《共点力平衡条件的应用》导学案3

共点力平衡条件的应用【教学课题】共点力平衡条件的应用【教学目标】1、知识与技能（ 1 ）知道什么是共点力，及在共点力作用下物体平衡的概念。（ 2 ）理解物体在共点力作用下的平衡条件。（ 3 ）知道我国古代科学家张衡的相关科学成就。（ 4 ）会应用实验研究物体在共点力作用下的平衡条件。2、过程与方法（ 1 ）在对共点力平衡问题的探究中，感受等效、图示、归纳推理等科学方法。（ 2 ）在共点力平衡条件的实验研究中，感受猜想、方案设计、实验探究、分析归纳结论的科学探究方法。3、情感、态度与价值观（ 1 ）在共同的实验探究过程中，体验合作，乐于合作。（ 2 ）通过了解张衡的相关科学成就，激发爱国主义情感和对科学的热爱。【课前预习】了解运动和静止的概念。【教学重难点】重点：共点力作用下物体的平衡条件。难点：共点力平衡条件的探究过程。【教学内容】突破思路本节教学中应注意的问题：（ 1 ）物体处于平衡状态，或者静止或者是匀速直线运动，反过来物体处于静止或匀速直线运动， 物体就是处于平衡状态， 平衡状态满足的条件是合外力为零 即无论哪个方向上的合力都是零2）有关研究对象的选取：若问题中只有一个物体，一个过程，研究对象没有选择余地，也就是研究这个物体和这个过程若问题中是一个连接体，又有多个过程， 首先研究谁，再研究谁； 是研究一个物体为好还是研究多个物体为好， 这在审题中需要认真思考 总的原则：首先被研究的应该是受力最简、 已知量足够多的， 这样通过研究后又可将研究结果作为一个已知条件，为下一次研究创造条件（ 3 ）正交分解求解平衡体，建立坐标轴的原则让尽可能多的力在坐标轴上；被分解的力尽可能是已知力， 不宜分解待求力 因一个待求力分解变成两个待求力， 给求解带来很多不便（ 4 ）平衡分为静态平衡和动态平衡静态平衡是指物体处于静止状态，动态平衡指物体匀速运动，也可指在某方向上处于平衡状态规律总结规律：共点力平衡条件知识：共点力作用下平衡的应用方法：用平衡条件解题的常用方法：（ 1 ）力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形， 反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零（ 2 ）力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合成必跟第三个力等大反向，可利用平行四边形定则来求解（ 3 ） 正交分解法建立合适的坐标轴，使更多的力在坐标轴上，将不在坐标轴上的力分解，根据物体处于平衡，列出 x 、 y 轴上的平衡方程来求解合作讨论将两脚左右分开，使两足间的距离约为 30cm 左右你能从双脚站立不变姿势地改为单足站立吗?试一试，并说明可能或不可能的原因仔细体验一下，你是如何从双足站立而变为单足站立的 ?我的思路： 若保持双脚站立的姿势不变改为单足站立，是不可能的因为两脚左右分开，使两足间的距离约为30cm 左右，人体的重心和人体在同一个竖直面上，重心的作用线大致落在两足中间 假设单足站立能够平衡， 重心的作用线就转移到一只脚上， 在保持姿势不变的情况下，是无法做到的 从双足站立而变为单足站立的， 身体应逐渐倾斜， 将重心转移到一只脚上思维过程平衡问题的整体法和隔离法(1)整体法”：把整个系统作为一个研究对象来分析(即当作一个质点来考虑).(2)隔离法”：把系统中各个部分(或某一部分)隔离作为一个单独的研究对象来分析.用平衡条件解题的常用方法：(1)力的三角形法.物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭 头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零.(2)力的合成法.物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合成必跟第三个力等大 反向，可利用平行四边形定则来求解.(3)正交分解法.建立合适的坐标轴，使更多的力在坐标轴上，将不在坐标轴上的力分解， 根据物体处于平衡，列出 x、y轴上的平衡方程来求解.