《共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用》導(dǎo)學(xué)案3

共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用【教學(xué)課題】共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能（ 1 ）知道什么是共點(diǎn)力，及在共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念。（ 2 ）理解物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。（ 3 ）知道我國(guó)古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就。（ 4 ）會(huì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。2、過(guò)程與方法（ 1 ）在對(duì)共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的探究中，感受等效、圖示、歸納推理等科學(xué)方法。（ 2 ）在共點(diǎn)力平衡條件的實(shí)驗(yàn)研究中，感受猜想、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、分析歸納結(jié)論的科學(xué)探究方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（ 1 ）在共同的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，體驗(yàn)合作，樂(lè)于合作。（ 2 ）通過(guò)了解張衡的相關(guān)科學(xué)成就，激發(fā)愛(ài)國(guó)主義情感和對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)?！菊n前預(yù)習(xí)】了解運(yùn)動(dòng)和靜止的概念?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。難點(diǎn)：共點(diǎn)力平衡條件的探究過(guò)程。【教學(xué)內(nèi)容】突破思路本節(jié)教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題：（ 1 ）物體處于平衡狀態(tài)，或者靜止或者是勻速直線運(yùn)動(dòng)，反過(guò)來(lái)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)， 物體就是處于平衡狀態(tài)， 平衡狀態(tài)滿足的條件是合外力為零 即無(wú)論哪個(gè)方向上的合力都是零2）有關(guān)研究對(duì)象的選?。喝魡?wèn)題中只有一個(gè)物體，一個(gè)過(guò)程，研究對(duì)象沒(méi)有選擇余地，也就是研究這個(gè)物體和這個(gè)過(guò)程若問(wèn)題中是一個(gè)連接體，又有多個(gè)過(guò)程， 首先研究誰(shuí)，再研究誰(shuí)； 是研究一個(gè)物體為好還是研究多個(gè)物體為好， 這在審題中需要認(rèn)真思考 總的原則：首先被研究的應(yīng)該是受力最簡(jiǎn)、 已知量足夠多的， 這樣通過(guò)研究后又可將研究結(jié)果作為一個(gè)已知條件，為下一次研究創(chuàng)造條件（ 3 ）正交分解求解平衡體，建立坐標(biāo)軸的原則讓盡可能多的力在坐標(biāo)軸上；被分解的力盡可能是已知力， 不宜分解待求力 因一個(gè)待求力分解變成兩個(gè)待求力， 給求解帶來(lái)很多不便（ 4 ）平衡分為靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡靜態(tài)平衡是指物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)態(tài)平衡指物體勻速運(yùn)動(dòng)，也可指在某方向上處于平衡狀態(tài)規(guī)律總結(jié)規(guī)律：共點(diǎn)力平衡條件知識(shí)：共點(diǎn)力作用下平衡的應(yīng)用方法：用平衡條件解題的常用方法：（ 1 ）力的三角形法物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形， 反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零（ 2 ）力的合成法物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合成必跟第三個(gè)力等大反向，可利用平行四邊形定則來(lái)求解（ 3 ） 正交分解法建立合適的坐標(biāo)軸，使更多的力在坐標(biāo)軸上，將不在坐標(biāo)軸上的力分解，根據(jù)物體處于平衡，列出 x 、 y 軸上的平衡方程來(lái)求解合作討論將兩腳左右分開(kāi)，使兩足間的距離約為 30cm 左右你能從雙腳站立不變姿勢(shì)地改為單足站立嗎?試一試，并說(shuō)明可能或不可能的原因仔細(xì)體驗(yàn)一下，你是如何從雙足站立而變?yōu)閱巫阏玖⒌??我的思路： 若保持雙腳站立的姿勢(shì)不變改為單足站立，是不可能的因?yàn)閮赡_左右分開(kāi)，使兩足間的距離約為30cm 左右，人體的重心和人體在同一個(gè)豎直面上，重心的作用線大致落在兩足中間 假設(shè)單足站立能夠平衡， 重心的作用線就轉(zhuǎn)移到一只腳上， 在保持姿勢(shì)不變的情況下，是無(wú)法做到的 從雙足站立而變?yōu)閱巫阏玖⒌模?