受力分析共點(diǎn)力的平衡教案

1、受力分析共點(diǎn)力的平衡適用學(xué)科局中物理適用年級(jí)高中一年級(jí)適用區(qū)域全國新課標(biāo)/課時(shí)時(shí)長(zhǎng)分鐘60知識(shí)點(diǎn)1 .共點(diǎn)力平衡2 .平衡條件的推論3 .受力分析,隔離、整體法的應(yīng)用4 .靜態(tài)平衡問題分析學(xué)習(xí)目標(biāo)1、 知識(shí)與技能1 .能利用共點(diǎn)力物體的平衡條件解決平衡問題；2 .通過解決平衡問題進(jìn)一步理解共點(diǎn)力平衡；5 .能夠熟練地應(yīng)用力的合成與分解,隔離、整體法等方法2、 過程與方法1 .通過學(xué)案導(dǎo)學(xué)讓學(xué)生自己探究共點(diǎn)力作用下物體平衡條件的應(yīng)用思路和法.2 .通過經(jīng)歷完整的探究過程,培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問題的水平.3 .通過學(xué)生間的交流和評(píng)價(jià)培養(yǎng)了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的水平.3、 情感、態(tài)度與價(jià)值觀/使學(xué)生感受到

2、受力分析在物理中的地位,提升探究的樂趣.學(xué)習(xí)重點(diǎn)受力分析正父分解法整體與隔離法/學(xué)習(xí)難點(diǎn)整體與隔離法,正交分解法,共點(diǎn)力平衡條件的綜合應(yīng)用.學(xué)習(xí)過程一、復(fù)習(xí)預(yù)習(xí)上節(jié)課學(xué)習(xí)了力的合成與分解,知道了合力和分力是等效代替的關(guān)系.學(xué)習(xí)了共點(diǎn)力的特性和力的合成法那么.力的分解方法有哪些？合理的范圍怎么計(jì)算？本節(jié)課我們將以上節(jié)課所學(xué)知識(shí)為根底探討物體在共點(diǎn)力作用下的平衡問題.思考：1 .一個(gè)物體在多個(gè)力的作用下保持平衡,那這幾個(gè)力的關(guān)系如何？2 .當(dāng)這些力中存在變力時(shí),其他的力怎么改變？3 .怎么通過其他的力來確定其中的某個(gè)力？我們將帶著這幾個(gè)問題進(jìn)入本節(jié)課的學(xué)習(xí)二、知識(shí)講解考點(diǎn)1、受力分析1 .概念/把

3、研究對(duì)象指定物體在指定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來,并畫出物體所受力的示意圖,這個(gè)過程就是受力分析.2 .受力分析的一般順序先分析重力,然后按接觸面分析接觸力彈力、摩擦力,再分析其他力電磁力、浮力、力等.、3 .受力分析的步驟明確研究對(duì)象：研究對(duì)象可以是某一個(gè)物體,也可以是保持相對(duì)靜止的假設(shè)干個(gè)物體的集合.隔離物體分析將研究對(duì)象從周圍的物體中隔離出來,進(jìn)而分析周圍物體有哪些對(duì)它施加了力的作用.畫出受力示意圖,標(biāo)明各力的符號(hào).檢查畫出的每一個(gè)力能否找出它的施力物體,檢查分析結(jié)果能否使研究對(duì)象處于題目所給的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),預(yù)防發(fā)生漏力、添力或錯(cuò)力現(xiàn)象.受力分析時(shí)的考前須知：養(yǎng)成按“一重力、二彈力、

4、三摩擦、四其他的順序分析受力的習(xí)慣.(2)明確研究對(duì)象(可以是一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)物體或一個(gè)系統(tǒng)等).(3)分析彈力、摩擦力這些接觸力時(shí),按一定的繞向圍繞研究對(duì)象一周,對(duì)接觸面逐一分析,在彈力和摩擦力不確定時(shí),可結(jié)合產(chǎn)生條件和受力分析的結(jié)果與題中物體狀態(tài)是否相符來判斷.(4)區(qū)分研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力.考點(diǎn)2、共點(diǎn)力的平衡共點(diǎn)力：力的作用點(diǎn)在物體上的同一點(diǎn)或力的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力.平衡狀態(tài)：物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),叫做平衡狀態(tài).XFx=0平衡條件：物體受到的合外力為零,即F合=0或汀y=0,平衡條件的推論(1)二力平衡如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡

5、狀態(tài),這兩個(gè)力必定大小相等,方向相反,為一對(duì)平衡力.(2)三力平衡如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反.(3)多力平衡如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小相等,方向相反.考點(diǎn)3、靜態(tài)平衡問題的分析根據(jù)例題進(jìn)行講解如下圖,在傾角為a的斜面上,放一質(zhì)量為m的小球,小球被豎直的木板擋住,不計(jì)摩擦,那么球?qū)醢宓膲毫κ?/A. mgcosaB. mgtanaa/D.mg/法一正交分解法：對(duì)小球受力分析如圖甲所示,小球靜止,處于平衡狀態(tài),沿水平和豎直方向建立坐標(biāo)系,將N2正交分解,列平衡方程為N1=N2sina,mg

6、=N2cosa法二力的合成法：如上圖乙所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零.可得：球?qū)醢宓膲毫1'=N1=mgtana,所以B正確.N1與N2的合力一定與mg平衡,即等大反向.解三角形可得：FN1=mgtana,所以,球?qū)醢宓膲毫1'=N1=mgtana所以B正確.法三三角形法那么：如丙圖所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零,所受三個(gè)力經(jīng)平移首尾順次相接,一定能構(gòu)成封閉三角形.由三角形解得：N1=mgtan,故擋板受壓力N1'=N1=mgtana.所以B正確.考點(diǎn)4、動(dòng)態(tài)平衡問題的分析“動(dòng)態(tài)平衡是指物體所受的力一局部是變力,是動(dòng)態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,但變化過

7、程中的每一個(gè)定態(tài)均可視為平衡狀態(tài),所以叫動(dòng)態(tài)平衡,這是力平衡問題中的一類難題.解決這類問題的一般思路是：把“動(dòng)化為“靜,“靜中求“動(dòng).解題方法：1 .圖解法對(duì)力的處理(求合力)采用合成法,應(yīng)用合力為零求解時(shí)采用圖解法(畫動(dòng)態(tài)平行四邊形法).(1)列平衡方程求出未知量與量的關(guān)系表達(dá)式(2)根據(jù)量的變化情況來確定未知量的變化情況2 .解析法(極值法)對(duì)力的處理(求合力)采用正交分解法,應(yīng)用合力為零求解時(shí)采用解析、法.(1)根據(jù)量的變化情況,畫出平行四邊形的邊角變化(2)確定未知量大小、方向的變化考點(diǎn)5、整體法與隔離法整體法與隔離法不是相互對(duì)立的,一般問題的求解中,隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化,往往兩種方法交

8、叉運(yùn)用,相輔相成.所以,兩種方法的取舍并無絕對(duì)的界限,必須具體分析,靈活運(yùn)用.無論哪種方法均以盡可能預(yù)防或減少非待求量即中間未知量的出現(xiàn),如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過程等的出現(xiàn)為原那么.、例題精析例題1法正確的選項(xiàng)是.B.繩拉猴子的力和猴子拉繩的力相互平衡C.地球?qū)镒拥囊εc猴子對(duì)地球的引力是一對(duì)作用力和反作用力如下圖,獵人非法獵猴,用兩根輕繩將猴子懸于空中,猴子處于靜止?fàn)顟B(tài).以下相關(guān)說A.猴子受到的三個(gè)力不是共點(diǎn)力D.人將繩子拉得越緊,猴子受到的合力越大共點(diǎn)力的判斷,猴子受到的力的作用點(diǎn)都在猴子身上,A錯(cuò)；平衡力的定義,B錯(cuò);猴子不動(dòng)合力為0,D錯(cuò)；所以選C.【例題2】如下圖,放在斜

