四季的幼兒園教案

第四章　物體的平衡（一、共點力作用下物體的平衡）。

教學(xué)目標：

一知識目標

1．知道什么是共點力作用下物體的平衡狀態(tài)；

2．掌握共點力的平衡條件。

二能力目標：

通過觀察三個共點力平衡的演示實驗，推出共點力作用下物體的平衡條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，分析推理能力。

三德育目標

通過共點力平衡條件的得出過程，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的觀點。

教學(xué)重點

1．共點力作用下物體的平衡狀態(tài)。

2．共點力的平衡條件。JAB88.cOm

教學(xué)難點：

共點力的平衡條件。

教學(xué)方法：

實驗法、歸納法、講練法

教學(xué)用具：

演示物體一個，彈簧秤三個

教學(xué)步驟：

一導(dǎo)入新課：

生活中的物體有的處于平衡狀態(tài)，有的處于非平衡狀態(tài)；其中物體的平衡狀態(tài)比較常見，而且很有實際意義。那么：什么是物體的平衡狀態(tài)，物體在什么條件下才能處于平衡狀態(tài)呢？本章我們就來學(xué)習(xí)這方面的問題。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)共點力的平衡條件。

二新課教學(xué)

（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標：

1．了解共點力作用下物體平衡的概念；

2．理解共點力的平衡條件。

（二）學(xué)習(xí)目標完成過程：

1．共點力作用下物體的平衡狀態(tài)。

（1）復(fù)習(xí)什么是共點力：

幾個力都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力就叫做共點力。

（2）介紹物體在共點力作用下的平衡狀態(tài)。

a：一個物體在共點力的作用下，如果保持靜止或者做勻速直線運動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。

b：請學(xué)生舉例：哪些物體屬于在共點力作用處于平衡狀態(tài)。

c：同學(xué)們剛才舉的例子中，有的物體在兩個力作用下處于平衡，有的物體在三個力的作用下處于平衡。那么，在共點力作用下的物體在什么條件下才能處于平衡狀態(tài)呢？

2．共點力作用下物體的平衡條件

（1）理論推導(dǎo)：

從牛頓第二定律知道：當(dāng)物體所受合力為零時，加速度為零，物體將保持靜止或者做勻速直線運動，即物體處于平衡狀態(tài)，所以：在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零。

即F合＝0

（2）平衡條件的實驗驗證：

a：請三位同學(xué)把三個彈簧秤的掛鉤掛到同一個物體，分別向三個方向彈簧秤，記下彈簧秤的示數(shù)和方向。

注意：用力不能太大，以免超出彈性限度。

b：請同學(xué)們按各力的大小和方向作出力的圖示，根據(jù)力的平行四邊形法則，求出三個力的合力。

c：請幾位同學(xué)說明作圖得到的結(jié)果：

這三個力的合力為零（在誤差范圍內(nèi)）；

任意兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。

三鞏固訓(xùn)練：

（1）一個物體在共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，那么這個物體一定保持。

（2）在共點力作用下物體的平衡條件是，此時物體的加速度等于。

（3）下列關(guān)于質(zhì)點處于平衡狀態(tài)的論述，正確的是。

A：質(zhì)點一定不受力的作用；

B：質(zhì)點一定沒有加速度；

c：質(zhì)點一定沒有速度；

d：質(zhì)點一定保持靜止。

（4）要使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的力必須滿足一定的條件，這個條件就叫做。

四小結(jié)

1．本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了共點力的平衡條件是F合＝0；

2．平衡狀態(tài)的二個特征是：

①a＝0；

②速度v恒定；

3．物體所受的合力為零，在正交分解時常采用：

①Fx合=0;②Fy合=0
五作業(yè)

相關(guān)閱讀

第四章　物體的平衡（二、共點力平衡條件的應(yīng)用）

教學(xué)目標：

一知識目標

1．能用共點力的平衡條件，解決有關(guān)力的平衡問題；

2．進一步學(xué)習(xí)受力分析，正交分解等方法。

二能力目標：

學(xué)會使用共點力平衡條件解決共點力作用下物體平衡的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問題的能力。

三德育目標：

培養(yǎng)學(xué)生明確具體問題具體分析：

教學(xué)重點：

共點力平衡條件的應(yīng)用

教學(xué)難點：

受力分析、正交分解、共點力平衡條件的綜合應(yīng)用。

教學(xué)方法：

講練法、歸納法

教學(xué)用具：

投影儀、投影片

教學(xué)步驟：

一導(dǎo)入新課

1．用同應(yīng)片出示復(fù)合題：

（1）如果一個物體能夠保持或，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。

（2）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時：

a：物體所受各個力的合力等于，這就是物體在共點力作用下的平衡條件。

b：它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是。

2．學(xué)生回答問題后，師進行評價和糾正。

3．引入：本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些實際問題。

二新課教學(xué)

