2. 共点力平衡条件的应用教案板书设计

扬州大学附属中学

高一物理《必修1》教学设计

§4.2 共点力作用下平衡条件的应用

扬州大学附属中学 王君

一、教材与学情分析：

1.教材分析

（1）教学内容

《共点力平衡条件的应用》是教育科学出版社高中物理第一册（必修）第

四章第二节的内容。其主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件的应用。

（2）教材的地位与作用

本章是在前几章知识的基础上提出的物体运动的一种特殊状态—平衡态。要解决好共点力下物体的平衡问题，受力分析是基础，也是关键。课堂上，不仅要让学生加深对平衡条件的理解，更是要让他们学习和掌握解决共点力物体平衡问题的基本思路和方法（即：研究对象的确立，研究方法的选取）。因此，它对训练学生的思维能力有着十分重要的作用。

2.学情分析

高一学生学习了“受力分析”、“牛顿第二定律”等基础知识，已经具有一些分析简单物理问题的能力。在此基础上我们处理平衡问题，利用平衡条件来解题应该问题不大。但是，由于高一学生对受力分析理解不透彻，由于本节课重点是连接体的平衡，对于研究对象的确立学生可能会比较困难。

二、教学目标

1.知识与技能：

①能利用共点力物体的平衡条件解决平衡问题；

②通过解决平衡问题进一步理解共点力平衡状态；

③能够熟练地应用“力的合成法、分解法、正交分解法”等方法来解决实际的物理问题。

2.过程与方法：

①通过学案导学让学生自己探究共点力作用下物体平衡条件的应用思路和方法。

②通过经历完整的探究过程，培养学生灵活分析和解决问题的能力。

③通过学生间的交流和评价培养了学生合作学习的能力。

3．态度情感与价值观：

①通过处理平衡问题培养学生养成具体问题具体分析的科学思维方式。

②通过平衡问题让学生认识到平衡问题中的平衡美、对称美等美育教育。

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4.教学重点：

①受力分析

②研究对象的确定

③研究方法的选取

5、教学难点：

受力分析，研究对象的确定，共点力平衡条件的综合应用。

三、教学媒体：

多媒体课件、展示台、学案。

四、教学过程

教学环节

（时间）

教学内容与教师活动

（1）什么是平衡状态？

如果一个物体能够保持

静止或

匀速直线运动，我们就说该物体处于平衡状态。

(2)平衡状态的条件是什么？

a.物体所受各个力的合力等于零这就是物体在共点力这是平衡条件的坐标轴上，其平衡方程是Fx＝0 应用的

Fy＝0 复习导入第二课老师提问，(利用提时，采用

学生回忆复问)(约5b.它所受的某一个力与它所受的其它各力的合力的关提问的习回答。

分钟)

方式进系是: 行复***衡时：二力等大反向,作用在同一条直线上

引入，简单直接。

②三力平衡时：其中一个力与其它两个力的合力等大反作用下的平衡条件；如果把这些共点力分解在相互垂直向.（而且这三个力可以构成一个封闭的三角形）

③多力平衡时：其中一个力与其它所有力的合力等大反向.

（而且这多个力可以构成一个封闭的多边形）

学生活动

设计意图

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进行新课

新授1：内力与外力；整体法与隔离法。

（约20分钟）

一、平衡问题的解题思路和方法。

【例1】如图所示，在两块相同的竖直木板间，有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则左边木板对第一块砖，第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为：

（

）

A．4mg、2mg

B．2mg、0

B．C．2mg、mg

D．4mg、mg

〖解析过程〗

先对4块砖整体受力分析，受重力4mg和两侧木板对砖向上的静摩擦力2f，根据平衡条件，有：

2f=4mg；解得：f=2mg，即木板对砖的静摩擦力为2mg；再对砖1、2整体分析，受重力2mg，木板对其向上的静摩擦力，大小为f=2mg。根据平衡条件，正好平衡。故f32=0。根据牛顿第三定律：f23=0 答案：B．

知识链接：

1、外力：把几个物体视为一个整体，作为研究对象，这一整体之外的物体对整体的作用力称为外力。

2、内力：整体内部之间的相互作用力称为内力

3、整体法：把几个物体视为一个整体分析

4、隔离法：把研究对象从周围物体中隔离出来单独进行受力分析

【例2】用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来，如图所示，今对小球a持续施加一个向左偏下30°的恒力，并对小球b持续施加一个向右偏上30°的同样大小的恒力，最后达到平衡，表示平衡状态的图可能是

（

）

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⑴通过先思考，再叫个别学生回答解题思路，让学生初步感受研究对象确定（整体法与隔离法）。

⑵进一步熟悉受力分析的顺序

通过学生回答，由学生自己加以概括用整体法与隔离法的使用情况

训练学生的思维能力，提高学生的物理素质。

可以培养学生良好的思维品质。

提高学生的表达能力。

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〖解析过程〗

（方法一）用整体法求解

以a、b两球及连接a、b球间的绳为一系统，因为施加在a、b两球上的两个恒力F等值反向，所以这两个力的合力为零，整个系统处于静止状态。由于它们所受重力是竖直向下的，所以连接悬挂点及a球的那段绳也必然是竖直的，所以，四个图中只有A图正确。