9、面上的物體受到垂直于斜面向上的力F作用而物體始終保持靜止.當(dāng)力F逐漸減小,那么物體受到斜面的摩擦力A.保持不變/B.逐漸減小/C.逐漸增大/D.以上三種均有可能【答案】A【解析】此題考查物體受力平衡、靜摩擦力的特點(diǎn).物體靜止在斜面上,受四個(gè)力的作用：重力、斜面的支持力N、力F及靜摩擦力f,由受力平衡得：f=mgsin0,因此F變化,f不變,A項(xiàng)正確.【例題3】質(zhì)量為m的長(zhǎng)方形木塊靜止在傾角為.的斜面上,斜面對(duì)木塊的支持力和摩擦力的合力方向應(yīng)該是.A.沿斜面向下B.垂直于斜面向上C.沿斜面向上D,豎直向上【答案】D【解析】如下圖,物體受重力mg、支持力N、摩擦力f而處于靜止?fàn)顟B(tài),故支持力與摩擦力

10、的合力必與重力等大反向,D正確.【例題4】如圖238所示,固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點(diǎn)有一個(gè)光滑的小孔,質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細(xì)線的下端系著小球,上端穿過小孔用力F拉住,繩與豎直方向夾角為.,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).設(shè)小球受支持力為N,那么以下關(guān)系正確的選項(xiàng)是.A. F=2mgcos0B. F=mgcos0C. N=2mgD.N=2mgcos0【答案】A【解析】此題考查共點(diǎn)力平衡問題.對(duì)小球受力分析利用幾何關(guān)系可知N=mg,選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D錯(cuò)誤；此時(shí)F=2mgcos0,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤.【例題5】如下圖,兩根等長(zhǎng)的繩子AB和BC吊一重物靜止,兩根繩子與水平方向夾角均為60現(xiàn)保持繩子AB

11、與水平方向的夾角不變,將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向,在這一過程中,繩子BC的拉力變化情況是().A.增大B.先減小,后增大/C.減小D.先增大,后減小【答案】B【解析】法一圖解法作出力的平行四邊形,如圖甲所示.由圖可看出,FBC先減小后增大.法二解析法如圖乙所示,將FAB、FBC分別沿水平方向和豎直方向分解,由兩方向合力為零分別列出：FABcos60°=FBCsin0,FABsin60°4FBCcos0=FB,聯(lián)立解得FBCsin(30°+)=FB,顯然,當(dāng).=60°時(shí),FBC最小,故當(dāng).變大時(shí),FBC先變四、課堂運(yùn)用【根底】AO上面套1.有一個(gè)

12、直角支架AOB,AO水平放置,外表粗糙,OB豎直向下,外表光滑.有小環(huán)P,OB上面套有小環(huán)Q,兩環(huán)質(zhì)量均為m,兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連,并在某一位置平衡如下圖.現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次到達(dá)平衡,那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比擬,AO桿對(duì)P環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是)N不變,T變大B.N不變,T變小C.變大,T變大變大,T變小答案：解析：分利LNi-t-Tons.H=m外餌拒打r量力1STMO尸CLx產(chǎn)mJ九的詠對(duì)券_"EIQM；'l*r球四點(diǎn)力任川r.的平椅奉件.stg04分析隔離法隔離與整體法2.2021山東理綜,17如下

13、圖,質(zhì)量分別為ml,m2的兩個(gè)物體通過輕彈簧連接,在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)ml在地面上,m2在空中,力F與水平方/FN=m1g+m2gFsin0FN=m1g+m2gFcos0Ff=Fcos0Ff=Fsin0A.B./C.D.答案：C解析：將m1、m2、彈黃看做整體,根據(jù)平衡條件得Ff=Fcos0Fn+Fsin0=(m1+m2)gFn=(m1+m2)gFsin0應(yīng)選項(xiàng)正確.JXmx受力分析如下圖,X./耳-帆i+mjg向成.角.那么ml所受支持力FN和摩擦力Ff正確的選項(xiàng)是.【穩(wěn)固】3.如下圖,石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱楔形石塊,側(cè)面與豎直方向的夾角為a,重力加速度為g.

