共點(diǎn)力的平衡

《3.5共點(diǎn)力的平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)【教材版本】人教版高中物理第一冊(cè)第三章第五節(jié)【新教材、新課標(biāo)分析】“共點(diǎn)力平衡”選自人教版2019年物理第一冊(cè)第三章第五節(jié)，2017年版新課標(biāo)對(duì)該部分內(nèi)容要求有所調(diào)整：將“用力的合成與分解分析生活問題”調(diào)整為“用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活問題”，這樣調(diào)整的好處在于：降低了力的合成與分解的要求，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。共點(diǎn)力平衡是核心知識(shí)，調(diào)整后的說法更準(zhǔn)確。共點(diǎn)力平衡問題是高中物理的重要內(nèi)容之一，在第一冊(cè)中及其重要承上啟下作用，是連接第三章靜力學(xué)和第四章牛頓定律的重要一環(huán)。同時(shí)是解決高中力學(xué)問題的基礎(chǔ)，靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)是靜態(tài)平衡，下節(jié)課我們還將學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)平衡，這是"物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”的重要體現(xiàn)?！緦W(xué)情分析】學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過二力平衡，對(duì)于本節(jié)內(nèi)容有一定的基礎(chǔ)，利用上節(jié)學(xué)習(xí)過的力的合成與分解，適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，很順利地推出平衡狀態(tài)和平衡條件，接受這個(gè)知識(shí)點(diǎn)比較容易，為了讓學(xué)生深刻理解，講完知識(shí)點(diǎn)后，以兩個(gè)“科學(xué)探究”讓學(xué)生更加理解該知識(shí)點(diǎn)。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)是利用平衡條件來解決生產(chǎn)生活問題。根據(jù)我校高一學(xué)生情況，主要問題可能會(huì)出現(xiàn)在應(yīng)用解題，學(xué)生在“用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活問題”還是比較困難的，所以用兩道例題（一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、一個(gè)靜止?fàn)顟B(tài)）講解。【本節(jié)內(nèi)容在最近幾年高考的體現(xiàn)】（2016年全國(guó)卷I114題）質(zhì)量為m的物體用輕繩AB懸掛于天花板上。用水平向左的力F緩慢拉動(dòng)繩的中點(diǎn)O,如圖所示。用T表示繩OA段拉力的大小，在O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中（）F逐漸變大，T逐漸變大F逐漸變大，T逐漸變小F逐漸變小，T逐漸變大F逐漸變小，T逐漸變?。?012年全國(guó)卷1116題）如圖所示，一光滑小球放置在木板與豎直墻面之間。設(shè)墻面對(duì)球的壓力大小為N,球?qū)δ景宓膲毫Υ笮镹。將木板由圖示位置開12TOC\o"1-5"\h\z始繞O點(diǎn)緩慢地轉(zhuǎn)到水平位置。在此過程中（）N始終增大，N始終增大—八N始終減小，N始終減小</N先增大后減小，N始終減小§/N始終減小，N先減小后增大12【設(shè)計(jì)理念】1、物理學(xué)科特點(diǎn)是用實(shí)驗(yàn)得出、驗(yàn)證生產(chǎn)生活方面的現(xiàn)象，而本節(jié)課特殊，不涉及實(shí)驗(yàn)，所以新課導(dǎo)入我用的是復(fù)習(xí)導(dǎo)入，以體現(xiàn)本節(jié)課承上啟下的地位和作用，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)的是力的合成與分解，我們學(xué)會(huì)了平行四邊形定則，這節(jié)課正好將其應(yīng)用到解題之中，并重點(diǎn)講述正交分解法，為后面的牛頓第二定律解題打下基礎(chǔ)。2、不少同學(xué)感覺物理難，就難在學(xué)會(huì)了知識(shí)點(diǎn)，也不會(huì)用所學(xué)知識(shí)解決問題，所以新教材設(shè)計(jì)的很好，以兩道例題構(gòu)成本節(jié)課的主體，一個(gè)是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，一個(gè)是靜止?fàn)顟B(tài)，極具代表性，并強(qiáng)化新理念——強(qiáng)化物理知識(shí)與實(shí)際情境的關(guān)聯(lián)，習(xí)題給出一個(gè)滑梯的真實(shí)場(chǎng)景，需要學(xué)生抽象為一個(gè)斜面的模型，注重體現(xiàn)物理學(xué)科本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生物理核心素養(yǎng)。