第四章　力與平衡第3節(jié)　共點(diǎn)力的平衡本節(jié)選自魯科版必修一第四章第三節(jié)，共點(diǎn)力的平衡是力學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，是貫穿動(dòng)力學(xué)、能量、動(dòng)量的核心知識(shí)。通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)既使學(xué)生加深對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的理解，也是為后面的學(xué)習(xí)做了鋪墊，起到承上啟下的作用。【物理觀念】能用共點(diǎn)力的平衡條件分析生產(chǎn)生活中的相關(guān)問題，解決一些相關(guān)的實(shí)際問題；具有與力平衡相關(guān)的初步的相互作用觀念。【科學(xué)思維】能運(yùn)用數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)、幾何關(guān)系等對(duì)力與平衡問題進(jìn)行分析和推理；能從不同的角度解決力與平衡問題。【科學(xué)探究】能通過圖形分析，尋找規(guī)律，形成初步的結(jié)論；能知道交流的重要性。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】能欣賞“力與平衡”之美，能做到實(shí)事求是，堅(jiān)持自己的觀點(diǎn)；能體會(huì)物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)生活得作用及意義。【教學(xué)重點(diǎn)】判斷物體是否處于平衡狀態(tài)及平衡狀態(tài)的條件。【教學(xué)難點(diǎn)】根據(jù)物體的平衡狀態(tài)選擇合適的方法解決實(shí)際問題。【導(dǎo)入新課】三幅平衡圖片引入本節(jié)主題-------共點(diǎn)力的平衡【新課講授】一、平衡狀態(tài)1、平衡狀態(tài)：物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)。思考一：勻速行駛的汽車，處于平衡狀態(tài)么？（得出v不變是平衡狀態(tài)）思考二：靜止在桌面上的物塊，處于平衡狀態(tài)么？（得出靜止即v=0是平衡狀態(tài)）思考三：放在光滑斜面上的小球初速度為0時(shí)，處于平衡狀態(tài)么？（v=0的小球不是平衡狀態(tài)）從這三個(gè)思考出發(fā)，幫助學(xué)生突破易錯(cuò)點(diǎn)“保持靜止和瞬時(shí)速度為0不同?。?/span>”2、平衡狀態(tài)的條件（根據(jù)實(shí)例，分析總結(jié)平衡條件）（1）物體受兩個(gè)共點(diǎn)力作用時(shí)的平衡條件  二力平衡的條件是：兩個(gè)力的大小相等、方向相反，并在同一直線上。                         即F合=0  （2）當(dāng)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力作用時(shí)，它的平衡條件又是什么呢? 三個(gè)共點(diǎn)力的平衡條件：F合=0結(jié)論：在共點(diǎn)力作用下，物體的平衡條件，在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力等于零。三、例題【例題1】用繩子將鳥籠掛在一根橫梁上，如圖所示。若鳥籠重19.6N，求繩子OA和OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力。（1）合成法以O點(diǎn)為研究對(duì)象，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，對(duì)O點(diǎn)受力分析。且由三角函數(shù)關(guān)系得所以，繩子OA對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是17.0N，方向沿繩由O指向A；OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是9.8N，方向沿繩由O指向B。（2）正交分解法以O點(diǎn)為研究對(duì)象，建立直角坐標(biāo)系，將O點(diǎn)受到的力正交分解，根據(jù)O點(diǎn)平衡，可得：所以，繩子OA對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是17.0N，方向沿繩由O指向A；OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是9.8N，方向沿繩由O指向B。【例題變式】若兩繩能承受的最大拉力相同，持續(xù)增大懸掛物的重力，哪段繩子最先被拉斷？   隨著G的增大，受拉力較大的OA段繩子先被拉斷。四、動(dòng)態(tài)平衡問題【例題2】沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個(gè)足球掛在A點(diǎn)，足球的質(zhì)量為m, 網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B, 懸繩與墻壁的夾角為α，求懸繩對(duì)球的拉力和墻壁對(duì)球的支持力。  解：對(duì)足球受力分析，由平衡條件得力的矢量三角形，如圖，解三角形得:         FA = ， FB = Gtanα    思考：網(wǎng)兜上面的繩子是長(zhǎng)點(diǎn)好還是短點(diǎn)好？（解析法）分析：網(wǎng)兜上的繩長(zhǎng)，影響α的大小，繩越短，α越大，由              FB = Gtanα，FA =  可知                                    FB越大，FA越大        所以，繩子越容易斷，墻和球之間的擠壓也越大，因此，繩子應(yīng)該長(zhǎng)點(diǎn)好。解析法總結(jié)：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,先畫出受力示意圖,再根據(jù)物體的平衡條件列式求解,得到因變量與自變量的一般函數(shù)表達(dá)式,最后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化。思考：還有什么辦法可以分析這個(gè)問題？（圖解法）圖解法總結(jié)：對(duì)研究對(duì)象在動(dòng)態(tài)變化過程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析,在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下所受的力的三角形或平行四邊形,由各邊的長(zhǎng)度變化及角度變化來確定力的大小及方向的變化。適用于圖解法題型特點(diǎn)：適用于三力平衡中：一個(gè)力恒定不變（大小、方向不變）；一個(gè)力大小不變，一個(gè)力可變。【跟蹤訓(xùn)練1】將一個(gè)質(zhì)量為4 kg的鉛球放在傾角為45°的斜面上，并用豎直擋板擋住，鉛球處于靜止?fàn)顟B(tài)(如圖)。逐漸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)擋板到水平位置的過程中，對(duì)斜面的壓力和對(duì)擋板的壓力怎么變化？    解：對(duì)擋板的壓力先減小后增大，最后等于重力，對(duì)斜面的壓力一直減小，最后為0。【例題三】半徑為 R 的球形物體固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑輪,滑輪到球面 B 的距離為 h ,輕繩的一端系一小球,靠放在半球上的 A 點(diǎn),另一端繞過定滑輪后用力拉住,使小球靜止,如圖所示,現(xiàn)緩慢地拉繩,在使小球由 A 到 B 的過程中,半球?qū)π∏虻闹С至?/span> N 和繩對(duì)小球的拉力 T 的大小變化的情況是 (       )A、N變大，T變小        B、N變小，T變大 C、N變小，T先變小后變大    D、N不變，T變小（相似三角形法）一個(gè)力恒定不變（大小、方向不變）；其他兩個(gè)力的方向均發(fā)生變化  故N不變，T減小    相似三角形法總結(jié)：先正確分析物體的受力，畫出受力分析圖，將三個(gè)力首尾相連構(gòu)成三角形，再尋找與力的三角形相似的幾何三角形，利用相似三角形的性質(zhì)，建立比例關(guān)系，把力的大小變化問題轉(zhuǎn)化為幾何三角形邊長(zhǎng)的大小變化問題進(jìn)行討論。適用于相似三角形法題型特點(diǎn)：適用于三力平衡中：一個(gè)力恒定不變（大小、方向不變）；其他兩個(gè)力的方向均發(fā)生變化。 三、課堂小結(jié)1、平衡狀態(tài)：物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)。2、多個(gè)共點(diǎn)力的平衡條件：F合=0   

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第3節(jié) 共點(diǎn)力的平衡

版本： 魯科版 (2019)

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