14、假設(shè)接觸面間的摩擦力忽略不計(jì),a)/a)/mgtanamgcosa答案：C解析：以石塊為研究對(duì)象,其受力分析如下圖,由于石塊靜止,那么兩側(cè)面分別對(duì)石塊的彈力N的合力F與石塊的重力大小相等,即2Nsina=mg,解得N=一,A正確.2sina【拔高】4.(2021海南卷,4)如下圖,墻上有兩個(gè)釘子a和b,它們的連線與水平方向的夾角為45.,兩者的高度差為l.一條不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定于a點(diǎn),另一端跨過光滑釘子b懸掛一質(zhì)量為m1的重物.在繩子距a端L的c點(diǎn)有一固定繩圈.假設(shè)繩圈上懸掛質(zhì)量為m22的鉤碼,平衡后繩的ac段正好水平,那么重物和鉤碼的質(zhì)量比'1為.m2B.2sina=.對(duì)節(jié)點(diǎn)

15、c受力分析,節(jié)點(diǎn),5c受三個(gè)力作用而平衡,答案：C解析：平衡后設(shè)繩的bc段與水平方向成“角,那么：tana=2,在豎直方向上有：m2g=mlgsinamlm2sina2選C.五、課堂小結(jié)1.受力分析的根本思路2.共點(diǎn)力作用下物體平衡的一般解題思路六、課后作業(yè)【根底】/1.如下圖,一物體在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做勻影火感吻火彩次力次汲速直線運(yùn)動(dòng),那么以下說法正確的選項(xiàng)是().A.物體可能只受兩個(gè)力作用B.物體可能受三個(gè)力作用C.物體可能不受摩擦力作用D.物體一定受四個(gè)力作用答案D解析此題考查根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析物體的受力,摩擦力產(chǎn)生的條件等知識(shí)點(diǎn).物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),那么受力

16、平衡,將拉力F在水平方向和豎直方向上分解,那么物體一定要受到滑動(dòng)摩擦力的作用.再根據(jù)摩擦力產(chǎn)生的條件知,一定有彈力.因此物體一定會(huì)受到四個(gè)力的作用.【穩(wěn)固】2.如下圖,放在斜面上的物體受到垂直于斜面向上伊力F逐漸減小,那么物體受到斜面的摩擦力.A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.以上三種均有可能答案AF作用而物體始終保持靜止.當(dāng)在斜面上,受四個(gè)力的作用：重f=mgsin0,因此F變化,f不解析此題考查物體受力平衡、靜摩擦力的特點(diǎn).力、斜面的支持力N、力F及靜摩擦力f,由受:變,A項(xiàng)正確.3.如下圖,在斜面上,木塊A與B的接觸面是水平的,繩子呈水平狀態(tài),兩木塊均保持靜止.那么關(guān)于木塊/A和木

17、塊B的受力個(gè)數(shù)不可能的是()B, 3個(gè)和4個(gè)C, 4個(gè)和4個(gè)D, 4個(gè)和5個(gè)答案:解析：(1)假設(shè)繩子的拉力為零.以A、B為研究對(duì)象,確定B人和斜面之間一定有靜摩擦力,、A、B的受力圖如右圖,所以選項(xiàng)A正確.(2)假設(shè)繩子上有拉力,對(duì)A、B分別畫受力圖可知,A受到重力、B對(duì)A的支持力、繩子的拉力和B對(duì)A的摩擦力而平衡,B受到重力、A對(duì)B的壓力、斜面對(duì)B的支持力和A對(duì)B2121的摩擦力,斜面對(duì)B的摩擦力可有可無,所以選項(xiàng)C、D正確.【拔高】4.如下圖,用一根細(xì)線系住重力為G、半徑為R的球,其與傾角為“的光滑斜面劈接觸,處于靜止?fàn)顟B(tài),球與斜面的接觸面非常小,當(dāng)細(xì)線懸點(diǎn)O固定不動(dòng),斜面劈緩慢水平向左移動(dòng)直至繩子與斜面平行的過程中,下述正確的選項(xiàng)是.A.細(xì)繩對(duì)球的拉力先減小后增大B.細(xì)繩對(duì)球的拉力先增大后減小C.細(xì)繩對(duì)球的拉力一直減小D.細(xì)繩對(duì)球的拉力最小值等于G