《共点力平衡条件的应用》导学案3 (2)

共点力平衡条件的应用共点力平衡条件的应用 教学课题教学课题 共点力平衡条件的应用 教学目标教学目标 1 知识与技能 1 知道什么是共点力 及在共点力作用下物体平衡的概念 2 理解物体在共点力作用下的平衡条件 3 知道我国古代科学家张衡的相关科学成就 4 会应用实验研究物体在共点力作用下的平衡条件 2 过程与方法 1 在对共点力平衡问题的探究中 感受等效 图示 归纳推理等科学方法 2 在共点力平衡条件的实验研究中 感受猜想 方案设计 实验探究 分析归纳结论的 科学探究方法 3 情感 态度与价值观 1 在共同的实验探究过程中 体验合作 乐于合作 2 通过了解张衡的相关科学成就 激发爱国主义情感和对科学的热爱 课前预习课前预习 了解运动和静止的概念 教学重难点教学重难点 重点 共点力作用下物体的平衡条件 难点 共点力平衡条件的探究过程 教学内容教学内容 突破思路 本节教学中应注意的问题 1 物体处于平衡状态 或者静止或者是匀速直线运动 反过来物体处于静止或匀速直线 运动 物体就是处于平衡状态 平衡状态满足的条件是合外力为零 即无论哪个方向上的 合力都是零 2 有关研究对象的选取 若问题中只有一个物体 一个过程 研究对象没有选择余地 也就是研究这个物体和这个过程 若问题中是一个连接体 又有多个过程 首先研究谁 再研究谁 是研究一个物体为好还是研究多个物体为好 这在审题中需要认真思考 总的 原则 首先被研究的应该是受力最简 已知量足够多的 这样通过研究后又可将研究结果 作为一个已知条件 为下一次研究创造条件 3 正交分解求解平衡体 建立坐标轴的原则让尽可能多的力在坐标轴上 被分解的力尽 可能是已知力 不宜分解待求力 因一个待求力分解变成两个待求力 给求解带来很多不 便 4 平衡分为静态平衡和动态平衡 静态平衡是指物体处于静止状态 动态平衡指物体匀 速运动 也可指在某方向上处于平衡状态 规律总结 规律 共点力平衡条件 知识 共点力作用下平衡的应用 方法 用平衡条件解题的常用方法 1 力的三角形法 物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时 这三个力的矢量箭 头首尾相接 构成一个矢量三角形 反之 若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形 则这三个力的合力必为零 2 力的合成法 物体受三个力作用而平衡时 其中任意两个力的合成必跟第三个力等大 反向 可利用平行四边形定则来求解 3 正交分解法 建立合适的坐标轴 使更多的力在坐标轴上 将不在坐标轴上的力分解 根据物体处于平衡 列出 x y 轴上的平衡方程来求解 合作讨论 将两脚左右分开 使两足间的距离约为 30cm 左右 你能从双脚站立不变姿势地改为单足 站立吗 试一试 并说明可能或不可能的原因 仔细体验一下 你是如何从双足站立而变为 单足站立的 我的思路 若保持双脚站立的姿势不变改为单足站立 是不可能的 因为两脚左右分开 使两足间的距离约为 30cm 左右 人体的重心和人体在同一个竖直面上 重心的作用线大 致落在两足中间 假设单足站立能够平衡 重心的作用线就转移到一只脚上 在保持姿势 不变的情况下 是无法做到的 从双足站立而变为单足站立的 身体应逐渐倾斜 将重心 转移到一只脚上 思维过程 平衡问题的整体法和隔离法 1 整体法 把整个系统作为一个研究对象来分析 即当作一个质点来考虑 2 隔离法 把系统中各个部分 或某一部分 隔离作为一个单独的研究对象来分析 用平衡条件解题的常用方法 1 力的三角形法 物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时 这三个力的矢量箭 头首尾相接 构成一个矢量三角形 反之 若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形 则这三个力的合力必为零 2 力的合成法 