2. 共点力平衡条件的应用教学设计第一课时

专题一 力与物体的平衡 教案

淮口中学物理组 陈林

一．

专题要点

1.

重力

⑴产生：重力是由于地面上的物体受到地球的万有引力而产生的，但两者不等价，因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的向心力，而另一个分力即重力，如右图所示。

⑵大小：随地理位置的变化而变化。

在两极：G=F万

在赤道：G= F万-F向

一般情况下，在地表附近G=mg

⑶方向：竖直向下，并不指向地心。

2.

弹力

⑴产生条件：①接触②挤压③形变

⑵大小：弹簧弹力F=kx，其它的弹力利用牛顿定律和平衡条件求解。

⑶方向：压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体，若接触面是球面，则弹力的作用线一定过球心，绳的作用力一定沿绳，杆的作用力不一定沿杆。

＊提醒：绳只能产生拉力，杆既可以产生拉力，也可以产生支持力，在分析竖直平面内的圆周运动时应该注意两者的区别。

3.摩擦力

⑴产生条件：①接触且挤压②接触面粗糙③有相对运动或者相对运动趋势

⑵大小：滑动摩擦力fN,与接触面的面积无关，静摩擦力根据牛顿运动定律或平衡条件求解。

⑶方向：沿接触面的切线方向，并且与相对运动或相对运动趋势方向相反

4.电场力

⑴电场力的方向：正电荷受电场力的方向与场强方向一致，负电荷受电场力的方向与场强方向相反。

⑵电场力的大小：FqE，若为匀强电场，电场力则为恒力，若为非匀强电场，电场力将与位置有关。

5.安培力

⑴方向：用左手定则判定，F一定垂直于I、B，但I、B不一定垂直，I、B有任一量反向，F 也反向。

⑵大小：F安BIL

①此公式只适用于B和I互相垂直的情况，且L是导线的有效长度。

②当导线电流I与

B平行时，Fmin0。

6.洛伦兹力

⑴洛伦兹力的方向

①洛伦兹力的方向既与电荷的运动方向垂直，又与磁场方向垂直，所以洛伦兹力方向总是垂

直于运动电荷的速度方向和磁场方向所确定的平面。

②洛伦兹力方向总垂直于电荷运动方向，当电荷运动方向改变时，洛伦兹力的方向也发生改变。

③由于洛伦兹力的方向始终与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力对电荷永不做功。

⑵洛伦兹力的大小：F洛BqVsin

当90时，F洛BqV，此时电荷受到的洛伦兹力最大

当0或180时，F洛0，即电荷的运动方向与磁场方向平行时，不受洛伦兹力的作用。

当v0时，F洛0，说明磁场只对运动电荷产生力的作用。

7.力的合成与分解

由于力是矢量，因此可以用平行四边形定则进行合成与分解，常用正交分解法和力的合成法来分析平衡问题

8.共点力的平衡

⑴状态：静止或匀速运动

⑵F合=0 二．

考纲要求

考点

滑动摩擦、静摩擦、动摩擦因数

形变、弹性、胡克定律

矢量和标量

力的合成与分解

共点力的平衡

要求

Ⅰ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

考点解读

物体在共点力的作用下的平衡是静力学的基础。考题主要考察重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力作用下的共点力的平衡问题、共点力的合成与分解、物体（或带电体）平衡条件的应用；常用的方法有整体法与隔离法、正交分解法、解矢量三角形、相似三角形。题目一般是以一个选择题的形式考查受力分析或者把受力分析、力的合成与分解附在大题中出现。

000三．

教法指引

此专题复习时，可以先让学生完成相应的习题，在精心批阅之后以题目带动知识点，进行适当提炼讲解

根据我对学生的了解，发现很多同学的力学基础不是很好，尤其在重力场、电场、磁场都出现之后受力变得复杂，有同学甚至不能区分F电、F安、F洛、把几个力混为一谈，处理力的性质时难度更大，所以在讲解时层次应放的低一点，还是要以夯实基础为主。

四、知识网络

四．

典例精析

题型1.（受力分析问题）如图所示，物体A 靠在倾斜的墙面上，在与墙面和B垂直的力F作用下，A、B保持静止，试分析A、B两个物体的受力个数。

解析：B的受力简单一点，先取B为研究对象，若只受G与F作用，B物体不可能静止。因此

A对B有弹力与摩擦力，B物体共受四个力作用。

再取A为研究对象，受重力、B对A的弹力、B对A沿A向下的摩擦力、墙对A的弹力、墙对A沿墙向上的摩擦力，A物体共受五个力作用。此题也可以对AB整体分析推出墙对A对有弹力和向上的摩擦力（与分析B类似）。

规律总结：1.在分析两个以上相互作用物体的受力分析时，要整体法和隔离法相互结合。

2.确定摩擦力和弹力的方向时，通常根据物体所处的状态，采用“假设法”判断

3.当直接分析某一物体的受力不方面时，常通过转移研究对象，先分析与其相互作用的另一物体的受力，然后根据扭动第三定律分析该物体的受力，上例中就是先分析了B的受力，又分析A的受力。

题型2.（重力、弹力和摩擦力作用下的物体平衡问题）如图所示我国国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，一警卫人员为执行任务，必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行，他在向上爬的过程中

（

）

A．

屋顶对他的支持力变大

B．

屋顶对他的支持力变小

C．

屋顶对他的摩擦力变大

D．

屋顶对他的摩擦力变小

解析：缓慢爬行可以看成任意位置都处于平衡状态。对图示位置进行受力分析建立平衡方程

fmgsin,Nmgcos，向上爬时减小，所以f减小、N增大，AD对。

若警卫人员执完特殊任务后从屋顶A点开始加速下滑，则摩擦力、支持力又如何？

解析：这时fN,Nmgcos，向下滑时增大，N减小、f减小，BD对。

规律总结：1.本题考查了力学中的三种力及力的分解、物体平衡条件的应用。

2.审题时要注意“缓慢”的含义，受力分析时应该特别注意摩擦力的方向沿着接触面的切线方向。

3.要注意静摩擦力与滑动摩擦力的求解方法不同，当加速下滑时受到的是滑动摩擦力应该根据公式fN求解。

题型3.（连接体的平衡问题）如图所示，两光滑斜面的倾角分别为30和45,质量分别为2 m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦)，分别置于两个斜面上并由静止释放;若交换两滑块位置，再由静止释放，则在上述两种情形中正确的有（

）

(A)质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用

(B)质量为m的滑块均沿斜面向上运动

(C)绳对质量为m滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力

(D)系统在运动中机械能均守恒

解析：A选项中下滑力不是物体受到的一

个力，而是重力的分力

B选项中原来2mgsin30mgsin45，后来mgsin302mgsin45，两种情况下m均沿斜面上滑

C选项中作用力与反作用力应该大小相等

D选项中因为斜面光滑，只有重力做功机械能守恒。

此题选BD. 题型4.（弹簧连接体问题）如图，在一粗糙的水平面上有三个质量分别为m1、

m2

、m3的木块1、2和3，中间分别用一原长为L，劲度系数为k的轻弹簧连接起来，木块与地面间的动摩擦因数为。现用一水平力向右拉木块3，当木块一起匀速运动时，1和3两木块之间的距离是（不计木块宽度）（

）

0000A.Lm2gk

B.L(m1m2)gk

C.2L(2m1m2)gk

D.2L2(m12m2)g

k