（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標：

1．熟練運用共點力的平衡條件，解決平衡狀態(tài)下有關(guān)力的計算。

2．進一步熟練受力分析的方法。

（二）學(xué)習(xí)目標完成過程：

1．共點力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用舉例：

（1）用投影片出示例題1：

如圖所示：細線的一端固定于A點，線的中點掛一質(zhì)量為m的物體，另一端B用手拉住，當(dāng)AO與豎直方向成角，OB沿水平方向時，AO及BO對O點的拉力分別是多大？

（2）師解析本題：

先以物體m為研究對象，它受到兩個力，即重力和懸線的拉力，因為物體處于平衡狀態(tài)，所以懸線中的拉力大小為F＝mg。

再取O點為研究對像，該點受三個力的作用，即AO對O點的拉力F1，BO對O點的拉力F2，懸線對O點的拉力F，如圖所示：

a：用力的分解法求解：

將F＝mg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

建立平面直角坐標系

由Fx合=0;及Fy合=0得到:

解得:

2．結(jié)合例題總結(jié)求解共點力作用下平衡問題的解題步驟：

（1）確定研究對象

（2）對研究對象進行受力分析，并畫受力圖；

（3）據(jù)物體的受力和已知條件，采用力的合成、分解、圖解、正交分解法，確定解題方法；

（4）解方程，進行討論和計算。

3．學(xué)生用上述方法求解課本上例1，并抽查部分同學(xué)的答案在投影儀上進行評析。

4．講解有關(guān)斜面問題的處理方法：

（1）學(xué)生閱讀課本例2，并審題；

（2）分析本題；

a：定物體A為研究對于；

b：對物體A進行受力分析。

物體A共受四個力的作用：豎直向下的重力G，水平向右的力F1，垂直于斜面斜向上方的支持力F2，平行于斜面向上的滑動摩擦里F3，其中G和F1是已知的，由滑動摩擦定律F3＝uF2可知，求得F2和F3，就可以求出u。

c：畫出物體的受力圖：

d：本題采用正交分解法：

對于斜面，常取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，將力沿這兩個方向分解，應(yīng)用平衡條件求解：

e：用投影片展示本題的解題過程：

解：取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，分別在這兩個方向上應(yīng)用平衡條件求解，由平衡條件可知，在這兩個方向深的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零，即

5．鞏固訓(xùn)練：

如圖所示：重為G＝10N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為30o的光滑斜面上，已知擋板也是光滑的，求：

（1）擋板對小球彈力的大小；

（2）斜面對小球彈力的大小。

三小結(jié)

本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了以下幾點：

1．應(yīng)用共點力平衡條件解題時常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法

2．解共點力作用下物體平衡問題的一般步驟：

（1）定研究對象；

（2）對所選研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖

（3）分析研究對象是否處于平衡狀態(tài)；

（4）運用平衡條件，選用適當(dāng)方法，列出平衡方程求解。

四作業(yè)

高考物理共點力作用下的物體平衡2

共點力作用下物體的平衡

【知識要點】

一、共點力

幾個力作用于一點或幾個力的作用線交于一點，這幾個力稱為共點力。

二、物體的平衡狀態(tài)

包括靜止（速度和加速度都等于零的狀態(tài)）、勻速運動、勻速轉(zhuǎn)動三種

三、共點力作用下的物體的平衡

1．條件：物體所受各力的合力為零。即F合=0

2．若物體只受兩個力作用處于平衡狀態(tài)，這兩個力叫一對平衡力。

3．若物體受三個力的作用處于平衡狀態(tài)，則可根據(jù)任意兩個力的合力同第三個力等大反向，作出平行四邊形，若平行四邊形中有直角三角形，可根據(jù)函數(shù)關(guān)系或勾股定理列方程；若平行四邊形中沒有直角三角形，可根據(jù)正弦定理或相似三角形的相似邊成正比等列方程。

第四章　物體的平衡（四、力矩平衡條件的應(yīng)用）

教學(xué)目標：

一知識目標：

1．理解有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件；

2．能應(yīng)用力矩平衡條件處理有關(guān)問題。

二能力目標：

1．學(xué)會用數(shù)學(xué)知識處理物理問題；

2．進一步熟悉對物體的受力分析。

三德育目標：

使學(xué)生學(xué)會要具體問題具體分析

教學(xué)重點：

力矩平衡條件的應(yīng)用

教學(xué)難點：

用力矩平衡條件如何正確地分析和解決問題

教學(xué)方法：

講授法、歸納法

教學(xué)用具：

投影儀、投影片

教學(xué)步驟：

一導(dǎo)入新課

1．用投影片出示下列思考題：

（1）什么是力矩的平衡？

（2）有固定準確軸的物體的平衡條件是什么？

2．本節(jié)課我們繼續(xù)學(xué)習(xí)運動有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡求解問題的方法。