【随堂练习】1.粗糙的水平面上叠放着物体 A和B, A和B间的接触面也是粗糙的， A和B间最大静摩 擦力为3N, A与地面间的最大静摩擦力为 4N,同时有F=1N的两个力分别作用于物体 A和B上，则B对A的摩擦力大小为()A. 1NB. 3NC. 6ND. 2NA " , F图5 26解析：由于外力小于 A和B间最大静摩擦力以及 A与地面间的最大静摩擦力，所以B对A的摩擦力是静摩擦力，应该与外力等大反向.答案：A2.如图5-27所示，3根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，搁在两墙上，重心的位置分别是力，则()A . FN1 < Fn2 V Fn3C. Fni= Fn2 = Fn3Fn3分别为圆柱体对墙的压图 5-271、2、3标出的位置，设 FnFn2、B. FN1 > F n2 > F n3D. Fn1= Fn2< Fn3解析：如果以圆柱体为研究对象，所受弹力的方向不变，都是垂直于接触面过球心的，根据对称性，这两个接触面的弹力应该一样大小.由于重心位置不同，所以重力的作用点不同，但物体都是在重力和两个弹力的作用处于平衡，所以可得出不管重心位置在哪，弹力的大小都应该一样.答案：C3.质量为2kg的物体，受到一个平行于斜面向上、大小为7N的拉力F而静止在倾角为37°的斜面上，若斜面与物体间的动摩擦因数为0.4,则物体受到的摩擦力是（）A. 5NB. 6. 4NC. 8ND. 12N解析：由于物体是静止的， 所以静摩擦力的大小应该等于mgsin37 - F = 20X0.67= 5N .还可知静摩擦力的方向应沿斜面向上.答案：A【课外拓展】物体受到的拉力F与地面对物体的摩擦力的合力是（1.如图5 28所示，物体受到与水平方向成30。角的拉力F作用向左做匀速直线运动，则B.向上偏右A.向上偏左C.竖直向上D,竖直向下图解析：由于物体作向左的匀速运动，所以如果将力F分解到水平和竖直方向上，水平方向的分力Fi与摩擦力等大反向，只剩下竖直向上的分力F2,所以拉力F与摩擦力的合力是竖直向上的.本题也可将物体所受的弹力与重力等效为一个竖直向下的力,这样物体就受到三个力的作用，拉力 F与摩擦力的合力应该与第三个力等大反向.答案：C2.如图5-29所示，位于斜面上的物块在沿斜面向上的力的作用下，处于静止状态，则斜面作用于物块的静摩擦力（A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F解析：由于不知道力F的大小，所以摩擦力的方向A、B都有可能，如果F=mgsin%摩擦力就为零；如果 F>mgsin a,摩擦力的方向应沿斜面向下；Fvmgsina,摩擦力的方向应沿斜面向上；如果 mgsin a= 2F,此时的摩擦力沿斜面向上等于力F的大小.3 .如图5 30所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则船在匀速靠岸的过程中，下列说法正确的是（)G图5 30A .绳的拉力保持不变B.绳的拉力不断变大C.船受到的浮力保持不变D.船受到的浮力不断减小解析：由于船是匀速运动，对船进行受力分析，设绳子的拉力为了，绳子与水平方向的夹角为aF为船受的浮力，由于船是匀速运动，所以Tcos9= f, Tsin 0+ F=G,由于。在变大,阻力f不变，所以绳子的拉力不断变大，浮力不断减小.答案：BD图 5314 .如图5 31所示，质量为m的光滑球放在水平面 AB上，并与AC接触，则球对AB面的 压力大小为 ,对AC面的压力大小为 .解析：由于光滑的球处于平衡状态， 所以只受重力和 AB面对其的弹力，而AC面没有弹力， 如果有弹力，球将不会是静止的.所以 AB面对其弹力大小为 mg,即球对AB面的压力为 mg.答案：mg 05 .物体静止于倾角为 a的斜面上，当斜面倾角a变小时，物体受到的支持力变 （填 大”或刃、”），静摩擦力变 （填 大”或小”）.解析：支持力的大小为 N = mgcos a,静摩擦力的大小为f= mgsin a,所以当a变小时，支持 力变大，静摩擦力变小.答案：大小