（方法二）用隔离法求解

我们也可以用隔离法对a、b小球进行受力分析，也会得到同样的结论。以C图为例，列出两小球的水平平衡方程（β为上段绳与竖直方向夹角，α为下段绳子与水平方向夹角）：

学生总结并进行概括（整体法求外力，隔离法求内力）

①通过循序渐进分步让学生分析，可以优化学生的思维，让学生的思维变得有条理。

对a：F1cos30°=T1sinβ+T2·cosα

对b：F2cos30°=T2cosα

因为F1=F2,所以T1·sinβ=0

而T1≠0，所以β=0°，故只有A图正确.

答案：A

知识链接：

整体法求外力，隔离法求内力。即求外力时，选整体为研究对

象，求内力时，隔离某一物体为研究对象。

【例3】如图所示，质量为m的物体静止在质量为M的斜面上，

求地面对斜面的支持力与摩擦力的大小。

〖解析过程〗

物体静止在质量为M的斜面上时：系统受力平衡

水平方向：地面对斜面的摩擦力f=0

竖直方向：地面对斜面的支持力N=mg+Mg。

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【例4】如上图所示质量为m的物体在质量为M的斜面上，沿斜面匀速下滑，求地面对斜面的支持力与摩擦力的大小。

〖解析过程〗

物体沿斜面匀速下滑时：系统依然受力平衡

水平方向：地面对斜面的摩擦力f=0 竖直方向：地面对斜面的支持力N=mg+Mg。

【例5】如图所示，质量为m＝2kg的物体，置于质量为M＝10kg的斜面体上，现用一平行于斜面的力F＝20N推物体，使物体向上匀速运动，斜面体的倾角，始终保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力（取g10m/s）

2

〖解析过程〗

N(Mm)gFsin108N

fFcos16N

方法小结：

1、研究对象的确立：整体法求外力

2、受力分析后，物体受四个力作用：正交分解法

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①学生独立思考，画出物体的受力分析图。

②学生分组讨论用什么方法求解

③学生讨论如何建立坐标系？

④学生通过合作学习并

②通过学生的交流与讨论可以培养学生合作学习的能力。

③通过投影学生作业可以规范学生y N F f x mg 解题。

探究用正交

分解解题的

方法解题

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新授2：多个共点力下用平衡条件解动态平衡

（约10分钟）

本题是

动态平

衡问题，

是整体法和隔

〖解析过程〗

离法选以两环组成的整体，分析受力情况如图1所示．根据平衡条件

取研究得，N=2mg保持不变．再以Q环为研究对象，分析受

对象的学生独立思综合应用。对学考，讨论交生能力流。

要求较高。一题

多种方

法的讲

解可以训练学

生的思

维能力，

提高学力情况如图2所示（三个力合成法）。设细绳与OB杆间夹角

生的物

mg为α，由平衡条件得，细绳的拉力T

，

理素质。

cos

【例6】一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质均为m，两环间由一根质量可忽略不计、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡（如图所示）现将P环向左移动一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是：（

）

A．N不变，T变大

B．N不变，T变小

C．N变大，T变大

D．N变大，T变小

P环向左移一小段距离时，α减小，cosα变大，T变小。

答案：B

方法小结：

所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态。利用图解法解决此类问题的基本方法是：对研究对象在状在同一图中做出物体在若干状态下的平衡力图（力的平行四边形），再由动态的力平行四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况。

态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，

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学以致用：随堂反馈练习（约5分钟）

如图所示，质量为m的球用细绳挂在质量为M的木块下，木块独立完成，套在水平杆上，木块与杆间的动摩擦因数为，水平拉力F为多大时才能拉着球和木块一起做匀速运动，这时绳与水平方向投影讲解

的夹角多大？

对本节内容及探究思路进行小结，并对

小结（约5min）

学生活动进行评价。

知识应用作业布置: 与巩固

完成学案中的“课后练习”

五、板书设计：

共点力平衡条件的应用

一、研究对象的确定

、求外力整体法

1

、求内力隔离法

2

二、研究方法的选择

、三力平衡时用力的合成法、力的分解法

1

、多力平衡时用正交分解法。

2

三、解题步骤

、选择研究对象

1

、受力分析

2

、根据平衡条件列方程求解

3

六、教学反思：

归纳知学生共同参识、整理与、相互补思路、总充

结方法。

学生课后独巩固、落立完成

实

这节课是为了让学生学会应用整体法和隔离法解决平衡问题。我的教学思路是由易及难，逐步让学生体会整体法和隔离法的用法。对于较难的题目我也做了铺垫，帮助学生找到解题的突破口。

在今后的教学中教师的主导作用还应该加强。物理课堂不仅要闪耀着智慧的光辉，更要体现人性的魅力。那我们要充分地相信学生，把课堂放心地交给学生，让他们成为课堂的主人。

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