2022年高一物理 第四章 物体的平衡 力矩平衡条件的应用 第一课时 4

2022年高一物理 第四章 物体的平衡 力矩平衡条件的应用 第一课时 4教学目标一、知识目标1.理解有固定转动轴的物体的平衡条件.2.能应用力矩平衡条件处理有关问题.二、能力目标1.学会用数学知识处理物理问题.2.进一步熟悉对物体的受力分析.三、德育目标具体问题具体分析的科学思维方式，培养学生科学抽象的能力，训练学生的科学思维方法.教学重点力矩平衡条件的应用.教学难点力臂和力矩正确分析和确定.教学方法讲练法、归纳法、分层教学法.教学用具投影仪.课时安排1课时教学过程投影本节课的学习目标1.应用力矩平衡条件解决有关力矩平衡的问题.2.进一步提高受力分析的能力.学习目标完成过程一、导入新课1.用投影片出示复习题（1）一个有固定转动轴的物体，在力的作用下，如果保持_或_，我们称这个物体处于转动平衡状态.(2)力矩是指_，表达式为_.(3)转动平衡条件为_.学生活动设计独立回顾提问作答（A）2.引入这节课我们将运用有固定转动轴物体的平衡条件来分析解决一些实际问题.二、新课教学1.有固定转动轴物体的平衡条件的应用举例（1）学生阅读课本例题1学生活动设计A：试着写出分析步骤BC：标出自己的疑点，思考“横梁为什么保持水平”或“横梁保持水平”的意思是什么？教学设计让学生发表个人的见解，提出自己的疑问，互相给予解释.教师针对共性的问题点评.例：“横梁保持水平”的意思析：隐含条件：横梁处于（有固定转动轴物体的）转动平衡状态.投影本题分析a.研究对象：横梁OB（一个有固定转动轴的物体）b.所处状态：转动平衡（隐含，横梁保持水平）c.受力分析如图所示d.写出各力矩，注意正负=-F1lsin MN=0=-G =-G2le.应用力矩平衡条件M合=0求解F1.投影解题步骤（示范）教学设计规范解题步骤.解：研究对象：横梁OB（处于转动平衡状态）各力力矩：=F1lsin=-G1 =G2l应用平衡条件得F1lsin-G1-G2l=0所以F1=560 N即钢绳对横梁的拉力F1为560 N.学生活动设计再次讨论该例题，深入认识理解.B、C同学归纳这类问题的解题步骤.A拔高训练一根粗细不均匀的木料AB，平放在水平地面上，木料长为9 m，已知抬起木料A端至少需要用力1000 N，抬起B端至少用力800 N，求木料的重心位置和重量.分析如右图可看作有固定转动轴的物体，若将B端作为转动轴，则木料受重力G，拉力F1，若将A端作为转动轴，则木料受重力G，拉力F2，根据力矩平衡条件列两个方程，解方程组，即可求出重心的位置和木料的重量.解析：取木料AB为研究对象，设木料长为L，重心到A端的距离为x，以B端为转动轴，由平衡条件有：F1L=G（L-x） 以A端为转动端，由平衡条件有：F2L=Gx 联立可得：所以x=4 m所以G=F2=1800 N强化训练一根均匀的木棒长1 m，在棒的左端挂一个质量为6 kg的物体，然后在距棒左端0.2 m处将棒支起，棒恰平衡，则棒的质量是_.参考答案：4 kg(2)用投影片出示例题2学生活动设计A、C讨论，写出分析过程B互相讨论，明确关键所在，标出疑点.师生互动学生提出问题，互相解决，教师加以激励指导.解释共有疑难问题.投影例题分析过程a.研究对象：汽车（无明显转动轴，看作处于将后轮与地面接触处为转动轴的力矩平衡状态）b.处于转动平衡状态（隐含）c.受力分析：G、F支1、F支2d.MG=Gl M支1=-Fl M支2=0e.应用平衡条件 M合=0 求解投影解题过程解：地秤示数指示的是车对地秤压力的大小，由作用力和反作用力的关系知地秤对车支持力F1=6.7103 N.汽车处于转动平衡状态（以后轮与地接触处为转轴），则：-FL+GL=0所以l=1.5 m答：汽车重心的位置离后轮1.5 m.教学设计深入讨论理解转动轴选取的重要性.学生活动设计A、C，B互相讨论.讨论题：能否将前轮与地秤接触处作为转动轴？提示假设能，列出力矩平衡方程看能否直接得出.师生互动共析：如将前轮与地秤接触处作为转动轴不能直接得出.(F2L=G(L-l) 因F2未知.深入思考：能否求出F2？教师活动设计鼓励A讨论解决.结论：能.利用F1+F2=G（力的平衡）归纳不将前轮与地秤接触处作为转动轴是因为不能简便地直接求解.强化训练图示为一把杆秤，提纽离挂钩的距离OB是6.0 cm，秤锤的质量是0.6 kg，不称物体时，把秤锤挂在A点，杆秤平衡，A点就是刻度的起点.设OA为1.6 cm，杆秤的质量为0.24 kg，求杆秤的重心O到提纽的距离OO.参考答案：4.0 cm (3)投影例题3如图所示，OAB是一个弯成直角的杆，可绕过O点垂直于纸面的轴转动，杆OA长30 cm，AB段长为40 cm，杆的质量分布均匀，已知OAB的总质量为7 kg，现在施加一个外力F，使杆的AB段保持水平，问：该力作用于杆上哪一点，什么方向可以使F最小？求出最小力F的大小.学生活动设计B、C：结合原有知识体系，分析解决问题.A：明确清晰的推导思路.师生互动共析解题步骤研究对象OAB（有转轴）处于转动平衡（隐含，保持水平）各力及力矩 MG（顺） MF未知应用平衡条件 得MG+MF=0故MF为逆，大小等于MG为定值，根据M=FL，Fmin对应Lmax.由数学知识可得作用点应在B端，方向与OB两点的连线垂直斜向上方.由题设可得MG+MF=0又MG=49.80.2 Nm=7.84 Nm所以Fmin=又Lmax=50 cm所以F=15.68 N答：该力应作用于B点且垂直OB斜向上，大小为15.68 N.强化训练用一根长4 m的绳子拉住一根高为4 m的电线杆，绳子一端系于电线杆的A点，另一端系于地面木桩上，如右图所示，当A点离地面_时，绳子所受拉力最小.参考答案：2 m2.归纳解答力矩平衡问题的步骤教学设计让学生归纳这类题目的求解思路、步骤，提高应用知识解决问题的能力.学生活动设计根据前面的例题分析以及自己的已有知识体系独立思考并设计不同的归纳形式.师生互动激励评价、给出典型归纳.投影解题步骤：选定研究对象，确定处于平衡状态.受力分析，确定出各力矩.应用力矩平衡条件列方程.解方程.三、小结投影本节小结提纲1.本节应用的知识点除了力矩平衡条件外还有哪些？2.应用力矩平衡条件解题的步骤有哪些？四、作业1.课后作业练习二（2）（3）（4）2.升华作业画本章知识框架图总结该章3.阅读P77“阅读材料”4.查找与“阅读材料”相关的资料5.思考题水平单臂吊桥OB，一端用钢索AB斜拉着，另一端安装在轴O上，一汽车自轴O沿桥面向B端行驶，则钢索AB上的拉力F与汽车位置到O轴的距离（用x表示）的关系下列哪个图是正确的参考答案：A五、板书设计