2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 一、共点力作用下物体的平衡(第一课时) 人教大纲版第一册.doc

2019-2020年高一物理 第四章 物体的平衡 一、共点力作用下物体的平衡(第一课时) 人教大纲版第一册从容说课本节学习共点力平衡及条件。内容包括平衡状态、共点力作用下物体的平衡条件和共点力的平衡条件。本节课的教学目标定位如下：1.了解共点力作用下物体平衡的概念。.2.理解共点力作用下物体平衡的概念.3.知道什么是力的平衡4应用共点力的平衡条件进行有关受力的分析，解决简单的平衡问题。本节课的教学重点是掌握共点力作用下物体平衡的条件及其简单应用本节课的教学难点是充分利用共点力的平衡条件和正交分解法求解共点力作用下物体的平衡问题。本节研究的共点力平衡从表象上看是物体处于静止或匀速直线运动状态，其本质是物体所受合外力为零。结合上述特点：本节采用实验法、归纳法、问题解决法和分层教学法，来帮助学生掌握共点力作用下物体的平衡问题。本节的教学程序如下：直接导入新课复习共点力的知识，分析实例得到什么是共点力作用下物体的平衡状态学生实验探究共点力作用下物体的平衡条件课堂讨论强化本节知识点。教学目标一、知识目标1.知道什么是共点力作用下物体的平衡状态.2.掌握共点力的平衡条件.二、能力目标通过演示实验及学生自己动手做实验培养学生的推理分析能力、观察能力、动手能力.三、德育目标1.辨证唯物主义的相对性观点.2.特殊到一般、一般到特殊的逻辑推理思维方式.教学重点1.共点力作用下物体的平衡状态.2.共点力的平衡条件.教学难点共点力的平衡条件.教学方法实验法、归纳法、问题解决法、分层教学法.教学用具演示物体一个、弹簧秤若干.课时安排1课时教学过程投影本节学习目标1.知道什么是共点力作用下物体的平衡状态.2.掌握共点力的平衡条件.学习目标完成过程一、导入新课一个物体可以处于不同的运动状态，其中常见的是平衡状态，而且很有实际意义，如起重机、建筑物等就需要保持平衡状态.那么，什么是物体的平衡状态？物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？这一章就来学习这方面的问题，本节课我们先来学习在共点力作用下物体的平衡.二、新课教学说明：分层教学的前提是通过教师与学生的沟通，结合对各部分的掌握及学生的学习习惯及态度、兴趣等综合因素，大致将学生分为三个层次.具体如下：A层次：对物理有较浓的学习兴趣、基础知识牢靠，学习习惯较好，能主动预习且能超前认知的同学.B层次：自我感觉学习物理没有多大困难，自我学习约束能力一般，能跟上老师上课的步骤的同学.C层次：没有或兴趣不大，需要老师或他人的督促，学习习惯不太好，属于被动学习的阶段，相对而言成绩也较差.课堂布置：C层次靠前B层次居中A层次自愿（一）平衡状态学生活动阅读课文并思考下列问题： 投影阅读思考题： 1什么是平衡状态? 2在共点力作用下，物体的平衡状态分为哪两类? 3举例说明什么是物体的平衡状态 4谈一下你对静止的理解 分组讨论并汇报讨论结果 1一个物体在共点力作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则这个物体就处于平衡状态 2共点力作用下物体的平衡又分为两种情形，即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线运动) 3学生可能举的平衡实例有： 光滑水平面上匀速滑动的物块； 沿斜面匀速下滑的木箱； 天花板上悬挂的吊灯； 上抛到最高点的物体； 一个物体拿在手中，在松手的瞬间 实例讨论 同学举的实例平衡中：前三种情况下，物体的加速度都等于零，而后两种情况下，物体的加速度都不等于零，而物体处于平衡状态的特征是a=O所以同学们所举的前三个例子都是物体处于平衡状态，而后两种不是平衡状态 4教师点拨对静止的理解 静止与速度v=O不是一回事。物体保持静止状态说明v=O，a=O两者同时成立,如果仅是v=0,a0，例如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止状态所以物体并非处于平衡态 总结并板书 (一)平衡状态 一个物体在共点力的作用下。