人教版（2019）高中物理必修一3.5《共點(diǎn)力的平衡》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)過程1.新課導(dǎo)入受力分析是物理科目整個(gè)高中階段最重要也是最難的知識點(diǎn)之一，高中階段大部分知識點(diǎn)對應(yīng)得題型都首先要受力分析，即便是電學(xué)部分。所以掌握受力分析學(xué)好高中物理的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。2.講授新知1)        受力分析基礎(chǔ)在本章節(jié)的受力分析問題，一般都是在受平衡力的前提條件下，分析物體所受到的力，然后進(jìn)行相應(yīng)求解。通常我們需要分析的是：①     物體受到了哪些力（力的個(gè)數(shù)）②     每個(gè)力的方向往哪邊（力的方向）③     再使用力的合成和分解的相關(guān)知識點(diǎn)來求解相對應(yīng)力的大小（力的大?。?/span>在受力分析的過程中，遵循的一般順序?yàn)椋褐亓?/span>彈力摩擦力其它力例.下列物體的受力分析，錯(cuò)誤的是（　?。?/span>A． 放在水平面上的木塊  B． 掛在天花板上的小球C． 靜止在斜面上的木塊  D． 被細(xì)線拉住的氫氣球       A圖 B圖 C圖 D圖答案：C。解析： C選項(xiàng)，靜止在斜面上的木塊，沒有受到沿斜面向下的力F，木塊有向下滑動的趨勢是由于重力產(chǎn)生的，實(shí)際上向下的下滑力F是不存在的。故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，其他選項(xiàng)都是正確的，本題選擇錯(cuò)誤的，故選擇C選項(xiàng)。2)        受力分析---整體法和隔離法整體法和隔離法使用的時(shí)候一般對應(yīng)著多個(gè)物體的受力分析，換言之，整體法和隔離法在多個(gè)物體受平衡力時(shí)是非常好用的。?         使用條件：兩（多）個(gè)物體加速度a相同（包括方向）?         注：兩個(gè)物體加速度都為0也適用。?         使用技巧：整體法求加速度a，隔離法求相互作用力 例.如圖所示，A、B靜止疊放在水平地面上，則地面受到的壓力等于（　?。?/span>A．A的重力  B．B的重力C．A和B的重力之和  D．無法求解答案：C解析：AB都靜止，加速度都為0，滿足整體法和隔離法的使用條件。將AB看作一個(gè)整體，如右圖所示，則它受到重力和支持力的作用，二力平衡，所以地面的支持力等于AB的總重力，根據(jù)牛頓第三定律，地面受到的壓力等于AB的重力之和。故選C選項(xiàng)。例.（多選）物體b在力F作用下將物體a壓向光滑的豎直墻壁，如圖，此時(shí)a處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是（　　）A．F增大時(shí)，a受的摩擦力大小不變B．F增大時(shí)，a受的摩擦力增大C．F減小時(shí)，a一定處于靜止?fàn)顟B(tài)D．地面對b的支持力等于ab重力之和     答案：AD解析：ab都靜止，加速度都為0，滿足整體法和隔離法的使用條件。將ab看作一個(gè)整體，如右圖所示，豎直方向受到重力和支持力的作用，二力平衡，所以地面對b的支持力等于ab的總重力，D選項(xiàng)正確。對a使用隔離法，a豎直方向受到重力和b對a的靜摩擦力作用，F增大，a受到的靜摩擦力大小不變，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；F減小a可能會發(fā)生滑動，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。選AD。 例.質(zhì)量分別為2m和3m的A、B兩個(gè)物體，用兩塊相同的木板夾在中間，兩個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，若物體和木板表面的粗糙程度都相同，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．A物體給B物體向上的摩擦力B．A物體給B物體向下的摩擦力C．A、B兩個(gè)物體之間無摩擦力D．A物體對木板摩擦力為2mg答案：A解析：AB都靜止，加速度都為0，滿足整體法和隔離法的使用條件。將AB看作一個(gè)整體，如右圖所示，豎直方向受到重力和兩個(gè)摩擦力的作用，3力平衡，因?yàn)榇植诔潭认嗤?