3、平衡狀態(tài)是物理力學(xué)中重要一個(gè)模型，講課中，培養(yǎng)學(xué)生“模型構(gòu)建”物理核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生物理觀念：相互作用觀，并用兩道思考題，進(jìn)行科學(xué)探究，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維：科學(xué)推理。【教學(xué)過程】復(fù)習(xí)導(dǎo)入：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)的是3.4節(jié)一一力的合成與分解，我們知道了力的合成與分解遵循一一平行四邊形定則，我們也學(xué)習(xí)了一組重要的名詞一一矢量和標(biāo)量，何為矢量？有大小有方向；何為標(biāo)量？有大小無方向。初中學(xué)的靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)是最為簡(jiǎn)單的狀態(tài)，通過預(yù)習(xí)，你應(yīng)該發(fā)現(xiàn)，這兩種狀態(tài)統(tǒng)稱為一一平衡狀態(tài)。那么平衡狀態(tài)與受力又有什么關(guān)系呢？今天我們就來研究下3.5節(jié)——共點(diǎn)力的平衡。首先，我們看下什么是共點(diǎn)力，大家請(qǐng)看這4張圖：圖甲、乙、丙、丁分別畫出了重力為G的木棒在力F和F的共同作用下處于平衡狀態(tài)的情況，這些力都位于同一平面內(nèi)。根據(jù)每幅圖中各個(gè)力作用線的幾何關(guān)系，可以把上述四種情況的受力分成兩類，你認(rèn)為哪些情況屬于同一類？你是根據(jù)什么來劃分的？甲乙一、共點(diǎn)力平衡的條件共點(diǎn)力：指作用在物體的同一點(diǎn)上或者延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的幾個(gè)力.平衡狀態(tài)：物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).從物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)透析平衡狀態(tài)靜止：v=0,F合=0.勻速直線運(yùn)動(dòng)：速度不變，F(xiàn)合=03?在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是:F合=0平衡條件的推論二力平衡：如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定大小相等，方向相反.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)，其中任何一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等，方向相反.多力平衡：如果物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余幾個(gè)力的合力大小相等，方向相反.科學(xué)探究1一個(gè)物體同時(shí)受到兩個(gè)大小相等、方向相反的作用力，則該物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？科學(xué)探究2速度等于零時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？【例題1】某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取0.4,為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？解：設(shè)斜面傾角為用1、b和h分別表示AB、AC和BC的長(zhǎng)度。在x軸方向上F—F=0TOC\o"1-5"\h\zfF=F=Gsin9=G二(1)f1-在y軸方向上F—F=0NF=F=Gcos9=G(2)N2F=uF(3)fN十h=2.4m滑梯至少要2.4m高，兒童才能從滑梯上滑下.【例題2】生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖,懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成e角。若懸吊物所受的重力為G,則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？解：（法一）正交分解法F=G3F-F=02lxF-F=02lxsin9三piF=Fsin9lx1F-F=0ly3cos9于LF二Fcos9iy1F=cos0F二Gtan92解：（法二）合成法F=F=G4解：（法二）合成法F=F=G43oFGcos9=—4=Fitan9二負(fù)F4GF=cos0F二Gtan92即繩AO和繩BO所受的拉力大小分別為Gcos0和Gtan。小結(jié)小結(jié)3.5共點(diǎn)力的平衡一、共點(diǎn)力平衡的條件1.共點(diǎn)力：指作用在物體的同一點(diǎn)上或者延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的幾個(gè)力.2.平衡狀態(tài)：物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).3?在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是:F=0合二、處理平衡問題的常用方法方法內(nèi)容正父分解法物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用時(shí)，將物體所受的