二新課教學(xué)

（一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標：

1．熟練應(yīng)用力矩平衡條件解決有固定轉(zhuǎn)動軸物體在轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)下的有關(guān)問題。

2．進一步提高受力分析的能力。

（二）學(xué)習(xí)目標完成過程：

1．用投影片出示例題1：

如圖：BO是一根質(zhì)量均勻的橫梁，重量G1＝80N，BO的一端安在B點，可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，另一端用鋼繩AO拉著橫梁保持水平，與鋼繩的夾角，在橫梁的O點掛一個重物，重要G2＝240N，求鋼繩對橫梁的拉力F1：a：分析

（1）本題中的橫梁是一個有固定轉(zhuǎn)動軸的物體；

（2）分析橫梁的受力：拉力F1，重力G1，拉力F2；
（3）找到三個力的力臂并寫出各自的力矩：

F1的力矩：

G1的力矩：

F2的力矩：

b：指導(dǎo)學(xué)生寫出解題過程：

c：用投影片展示正確的解題過程如下：

解：據(jù)力矩平衡條件有：

由此得：

d：鞏固訓(xùn)練：
如圖所示，OAB是一彎成直角的杠桿，可繞過O點垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，桿OA長30cm，AB段長為40cm，桿的質(zhì)量分布均勻，已知OAB的總質(zhì)量為7kg，現(xiàn)在施加一個外力F，使桿的AB段保持水平，則該力作用于桿上哪一點，什么方向可使F最?。?/p>

2．用投影片出示例題2：

一輛汽車重1.2×104N，使它的前輪壓在地秤上，測得的結(jié)果為6.7×103N，汽車前后輪之間的舉例是2.7m，求汽車重心的位置，（即求前輪或后輪與地面接觸點到重力作用線的距離）

（1）分析：汽車可看作有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，若將后輪與地面的接觸處作為轉(zhuǎn)動軸，則汽車受到以下力矩的作用：一是重力G的力矩；二是前輪受到的地秤對它的支持力的力矩；汽車在兩個力矩的作用下保持平衡，利用轉(zhuǎn)動平衡條件即可求出重心的位置。

（2）注意向?qū)W生交代清：

a：地秤的示數(shù)指示的是車對地秤壓力的大??；

b：據(jù)牛頓第二定律得到車前輪受到的支持力的大小也等于地秤的示數(shù)。

（3）學(xué)生寫出本題的解題步驟，并和課本比較；

（4）討論：為什么不將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動軸？

將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動軸，將會使已知力的力臂等于0，而另一個力（即后輪與地秤間的作用力）又是未知的，最后無法求解。

（5）鞏固訓(xùn)練

一塊均勻木板MN長L＝15cm，G1＝400N，擱在相距D＝8m的兩個支架A、B上，MA＝NB，重G2＝600N的人從A向B走去，如圖：問人走過B點多遠時，木板會翹起來？

三小結(jié)：

本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了運用力矩平衡條件解題的方法：

1．確定研究對象：

2．分析研究對象的受力情況，找出每一個力的力臂，分析每一個力矩的轉(zhuǎn)動方向；

3．據(jù)力矩平衡條件建立方程[M合＝0或M順＝M逆]

4．解方程，對結(jié)果進行必要的討論。

四作業(yè)

