1. 共点力作用下物体的平衡教学设计及教案分析

§4.1 共点力作用下的平衡

学习目标

1.

理解什么是共点力，

2.

知道什么是平衡状态和平衡力，

3.

掌握共点力平衡的条件（重点）

4.

会应用共点力平衡条件解决有关平衡的问题（重点）

学习过程

一、课前准备

（预习教材共点力作用下的平衡，找出疑惑之处）

1.共点力：物体的运动形式多样，其中最简单的一种是一个物体相对于另一个物体______

的改变，这种运动称为机械运动。

2.

平衡状态：物体在共点力的作用下，物体保持

或

运动的状态. 二、新课导学

1、共点力：

2、共点力作用下物体的平衡状态

[问题设计]

桌子上放着的杯子、天花板上的吊灯、在平直铁轨上匀速行驶的火车中的乘客等都处于平衡状态，你能总结“平衡状态”的含义吗？

[要点提炼]

1．平衡状态：物体在共点力的作用下，保持

或

的状态．

2．.①从运动学的角度理解

平衡状态的物体处于静止或匀速直线运动状态，此种状态其加速度为零.即处于平衡状态的物体加速度为零，反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态. ②.从动力学的角度理解

处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态. 3．静态平衡与动态平衡

(1)静态平衡是处于静止状态的平衡，合力为零. (2)动态平衡是匀速直线运动状态的平衡，合力为零. 4．“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别，例如：竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间的速度为零，但这一状态不能“保持”，因而不属于平衡状态．

二、共点力作用下物体的平衡条件

[问题设计]

1．物体在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力存在什么关系？

答案

这两个

，作用在一条直线上，合力

．

2．二至三人合作，用三个测力计拉住小环O，使小环保持静止，如图1所示．记下三个测力计的拉力的方向及大小，用力的图示法在纸上表示出各个力．请先研究其中某两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出三个共点力平衡时满足的条件．

[要点提炼]

1．平衡条件

(1)F合＝

(或加速度a＝

)．

Fx合＝0(2)

Fy合＝0.

2．平衡条件的四个推论

(1)二力作用平衡时，二力

、

．

(2)三力作用平衡时，任意两力的合力与第三个力

、

．

(3)多力作用平衡时，任意一个力与其他所有力的合力

、

．

(4)物体处于平衡状态时，沿任意方向上分力之和

．

[延伸思考]

物体速度为0时，一定处于静止状态吗？

答案

不一定．静止状态是v＝0，a＝0，两者应同时成立．若v＝0，a≠0，如竖直上抛物体运动至最高点，则不是处于静止状态．

※

典型例题

一、对平衡状态的理解

例1

物体在共点力作用下，下列说法中正确的是(

) A．物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态

B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态

C．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态

D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态

二、共点力平衡条件的简单应用

例2

如图2所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变，其余三个力的大小和方向均不变，则此时物体所受到的合力大小为(

) F43F4A.

B.

C．F4

D.3F4

22三、利用正交分解法求解共点力的平衡问题

例3

拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图3所示)．设拖把头的质量为m，拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ.若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小．

例4如图4所示，质量为m的物体在恒力F作用下，沿水平天花板向右做匀速直线运动．力F与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g.则物体与天花板间的动摩擦因数μ＝________.

※

学习小结

①共点力

②平衡状态

③平衡条件及应用

※

当堂检测

1．(对平衡状态的理解)下列物体中处于平衡状态的是(

) 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．做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间

2. (共点力平衡条件的简单应用)人站在自动扶梯上随扶梯匀速上升，如图所示，下列说法正确的是(

) A．人所受合力方向同图中速度的方向

B．人在水平方向受到向右的摩擦力的作用

C．人只在竖直方向受力且合力为零

D．人在竖直方向所受合力不为零

3．(利用正交分解法处理共点力的平衡问题)如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力的大小为(

) A．Fsin θ

C．μ(Fsin θ＋mg)

B．Fcos θ

D．μ(mg－Fsin θ) 4．(利用正交分解法处理共点力的平衡问题)物体A在水平力F1＝400 N的作用下，沿倾角θ＝60°的斜面匀速下滑(如图7所示)．物体A受到的重力mg＝400 N，求物体A与斜面间的动摩擦因数μ