，最大为GDa、b间的压力起先最大为2G，而后渐渐减小到GD依据几何关系可知：sin，30，对a受力分析，如图所示，应用平衡条件，FG，之后a缓慢移动过程中，两轴心连线与竖直方向的夹角越来越小，由图可知：N始终变小，F也始终变小，可得拉力从最大值FmG渐渐减小为0，选项A、B错误；a、b间的压力起先时最大为N2G，而后渐渐减小到G，选项C错误，D正确 第16页 共16页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页第 16 页 共 16 页