高考物理共點力作用下物體的平衡復(fù)習(xí)教案1

第四課時共點力作用下物體的平衡
【教學(xué)要求】
1．了解共點力作用下物體平衡的概念，知道共點力作用下物體的平衡條件，并用來計算有關(guān)平衡的問題。（不要求解決復(fù)雜連接體的平衡問題）
2．用共點力平衡的條件解釋生活中的有關(guān)問題。
【知識再現(xiàn)】
一、平衡狀態(tài)、平衡力
物體在幾個力作用下處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)，這幾個力互相叫做平衡力（或其中一個力叫其余幾個力的平衡力）
二、物體的平衡條件
共點力作用下平衡條件：
1、合外力為零，即：∑F=0或∑Fx=0∑Fy=0
2、共點力平衡的幾何條件：
根據(jù)共點力作用下物體的平衡條件和力的合成的多邊形定則可知，共點力平衡的幾何條件是：各力首尾相接自行構(gòu)成封閉的力多邊形
議一議：物體的速度為零和物體處于平衡狀態(tài)是一回事嗎？為什么？
知識點一平衡狀態(tài)和平衡條件
下列情況可作平衡來處理：（1）靜止：v=0，a=0；（2）勻速直線運動：v=恒量，a=0；（3）勻速轉(zhuǎn)動：ω=恒量。
【應(yīng)用1】（合肥市2007年教學(xué)質(zhì)量檢測一）在下列運動狀態(tài)下，物體處于平衡狀態(tài)的有（）
A．蹦床運動員上升到最高點時
B．秋千擺到最低點時
C．相對靜止于水平勻速運動的傳送帶上的貨物
D．宇航員費俊龍、聶海勝乘坐“神舟”六號進入軌道做圓周運動時
導(dǎo)示:選擇C。物體處于平衡狀態(tài)時所受的合力為零。

知識點二物體的平衡條件的推論
共點力作用下物體的平衡條件的推論：
1、物體受兩個共點力作用平衡，這兩個力必大小相等，方向相反，作用在一條直線上。
2、物體受三個共點力作用平衡，則三個力的作用線必相交于同一點。其中任意兩個力的合力，一定與第三個力等值反向。
3、三個以上力依次類推，而且三個以上的力最終都可歸結(jié)為三個力的平衡。所以，三個力平衡在共點力作用下物體的平衡問題中具有典型性。
4、一個物體受三個共點力而平衡，若其中第一個力為恒力，第二個力方向不變，第三個力大小、方向都改變，則當(dāng)?shù)谌齻€力與第二個力垂直時最小。
【應(yīng)用2】(08孝感一中屆高三期中檢測)如圖所示，用兩根細線把A、B兩小球懸掛在天花板上的同一點O，并用第三根細線連接A、B兩小球，然后用某個力F作用在小球A上，使三根細線均處于直線狀態(tài)，且OB細線恰好沿豎直方向，兩小球均處于靜止狀態(tài)。則該力可能為圖中的（）
A、F1B、F2
C、F3D、F4
導(dǎo)示:選擇BC。
小球處于靜止狀態(tài)，受到豎直向下的重力、沿繩向上的拉力和力F作用，合力為零，根據(jù)三力平衡條件知，力F作用的區(qū)域在AC的右方、OD的上方。F2、F3符合條件。

類型一平衡條件的應(yīng)用問題
【例1】(08孝感一中屆高三期中檢測)如圖所示，要在客廳里掛一幅質(zhì)量m=1.2kg的畫（含畫框），
已知畫框背面有兩個相距l(xiāng)=0.8m、位置固定的掛鉤?，F(xiàn)將輕質(zhì)細繩的兩端分別固定在兩個掛鉤上，把畫對稱地掛在插入豎直墻壁的光滑釘子上，掛好后整條細繩呈繃緊狀態(tài)。若細繩能夠承受的最大拉力為Fmax=10N，g取10m/s2，要使細繩不被拉斷，求細繩的最小長度。
導(dǎo)示；畫（含畫框）受到重力mg和兩個大小相等的細繩拉力F的作用而處于靜止狀態(tài)，當(dāng)時，對應(yīng)于細繩不被拉斷的最小長度x；作細繩拉力的合力F合（見圖），
由平衡條件有：
由相似三角形的相似比有
代入數(shù)據(jù)解得x=1m。
本題的關(guān)鍵是正確對研究對角進行受力分析，靈活運用平衡條件和數(shù)學(xué)中三角形有關(guān)知識進行求解。