/span> 與是完全等價(jià)的兩個(gè)力，即=2.5mg，所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤; 對B使用隔離法，B豎直方向受到重力3mg和板對B向上的靜摩擦力2.5mg作用,這兩個(gè)力不能平衡，所以A給B一個(gè)向上的摩擦力，大小為0.5mg。選A。  3)        受力分析之矢量三角形若一個(gè)物體在3個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)，那么可以通過力（矢量）的平移構(gòu)造出如此的一個(gè)矢量三角形，這樣一個(gè)矢量三角形代表物體所受合力為0，即為受平衡力4)        受力分析之動態(tài)平衡動態(tài)平衡問題是受力分析問題里面比較難的一個(gè)專題，在近些年間時(shí)常出現(xiàn)在高考當(dāng)中，是高考的一個(gè)熱門考點(diǎn)。動態(tài)問題中一般涉及到一個(gè)支持面的緩慢平動或轉(zhuǎn)動，在高中階段，緩慢的意思就是運(yùn)動得足夠慢，速度可以忽略不計(jì)，由此可始終將研究對象視為受平衡力。在動態(tài)平衡的問題中，因?yàn)槭冀K將研究對象視為受平衡力，所以研究對象在任意位置受到的3個(gè)力都可以通過平移構(gòu)造出如圖這樣彼此首尾相連的閉合矢量三角形。在這個(gè)矢量三角形中，邊的方向代表對應(yīng)力的方向，邊的長度代表對應(yīng)力的大小，那么我們就可以根據(jù)矢量三角形邊的變化來判斷對應(yīng)力的變化。動態(tài)平衡的特點(diǎn)：①       有一個(gè)恒力（這個(gè)力一般為重力）②       另有一個(gè)力方向恒定。注：兩個(gè)條件要同時(shí)滿足         例.如圖所示，一個(gè)光滑的圓球，放在傾角為的固定斜面上，用一豎直擋板擋住，處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)緩慢的讓豎直擋板順時(shí)針轉(zhuǎn)動到水平方向。設(shè)斜面對球的作用力為，擋板對球的作用力為，在此過程中（　?。?/span>A．減小，先減小再增大 B．先減小再增大，減小C．減小，減小 D．增大，增大答案：A解析：對光滑球進(jìn)行受力分析，如圖所示光滑球受到重力，斜面的支持力和擋板的支持力，由平衡條件可知，和的合力與大小相等，方向相反，根據(jù)力的合成圖可知，緩慢讓豎直擋板順時(shí)針轉(zhuǎn)動到水平方向的過程中，逐漸減小，先減小后增大，當(dāng)和垂直時(shí)，最小，A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。 例.（多選）半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎向擋板MN，在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示是這個(gè)裝置的截面圖，若用外力使MN保持豎直且緩慢地向右移動，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，在此過程中，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．Q所受的合力逐漸增大   B．MN對Q的彈力逐漸增大C．地面對P的摩擦力逐漸增大  D．P、Q間的彈力先減小后增大    答案：BC解析：A．物體Q始終處于平衡狀態(tài)，所受合力為零，大小不變，故A錯(cuò)誤；BD．對Q進(jìn)行受力分析物體Q受到MN的彈力、物體P對Q的彈力，物體Q的重力G1，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件得，當(dāng)擋板MN保持豎直緩慢向右移動時(shí)，增大，所以MN對Q的彈力逐漸增大，物體P對Q的彈力增大，B正確，D錯(cuò)誤；C．又因在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止，把P、Q看成整體受力分析，受重力、地面的支持力、地面的摩擦力和MN的支持力，如圖根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件：，，所以地面對P的摩擦力逐漸增大，故C正確。故選BC。     5)        受力分析之相似三角形相似三角形是受力分析問題里面比較抽象的一個(gè)專題，并且它對應(yīng)的題型沒有什么特定的特點(diǎn)，依靠我們?nèi)ふ覙?gòu)造其中的相似關(guān)系，然后求解。