如果保持静止或者做匀速直线运动。就说这个物体处于平衡状态 (1)几个力都作用在物体的同一点。或者它们的作用线相交于同一点这几个力叫共点力 实际问题中如果可以不考虑物体的大小和形状，而把物体当作一个质点时，作用在该物体上的力都可以看作共点力 (2)平衡状态的种类 静平衡：物体保持静止状态注意：物体做竖直上抛运动到最高点时，速度为零，只是变速运动的一个瞬间，不是平衡状态，因为它并不能一直保持速度为零静止状态 动平衡：物体保持匀速直线运动状态 (3)有时说“物体缓缓运动”即认为物体处于动平衡状态 (4)共点力作用下物体的平衡状态就是物体的加速度恒为零的状态 投影巩固练习题 下列物体中处于非平衡状态的是 A静止在粗糙斜面上的物体 B沿光滑斜面下滑的物体 C在平直路面上匀速行驶的汽车 D以恒定速率沿一圆周运行的人造卫星参考答案BD （二）共点力作用下物体的平衡条件(1)请同学分析刚才所举的例子中各物体的受力情况.要求：A口头表述（包括汽车匀速直线运动）BC：画出受力示意图（包括汽车匀速直线运动）结论物体在平衡时既可受两个力，又可受更多的力.(2)实例分析，理论推导.思路分析受力的合力.学生活动设计感性理解认识：F合=0独立理论推导投影过程：从平衡状态得：a=0又由牛顿第二定律得：F合=ma=0结论：平衡状态的条件为：F合=0(3)实验验证：演示实验：用弹簧秤先测演示物体的重量G再用两个弹簧秤向上成一角度提起演示物体，使其保持静止状态.读出弹簧秤的示数板画：物体的受力图示，根据力的平行四边形定则，求出合力.结果：在误差允许范围内，合力为零.分组实验：按已经准备分好的组（A、B、C搭配）分组进行，教师巡回指导.a.一个弹簧秤提起某物保持静止.a1受力分析a2 F合b.两个弹簧秤提起重物保持静止b1受力分析b2画出力的图示b3应用平行四边形定则求F合.抽查同学验证结果.请一A层次同学归纳所学知识及思路.强化训练下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是A.质点一定不受力的作用 B.质点一定没有加速度C.质点一定没有速度 D.质点一定保持静止学生活动设计讨论解答、提问（B层次）参考答案：B（三）.拓展（1）结合前面所学，思考：物体受两个共点力平衡时，这两个力是什么关系？是否学过？学生思考得：二力平衡.（2）静止的理解思考题：静止与v=0是一回事吗？试举例说明？与“保持”的理解类比.参考解答：保持静止：v=0,a=0v=0:可能a=0可能a0,例自由落体起始时刻.学生活动设计A讨论B、C独立思考（3）了解力的平衡.方法：同学阅读P71最后一段认识.（4）思考题：（A层次）试推导四个力，五个力、n个力（共点力）的平衡条件.（5）三个平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力的关系.方法：A、B讨论C独立思考结论抽查：F1、2与F3大小相等、方向相反，且在一条直线上.（四）.补充说明方法：教师介绍强调（1）物体做什么运动与我们选取的参考系密切相关，我们判定物体是不是处于平衡状态应选择惯性参考系，常用的惯性参考系是地球或相对地球静止或匀速直线运动的物体.（2）共点力平衡条件的深化F合=0（3）三力汇交原理若物体在三个非平行力作用下处于平衡状态，则这三个力必定共点共面，合力为零，称为三个共点力的平衡.强化训练投影如图所示，质量为m的物体沿倾角为的斜面匀速下滑，求物体与斜面间的动摩擦因数多大？分析关键词匀速（下滑）处于平衡状态，则所受合力为零.解：沿斜面和垂直斜面建立坐标系，受力分析得：在x轴上合力为零，有F-mgsin=0在y轴合力为零，有FN-mgcos=0又F=FN 所以=F/FN=tan说明该结果在很多时候对做题有用.课堂讨论 1谈一下静止与平衡状态I速度为零与静止的区别 2试从二力平衡条件及共点力的合成说明共点力作用下物体的平衡条件 3物体在共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时。