類型二臨界極值問題
【例2】(08孝感一中屆高三期中檢測)如圖所示，某同學(xué)在地面上拉著一個質(zhì)量為m=30kg的箱子勻速前進，已知箱與地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5，拉力F1與水平面夾角為θ=45°，g=10m/s2。求：
（1）繩子的拉力F1為多少？
（2）該同學(xué)能否用比F1小的力拉著箱子勻速前進？如果能，請求出拉力的最小值。若不能，請說明理由。
導(dǎo)示；（1）對該同學(xué)進行受力分析，由平衡條件得：F1cos45°=μ(mg－F1sin45°)；
所以，F(xiàn)1=μmgcos45°+μsin45°=1002N；
（2）設(shè)拉力與水平方向夾角為θ，則
Fcosθ=μ(mg－Fsinθ)；F=μmgcosθ+μsinθ；
當(dāng)θ=arctanμ時，F(xiàn)有最小值，其值為：
Fmin=μmg1+μ2=605N。
本題的關(guān)鍵是求cosθ+μsinθ的極值，難度較大，希引起注意。
類型三辨析題
【例3】．(08孝感一中屆高三期中檢測)在傾角為α的斜面上，一條質(zhì)量不計的皮帶一端固定在斜面上端，另一端繞過一中間有一圈凹槽的圓柱體，并用與斜面夾角為β的力拉住，使整個裝置處于靜止狀態(tài)，如圖所示。不計一切摩擦，圓柱體質(zhì)量為m，求拉力F的大小和斜面對圓柱體的彈力N的大小。
某同學(xué)分析過程如下：
將拉力F沿斜面和垂直于斜面方向進行分解。
沿斜面方向：Fcosβ＝mgsinα
沿垂直于斜面方向：Fsinβ＋N＝mgcosα
問：你同意上述分析過程嗎？若同意，按照這種分析方法求出F及N的大??；若不同意，指明錯誤之處并求出你認為正確的結(jié)果。
導(dǎo)示：不同意。因為平行于斜面的皮帶對圓柱體也有力的作用，該同學(xué)沒有考慮。
（1）式應(yīng)改為：Fcosb＋F＝mgsina
由上式得F＝mgsina1＋cosb
所以，N＝mgcosa－Fsinb
＝mgcosa－mgsinbsina1＋cosb

類型四實際問題分析
【例4】我國第一座跨度超千米的特大懸索橋在江陰正式通車．該橋主跨為1385m,橋全長3071m,橋下通航高度為50m，兩岸的橋塔高196m橫跨長江南北兩岸的兩根主纜繞過橋塔頂鞍座，由南北錨旋固定，整個橋面和主纜的4.8萬噸重量都懸在這兩根主纜上．為計算方便起見，其整體結(jié)構(gòu)可簡化為如圖所示，每根主纜的張力約為（）
A、2.4×108NB、6×108N
C、1.2×l09ND、2.4×109N
【解析】選擇B。對大橋進行受力分析（如圖），
圖甲中大橋受整個橋面和主纜的總重力以及四段鋼索的拉力，這些力的合力為零，大橋處于靜止的平衡狀態(tài)．這些力可等效為平面共點力系，設(shè)其延長線相交于O點，其受力如圖乙所示．設(shè)總重力為G（4．8×108N），四段鋼纜每段拉力均為F，則由相似三角形關(guān)系：
解得F=5．8×108N．故選項B正確．

1、（無錫市08屆高三基礎(chǔ)測試）如圖所示，A與B兩個物體用輕繩相連后，跨過無摩擦的定滑輪，A物體在Q位置時處于靜止狀態(tài)，若將A物體移到P位置，仍然能夠處于靜止狀態(tài)，則A物體由Q移到P后，作用于A物體上的力中增大的是()
A．地面對A的摩擦力B．地面對A的支持力
C．繩子對A的拉力
D．A受到的重力

2、如圖示，用光滑的粗鐵絲做成一直角三角形，BC邊水平，AC邊豎直，∠ABC=β，AB及AC兩邊上分別套有細線系著的銅環(huán)M、N，當(dāng)它們靜止時，細線跟AB所成的角θ的大小為（細線長度小于BC）（）
A.θ=β
B.θπ/2
C.θβ
D.βθπ/2

3．（鎮(zhèn)江市08屆高三教學(xué)情況調(diào)查）如圖物體A在豎直向上的拉力F的作用下能靜止在斜面上，則關(guān)于A受力的個數(shù)，下列說法中正確的是（）
A、A一定是受兩個力作用
B、A一定是受四個力作用
C、A可能受三個力作用
D、A不是受兩個力作用就是受四個力作用

4、(08孝感一中屆高三期中檢測)如圖所示，整個裝置處于靜止狀態(tài)，A、B兩球由一根跨過定滑輪的輕繩相連接，A為一帶孔小球，穿在光滑固定的豎直桿OD上，且A球與斜面不接觸，B與斜面的接觸面光滑，C處滑輪摩擦不計，C、B之間的繩與豎直方向成300角，C、A之間的繩與斜面平行，斜面傾角為300，則A、B兩球的質(zhì)量比為（）
A、B、1C、D、

5、（無錫市08屆高三基礎(chǔ)測試）如圖所示，質(zhì)量為ｍ、頂角為α的直角劈和質(zhì)量為Ｍ的正方體放在兩豎直墻和水平面問，處于靜止狀態(tài).若不計一切摩擦，求：
（1）水平面對正方體的彈力大??；
（2）墻面對正方體的彈力大小。

答案：1、AB2、D3、D4、C
5、（1）(M+m)g（2）mg/tanα