35共點力的平衡（導學案）（原卷版）高一物理

第5節(jié)共點力的平衡導學案【學習目標】1.知道共點力的平衡條件，并會分析生產(chǎn)生活中的相關問題。2.能運用數(shù)學中的三角函數(shù)、幾何關系等對力與平衡問題進行分析和推理。3.能從不同的角度解決力與平衡問題?！緦W習重難點】1.共點力平衡的條件及其應用。（重點）2.動態(tài)平衡問題的處理方法。（重點難點）3.整體法和隔離法在受力分析和平衡問題中的應用。（重點難點）【知識回顧】初中知識回顧：1.物體受到幾個力作用時，如果保持狀態(tài)或狀態(tài)，我們就說這幾個力平衡或物體處于狀態(tài)，二力最是簡單的平衡狀態(tài).2.物體在非平衡力作用下運動狀態(tài)將。3.二力平衡條件：作用在一個物體上的兩個力,如果相等、方向,并且作用在直線上,這兩個力就彼此平衡?！咀灾黝A習】1.平衡狀態(tài)：物體受到幾個力作用時，如果保持或狀態(tài)。我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。2.平衡條件：在共點力作用下物體平衡的條件是為0。【課堂探究】思考與討論：圖甲、乙、丙、丁分別畫出了重力為G的木棒在力F1和F2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)每幅圖中各個力作用線的幾何關系，可以把上述四種情況的受力分成兩類，你認為哪些情況屬于同一類？你是根據(jù)什么來劃分的？一、共點力平衡的條件觀察與思考：(1)觀察三幅圖中物體有什么共同特點？(2)觀察下面兩幅圖汽車和動車運動有什么共同特點？勻速行駛的汽車勻速行駛的動車（一）平衡狀態(tài)1.定義：物體受到幾個力作用時，如果保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。2.“靜止”和“v=0”的區(qū)別和聯(lián)系當v=0時：(1)a=0時，，處于狀態(tài)(2)a≠0時，不，處于平衡狀態(tài)，如自由落體初始時刻思考與討論：(1)根據(jù)初中所學過的二力平衡的知識，你認為受共點力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？(2)如果物體受到三個力的作用，你認為受共點力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？(3)如果物體受到三個以上的力作用，你認為受共點力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？（二）共點力平衡的條件1.條件：在共點力作用下物體平衡的條件是合力為。2.公式：F合＝，或Fx合=和Fy合＝。3.由平衡條件得出的三個結(jié)論：（1）二力平衡：二力、，是一對平衡力；（2）三力平衡：任兩個力的合力與第三個力、；（3）多力平衡：任一力與其他所有力的合力、?！纠}1】某幼兒園要在空地上做一個滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？【小結(jié)】應用共點力平衡條件解題的步驟:(1)明確(物體、質(zhì)點或繩的結(jié)點等)。(2)分析研究對象所處的運動狀態(tài)，判定其是否處于狀態(tài)。(3)對研究對象進行分析，并畫出受力。(4)建立合適的，應用共點力的條件，選擇恰當?shù)姆椒谐龇匠獭?5)求解方程，并討論結(jié)果?！纠}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。如圖懸吊重物的細繩，其O點被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ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？二、動態(tài)平衡問題（一）動態(tài)平衡：物體受到的共點力中有幾個力會發(fā)生“”變化，而變化過程中物體始終處于一種“動態(tài)”的狀態(tài)中，我們把這樣的狀態(tài)稱為動態(tài)狀態(tài)。（二）動態(tài)平衡的處理方法（解析法）例1：如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點，O為圓心。O點下面懸掛一重為G的物體M，繩OA水平。(1)當細繩OB與豎直方向成θ角時，兩細繩OA、OB的拉力FA、FB分別是多大?(2)保持O點和細繩OA的位置，使B點沿圓環(huán)支架順時轉(zhuǎn)到Bˊ的過程中，細繩OA及細繩OB的拉力如何變化?動態(tài)平衡的處理方法（圖解法）例1：如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點，O為圓心。O點下面懸掛一重為G的物體M，繩OA水平。(3)保持O點和細繩OB的位置，使A點沿圓環(huán)支架順時轉(zhuǎn)到Aˊ的過程中，細繩OA及細繩OB的拉力如何變化?【方法小結(jié)】1.受力特點：①一個為，大小方向都不變；②另一個力不變；③第三個力大小方向都變；2.分析步驟：①分析物體的及特點；②利用定則，作出矢量四邊形；③根據(jù)矢量四邊形邊長大小作出定性分析；（二）動態(tài)平衡的處理方法（相似三角形法）例2：如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點正上方，B端吊一重物，現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達到豎直前(均未斷)，關于繩子的拉力F和桿受的彈力N的變化，判斷正確的是()A．F變大B．F變小C．N變大D．N變小【方法小結(jié)】1.受力特點：①一個為，大小方向都不變；②另兩個力均變化；③與物體有關的幾何三角形兩邊長度不變；2.分析步驟：①分析物體的及特點；②利用平行四邊形定則，作三力矢量；③根據(jù)矢量三角形和幾何三角形作定性分析；（二）動態(tài)平衡的處理方法（拉密定理法）【例3】如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點，O為圓心。O點下面懸掛一物體M，繩OA水平,拉力大小為F1，繩OB與繩OA成120°，拉力大小為F2．將兩繩同時緩慢順時針轉(zhuǎn)過75°，并保持兩繩之間的夾角始終不變，物體始終保持靜止狀態(tài)．則在旋轉(zhuǎn)過程中，下列說法正確的是（）A.F1逐漸增大B.F1先增大后減小C.F2逐漸減小D.F2先減小后增大【方法小結(jié)】1.受力特點：①一個為，大小方向都不變；②另兩個力方向夾角始終；2.分析步驟：①分析物體的及特點；②利用平行四邊形定則，作三力矢量；③利用定理作定性分析；思考與討論：如果我們研究的對象是兩個或者兩個以上的物體，并且物體間相互連接，此時我們?nèi)绾斡懻摵脱芯克鼈儽舜酥g的受力呢？三、整體法和隔離法（一）整體法和隔離法1.整體法：將運動狀態(tài)相同的幾個物體作為一個進行受力分析的方法。2.隔離法：將研究對象與周圍物體分進行受力分析的方法。（二）整體法和隔離法選用原則1.整體法的選用原則：研究的物體對系統(tǒng)整體的作用力，受力分析時不要再考慮物體間的相互作用。2.隔離法的選用原則：研究物體所受的作用力，一般隔離受力的物體。（三）整體法和隔離法應用時受力分析的基本方法和步驟1.明確研究對象：在進行受力分析時，研究對象可以是某一個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體（整體）。研究對象確定以后，只分析研究對象以外的物體施予的力（既研究對象所受的外力），而不分析研究對象施予的力。2.隔離研究對象，按順序找力：把研究對象從實際情景中分離出來，按先，再，再，然后（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力），最后其它力的順序逐一分析研究對象所受的力，并畫出各力的。3.只畫力，不畫力：畫受力圖時，只能按力的性質(zhì)分類畫力，不能按作用效果（拉力、壓力、阻力等）畫力，否則將出現(xiàn)重復。（四）典例解析【例1】如圖所示，物體a、b和c疊放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分別作用于物體b、c上，a、b和c仍保持靜止。以f1、f2、f3分別表示a與b、b與c、c與桌面間的靜摩擦力的大小，則（）A．f1=5N，f2=0、f3=5N B．f1=5N，f2=5N、f3=0C．f1=0，f2=5N、f3=5N D．f1=0，f2=10N、f3=5N【例2】用三根細線a、b、c將質(zhì)量均為m的兩個小球連接并懸掛，如圖所示。兩小球處于靜止狀態(tài)，細線a與豎直方向的夾角為37°，細線c水平，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則（）A．細線a上的拉力為2mgB．細線c上的拉力為1.5mgC．細線b上的拉力為√7/2mgD．細線b與豎直方向夾角θ的正切值為3/2課堂小結(jié)：【自我測評】1．如圖所示，水平桌面上的木塊在F1、F2作用下處于靜止狀態(tài)，已知F1=l0N，F(xiàn)2=4N。若撤去F1，則木塊在水平方向受到的合力應為（）A．10N，方向向左 B．4N，方向向右C．4N，方向向左 D．零2．如圖所示，一只質(zhì)量為m的螢火蟲停在傾角為θ的枝條上。重力加速度為g，枝條對螢火蟲的作用力大小為（）A．mgsinθ B．mgcosθC．mgtanθ D．mg3．如圖所示，用細線懸掛一個均質(zhì)小球靠在光滑豎直墻上．如果把線的長度縮短，則球?qū)€的拉力T、對墻的壓力N的變化情況正確的是（）