相似三角形也是矢量三角形的一個(gè)應(yīng)用。這種題型可以出得比較簡單，能一眼看出其中相似關(guān)系，有時(shí)又會需要多次分析，人為構(gòu)造找出其中的相似關(guān)系。例.(多選)如圖所示，輕繩與輕桿的質(zhì)量均可忽略，輕桿端用鉸鏈固定，滑輪在點(diǎn)正上方（滑輪大小及摩擦均可不計(jì)），端懸掛一重物。現(xiàn)將輕繩的一端拴在桿的端，繞過定滑輪后在另一端用拉力將端緩慢上拉，在桿達(dá)到豎直前的過程中（　?。?/span>A．桿受力大小不變  B．拉力一直減小C．桿受力一直減小  D．拉力先減小后增大答案:AB解析：力平移構(gòu)成的矢量三角形和三角形AOB相似，則：= = ，因?yàn)橹匚锏闹亓?/span>G是個(gè)常數(shù)，AO是定長，則： = 常數(shù)，在上拉過程中：BO減小，則繩子的拉力F減小，AB也是定長，則的大小不變。故選AB。 例.（多選）如圖所示，僅上表面光滑的半球形物體放在粗糙水平面上，光滑小環(huán)D固定在半球形物體球心O的正上方，輕質(zhì)彈簧一端用輕質(zhì)細(xì)繩固定在A點(diǎn)，另一端用輕質(zhì)細(xì)繩穿過小環(huán)D與放在半球形物體上的小球P相連，DA水平?，F(xiàn)將細(xì)繩固定點(diǎn)A向右緩慢平移的過程中（小球P未到達(dá)半球最高點(diǎn)前且半球體始終不動），下列說法正確的是（　?。?/span>A．彈簧變長                  B．小球?qū)Π肭虻膲毫Σ蛔?/span>C．地面對半球體的摩擦力減小  D．地面對半球體的支持力減小解析：力平移構(gòu)成的矢量三角形，連接PO，則矢量三角形和三角形OPD相似，所以：= = ，因?yàn)橹匚锏闹亓?/span>G是個(gè)常數(shù)，OD是定長，則： = 常數(shù)，在上拉過程中：PD減小，則繩子的拉力F減小，彈簧變短，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。PO也是定長，則的大小不變，它對半球產(chǎn)生的水平方向推力減小，摩擦力減小。故選擇B選項(xiàng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。故選擇B選項(xiàng)。6)        受力分析之死桿和活桿問題?            活桿：桿可以繞著支點(diǎn)上下轉(zhuǎn)動（如圖甲）。活桿只能提供或者受到沿著桿方向的力。?            死桿：也就是固定桿（如圖乙），它是被固定在一個(gè)面的，不能發(fā)生運(yùn)動。在高中階段我們一般認(rèn)為這種桿是剛性桿，也就是不考慮它發(fā)生形變，所以死桿可以提供或者受到任意方向的力。例.（多選）甲圖中， 輕桿AB一端與墻上的光滑的鉸鏈連接，另一端用輕繩系住，繩、桿之間夾角為30°，在B點(diǎn)下方懸掛質(zhì)量為m的重物。乙圖中，輕桿CD一端插入墻內(nèi)，另一端裝有小滑輪，現(xiàn)用輕繩繞過滑輪掛住質(zhì)量為m的重物，繩、桿之間夾角也為30°。甲、乙中桿都垂直于墻，兩圖中重物都靜止，則下列說法中正確的是（　　）A．與輕桿AB連接的鉸鏈?zhǔn)艿綏U的彈力大小為B．輕桿CD上的小滑輪受到桿的彈力大小為mgC．兩根桿中彈力方向均沿桿方向D．若甲、乙中輕繩能承受最大拉力相同，則物體加重時(shí)，乙中輕繩更容易斷裂      解析：甲圖中，是一個(gè)典型的活桿，活桿提供的力一定沿著桿的方向，取B點(diǎn)為研究對象有：根據(jù)三角函數(shù)易得：F=，T=2mg;乙圖中，是一個(gè)典型的死桿，并且桿上有一定滑輪，則T=mg。T與mg的夾角為120°，它們的合力大小為mg，方向在它們角平分線上，所以滑輪提供的力和它們的合力等大反向。故AB正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)甲繩子力大，更容易斷。選擇AB選項(xiàng)。   課后作業(yè)配套練習(xí)板書設(shè)計(jì) 教學(xué)反思        

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高中物理人教版 (2019)必修 第一冊電子課本

5 共點(diǎn)力的平衡

版本： 人教版 (2019)

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