这三个力的作用线是否一定交于一点? 学生活动 讨论并解答上述问题 教师点拨 1静止的物体一定平衡。但平衡的物体不一定静止 静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变，其加速度为零；而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个状态，加速度不为零 由此可见，静止的物体速度一定为零，但速度为零的物体不一定静止 因此，静止的物体一定处于平衡状态，但速度为零的物体不一定处于平衡状态 2如果物体在多个共点力Fl、F2Fn的作用下处于平衡状态,据共点力的合成法则,可将Fl、F2Fn用其合力F代替，则Fl与F就是一对平衡力，它们大小相等方向相反，合力为零，所以物体在多个共点力作用下的平衡条件是合力为零3物体在共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时，这三个力的作用线必相交于一点(简称三力汇交原理)，并且其中任一个力跟其余两个力的合力等值反向三、小结投影小结思考题1一个物体在共点力作用下，如果保持 或 ，则该物体处于平衡状态。2共点力作用下物体的平衡条件是：物体所受合外力 ，其数学表达式为F合= 或Fx合= ，Fy合= ，其中Fx合为物体在x轴方向上所受的合外力，Fy合为物体在y轴方向上所受的合外力。3 叫力的平衡若物体受到两个力的作用处于平衡状态，则这两个力 4若物体受到三个力的作用处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力 四、作业1.课后作业：P73（1）（A、B、C）2.预习第二节，完成相关题目（A、B）3.思考题：（A层次）如图所示，质量为m的物体C放在水平木板AB上，当以mg的水平力作用于C物体时，恰可使C匀速运动，现将木板一端抬高，当AB与水平成45时，求木板所受的摩擦力多大？参考答案：F=mg提示：匀速运动，符合共点力作用下的平衡特点.故F合=0所以mg=mg推得=当AB与水平成45时，mgsin45=mg判定此时已运动所以F=mgcos45=mg五、板书设计六、本节优化训练设计1.（1）下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态( )A.3 N,4 N,8 N B.3 N,5 N,1 NC.4 N,7 N,8 N D.7 N,9 N,6 N（2）用手施水平力将物体压在竖直墙壁上，在物体始终保持静止的情况下( )A.压力加大，物体受的静摩擦力也加大B.压力减小，物体受的静摩擦力也减小C.物体所受静摩擦力为定值，与压力大小无关D.不论物体的压力改变与否，它受到的静摩擦力总等于重力（3）如图所示，木块在水平桌面上，受水平力F1=10 N，F2=3 N而静止，当撤去F1后，木块仍静止，则此时木块受的摩擦力为A.0 B.水平向右，3 NC.水平向左，7 N D.水平向右，7 N2.（1）重300 N的木箱放在光滑的水平地面上，一个人用200 N的力F作用在木箱上，方向与水平方向成30斜向上，当木箱沿地面运动时，地面对木箱的支持力为_N.（2）质量相同的甲和乙叠放在水平面上，用力F拉乙，使甲、乙一起匀速运动，此时，设甲与乙之间的摩擦力为F1，乙与地之间的摩擦力为F2，则F1=_，F2=_.3.如图所示，当用大小为20 N，方向与水平成37的力F推物体时，恰能使重15 N的重物靠在墙上不下滑，问：（1）此时物体所受摩擦力是多大？（2）当推力方向不变，大小为22 N时，物体与墙之间的摩擦力是多少？（3）欲使物体与墙壁间不存在摩擦力，则推力大小应变为多大？参考答案1.（1）CD(2)CD 提示：本题中，物体始终保持静止，即是指物体一直处于平衡状态，则据共点力作用下物体的平衡条件有F合=0对物体受力分析，如右图可得F=FN，Ff=G（3）B 提示：静摩擦力始终等于使物体发生相对运动趋势的力.2.（1）200 N 提示：竖直方向上合力为零（2）F1=0 F2=F3.（1）3 N，沿墙向上 （2）1.8 N，沿墙向上 （3）25 N