A．T、N都不變 B．T減小，N增大C．T增大，N減小 D．T、N都增大4．如圖所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔。質(zhì)量為m的小球套在圓環(huán)上，一根細線的下端系著小球，上端穿過小孔用手拉住?，F(xiàn)拉動細線，使小球沿圓環(huán)緩慢上移，在移動過程中，手對細線的拉力F和圓環(huán)對小球的彈力FN的大小變化情況是（）A．F不變，F(xiàn)N增大 B．F不變，F(xiàn)N減小C．F減小，F(xiàn)N不變 D．F增大，F(xiàn)N減小5．如圖所示，在傾角為α的斜面上，放一質(zhì)量為m的小球，小球和斜面及擋板間均無摩擦，當擋板繞O點逆時針緩慢地轉(zhuǎn)向水平位置的過程中（）A．斜面對球的支持力逐漸增大 B．斜面對球的支持力逐漸減小C．擋板對小球的彈力先增大后減小 D．擋板對小球的彈力先減小后增大6．如圖，用兩根等長的細繩將一勻質(zhì)圓柱體懸掛在豎直木板的P點，將木板以底邊MN為軸由水平面開始向上緩慢轉(zhuǎn)動直至木板豎直，繩與木板之間的夾角保持不變，忽略圓柱體與木板之間的摩擦，在轉(zhuǎn)動過程中，下列說法正確的是（）A．圓柱體對木板的壓力逐漸增大B．圓柱體對木板的壓力先增大后減小C．兩根細繩上的拉力均先增大后減小D．兩根細繩對圓柱體拉力的合力不斷增大7．將一長方形木塊鋸開為相同的A、B兩部分后，按圖示方式疊放并靜止在粗糙水平地面上，A、B接觸面與豎直方向的夾角為，A、B間的動摩擦因數(shù)為。若A、B的質(zhì)量均為m，重力加速度大小為g，則下列說法正確的是（）。

A．B與地面間沒有摩擦力