2. 共点力平衡条件的应用教学设计实例

4.2 共点力平衡条件的应用（教案）

宜城二中 黄甜甜

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》是教科版第一册（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。教材列举了两个例题，

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：力的合成法、正交分解法等等）。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，而且又是首次接触正交分解法的应用，所以还不能很灵活地用。

二、教学目标

（一）学习目标

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）教学重点

①受力分析

②正交分解法

（3）教学难点

受力分析，正交分解法，共点力平衡条件的综合应用

三、教学媒体

多媒体课件、学案

四、教学过程

（一）复习巩固

1、物体处于 或者 状态叫做平衡状态。

2、在共点力作用下物体的平衡条件是 。

3、二力平衡的条件是 4、三力平衡的条件是 （二）新课教学

自主预习

（1）关于移动货物箱的疑问

如图4­2­1所示，货物箱处于平衡状态，G为货物箱重力，F为拉(推)力，N为地面对货物箱的支持力，f为摩擦力，地面与箱之间的动摩擦因数为μ。

学生独立思考，画出受力图，求解

图4­2­1

1．向前拉物箱时

水平方向上：Fcos θ＝f

竖直方向上：N＋Fsin_θ＝G

又由于f＝μN，可得：F＝2．向前推物箱时

水平方向上：Fcos θ＝f

竖直方向上：N＝Fsin θ＋G

又由于f＝μN

μG可得：F＝。

cos θ－μsin θ比较两次的计算结果可知推动货物箱时需要的力更大。

μG。

cos θ＋μsin θ出答案。

（2）如何选择绳子的粗细

如图4­2­2所示，用绳子把排球网架的直杆拉住，OA、OB两绳的拉力大小相同，夹角为60°。

学生分组讨论，解决问题。

图4­2­2

图4­2­3

O点受力示意图如图4­2­3所示(在左上方观察)，

沿x轴方向上：

FOAsin_30°＝FOBsin_30°。

沿y轴方向上：

FOAcos_30°＋FOBcos_30°＝FO_C。

所以FOC＝3FOA＝3FOB

如果绳能承受的拉力跟绳的横截面积成正比，那么OC绳的直径大约是OA(OB)绳的1.32倍才合理。

探究1：三1.

某公园要在儿童乐园中建一座滑梯，已知斜面与物体间滑动摩2擦因数μ= 0.75，g=10m/s,那么倾角θ至少要多少度儿童在斜面上才可以由静止开始滑下？ F合

精讲细练，提问学生。有学生演板力平解：当匀速下滑时，有：衡的tanf=0.75FN

FN

f θ

解题故：至少为37思路及方法

解得：=37θ

G 过程，指出学生演板过程中的不足。

2.

如图所示，悬臂梁AB一端插入墙中，其B端有一光滑的滑轮。一根轻绳的一端固定在竖直墙上，另一端绕过悬梁一端的定滑轮，并挂一个重10N的重物G，若悬梁AB保持水平且与细绳之间的夹角为30°，则当系统静止时，悬梁臂B端受到的作用力的大小为（

）

A、17.3N；

B、20N；

C、10N；

D、无法计算；

解析：

同一根绳上，拉力处处相等，TBC=TBD ，TBC、TBD的夹角为120°，设合力为F合，即

F合=TBC=TBD

，已知TBC=G=10N，即N=F合=10N,与水平方向成30°角。（说明：杆所受的力不一定沿杆的方向）

B

C

T

N

F合

TBD

3.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定．若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳是（ ）

A．必定是OA B．必定是OB C．必定是OC D．可能是OB，也可能是OC

解析：

以结点O为研究，在绳子均不被拉断时受力图如图．

根据平衡条件，结合力图可知：

FOA＞FOB，FOA＞FOC，

即OA绳受的拉力最大，而细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，则当物体质量逐渐增加时，OA绳最先被拉断．

探究2：多4.如图所示，倾角为θ的斜面体及其斜面上的物块静止在粗糙水平地面上．现用力F垂直作用在物块上，物块及斜面体均未被推动，则斜面体受到地面的静摩擦力大小为（ ）

A．0 B．Fcosθ

个共点力作用C. Fsinθ D．Ftanθ

解析：本题适合选用整体分析法，将斜面体和物块看做一个整体y 进行受力分析

对斜面体和物块整体分析如图：

下平根据平衡条件：衡条件的解题思路及方法

五、小结

fFXFsin

FN

Fx

f θ

Fy

G F x 1.

平衡状态：物体处于静止状态或匀速直线运动状态

2.

平衡条件是：合力为零，即F合=0 3.

解题方法

平衡问题

二力平衡

三力平衡

多力平衡

等大反向

合

成

法

正交分解

法