身體應(yīng)逐漸傾斜， 將重心轉(zhuǎn)移到一只腳上思維過(guò)程平衡問(wèn)題的整體法和隔離法(1)整體法”：把整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)研究對(duì)象來(lái)分析(即當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來(lái)考慮).(2)隔離法”：把系統(tǒng)中各個(gè)部分(或某一部分)隔離作為一個(gè)單獨(dú)的研究對(duì)象來(lái)分析.用平衡條件解題的常用方法：(1)力的三角形法.物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭 頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形，反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零.(2)力的合成法.物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合成必跟第三個(gè)力等大 反向，可利用平行四邊形定則來(lái)求解.(3)正交分解法.建立合適的坐標(biāo)軸，使更多的力在坐標(biāo)軸上，將不在坐標(biāo)軸上的力分解， 根據(jù)物體處于平衡，列出 x、y軸上的平衡方程來(lái)求解.【隨堂練習(xí)】1.粗糙的水平面上疊放著物體 A和B, A和B間的接觸面也是粗糙的， A和B間最大靜摩 擦力為3N, A與地面間的最大靜摩擦力為 4N,同時(shí)有F=1N的兩個(gè)力分別作用于物體 A和B上，則B對(duì)A的摩擦力大小為()A. 1NB. 3NC. 6ND. 2NA " , F圖5 26解析：由于外力小于 A和B間最大靜摩擦力以及 A與地面間的最大靜摩擦力，所以B對(duì)A的摩擦力是靜摩擦力，應(yīng)該與外力等大反向.答案：A2.如圖5-27所示，3根質(zhì)量和形狀都相同的光滑圓柱體，它們的重心位置不同，擱在兩墻上，重心的位置分別是力，則()A . FN1 < Fn2 V Fn3C. Fni= Fn2 = Fn3Fn3分別為圓柱體對(duì)墻的壓圖 5-271、2、3標(biāo)出的位置，設(shè) FnFn2、B. FN1 > F n2 > F n3D. Fn1= Fn2< Fn3解析：如果以圓柱體為研究對(duì)象，所受彈力的方向不變，都是垂直于接觸面過(guò)球心的，根據(jù)對(duì)稱性，這兩個(gè)接觸面的彈力應(yīng)該一樣大小.由于重心位置不同，所以重力的作用點(diǎn)不同，但物體都是在重力和兩個(gè)彈力的作用處于平衡，所以可得出不管重心位置在哪，彈力的大小都應(yīng)該一樣.答案：C3.質(zhì)量為2kg的物體，受到一個(gè)平行于斜面向上、大小為7N的拉力F而靜止在傾角為37°的斜面上，若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,則物體受到的摩擦力是（）A. 5NB. 6. 4NC. 8ND. 12N解析：由于物體是靜止的， 所以靜摩擦力的大小應(yīng)該等于mgsin37 - F = 20X0.67= 5N .還可知靜摩擦力的方向應(yīng)沿斜面向上.答案：A【課外拓展】物體受到的拉力F與地面對(duì)物體的摩擦力的合力是（1.如圖5 28所示，物體受到與水平方向成30。角的拉力F作用向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則B.向上偏右A.向上偏左C.豎直向上D,豎直向下圖解析：由于物體作向左的勻速運(yùn)動(dòng)，所以如果將力F分解到水平和豎直方向上，水平方向的分力Fi與摩擦力等大反向，只剩下豎直向上的分力F2,所以拉力F與摩擦力的合力是豎直向上的.本題也可將物體所受的彈力與重力等效為一個(gè)豎直向下的力,這樣物體就受到三個(gè)力的作用，拉力 F與摩擦力的合力應(yīng)該與第三個(gè)力等大反向.答案：C2.如圖5-29所示，位于斜面上的物塊在沿斜面向上的力的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面作用于物塊的靜摩擦力（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%摩擦力就為零；如果 F>mgsin a,摩擦力的方向應(yīng)沿斜面向下；Fvmgsina,摩擦力的方向應(yīng)沿斜面向上；如果 mgsin a= 2F,此時(shí)的摩擦力沿斜面向上等于力F的大小.3 .如圖5 30所示，人站在岸上通過(guò)定滑輪用繩牽引小船，若水的阻力恒定不變，則船在勻速靠岸的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（)G圖5 30A .繩的拉力保持不變B.繩的拉力不斷變大C.船受到的浮力保持不變D.船受到的浮力不斷減小解析：由于船是勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)船進(jìn)行受力分析，設(shè)繩子的拉力為了，繩子與水平方向的夾角為aF為船受的浮力，由于船是勻速運(yùn)動(dòng)，所以Tcos9= f, Tsin 0+ F=G,由于。在變大,阻力f不變，所以繩子的拉力不斷變大，浮力不斷減小.答案：BD圖 5314 .如圖5 31所示，質(zhì)量為m的光滑球放在水平面 AB上，并與AC接觸，則球?qū)B面的 壓力大小為 ,對(duì)AC面的壓力大小為 .解析：由于光滑的球處于平衡狀態(tài)， 所以只受重力和 AB面對(duì)其的彈力，而AC面沒(méi)有彈力， 如果有彈力，球?qū)⒉粫?huì)是靜止的.所以 AB面對(duì)其彈力大小為 mg,即球?qū)B面的壓力為 mg.答案：mg 05 .物體靜止于傾角為 a的斜面上，當(dāng)斜面傾角a變小時(shí)，物體受到的支持力變 （填 大”或刃、”），靜摩擦力變 （填 大”或小”）.解析：支持力的大小為 N = mgcos a,靜摩擦力的大小為f= mgsin a,所以當(dāng)a變小時(shí)，支持 力變大，靜摩擦力變小.答案：大小