物体受三个力作用而平衡时 其中任意两个力的合成必跟第三个力等大 反向 可利用平行四边形定则来求解 3 正交分解法 建立合适的坐标轴 使更多的力在坐标轴上 将不在坐标轴上的力分解 根据物体处于平衡 列出 x y 轴上的平衡方程来求解 随堂练习随堂练习 1 粗糙的水平面上叠放着物体 A 和 B A 和 B 间的接触面也是粗糙的 A 和 B 间最大静摩 擦力为 3N A 与地面间的最大静摩擦力为 4N 同时有 F 1N 的两个力分别作用于物体 A 和 B 上 则 B 对 A 的摩擦力大小为 A 1N B 3N C 6N D 2N 图 5 26 解析 解析 由于外力小于 A 和 B 间最大静摩擦力以及 A 与地面间的最大静摩擦力 所以 B 对 A 的摩擦力是静摩擦力 应该与外力等大反向 答案 答案 A 2 如图 5 27 所示 3 根质量和形状都相同的光滑圆柱体 它们的重心位置不同 搁在两 墙上 重心的位置分别是 1 2 3 标出的位置 设 1 N F 2 N F 3 N F分别为圆柱体对墙的 压力 则 A 1 N F 2 N F 3 N F B 1 N F 2 N F 3 N F C 1 N F 2 N F 3 N F D 1 N F 2 N F 3 N F 图 5 27 解析 解析 如果以圆柱体为研究对象 所受弹力的方向不变 都是垂直于接触面过球心的 根 据对称性 这两个接触面的弹力应该一样大小 由于重心位置不同 所以重力的作用点不 同 但物体都是在重力和两个弹力的作用处于平衡 所以可得出不管重心位置在哪 弹力 的大小都应该一样 答案 答案 C 3 质量为 2kg 的物体 受到一个平行于斜面向上 大小为 7N 的拉力 F 而静止在倾角为 37 的斜面上 若斜面与物体间的动摩擦因数为 0 4 则物体受到的摩擦力是 A 5N B 6 4N C 8N D 12N 解析 解析 由于物体是静止的 所以静摩擦力的大小应该等于 mgsin37 F 20 0 6 7 5N 还可知静摩擦力的方向应沿斜面向上 答案 答案 A 课外拓展课外拓展 1 如图 5 28 所示 物体受到与水平方向成 30 角的拉力 F 作用向左做匀速直线运动 则 物体受到的拉力 F 与地面对物体的摩擦力的合力是 A 向上偏左 B 向上偏右 C 竖直向上 D 竖直向下图 图 5 28 解析 解析 由于物体作向左的匀速运动 所以如果将力 F 分解到水平和竖直方向上 水平方向 的分力 F1与摩擦力等大反向 只剩下竖直向上的分力 F2 所以拉力 F 与摩擦力的合力是 竖直向上的 本题也可将物体所受的弹力与重力等效为一个竖直向下的力 这样物体就受 到三个力的作用 拉力 F 与摩擦力的合力应该与第三个力等大反向 答案 答案 C 2 如图 5 29 所示 位于斜面上的物块在沿斜面向上的力的作用下 处于静止状态 则斜 面作用于物块的静摩擦力 A 方向可能沿斜面向上 B 方向可能沿斜面向下 C 大小可能等于零 D 大小可能等于 F 图 5 29 解析 解析 由于不知道力 F 的大小 所以摩擦力的方向 A B 都有可能 如果 F mgsin 摩 擦力就为零 如果 F mgsin 摩擦力的方向应沿斜面向下 F mgsin 摩擦力的方向应 沿斜面向上 如果 mgsin 2F 此时的摩擦力沿斜面向上等于力 F 的大小 答案 答案 ABCD 3 如图 5 30 所示 人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船 若水的阻力恒定不变 则船在 匀速靠岸的过程中 下列说法正确的是 图 5 30 A 绳的拉力保持不变 B 绳的拉力不断变大 C 船受到的浮力保持不变 D 船受到的浮力不断减小 解析 解析 由于船是匀速运动 对船进行受力分析 设绳子的拉力为了 绳子与水平方向的夹 角为 F 为船受的浮力 由于船是匀速运动 所以 Tcos f Tsin F G 由于 在变 大 阻力 f 不变 所以绳子的拉力不断变大 浮力不断减小 答案 答案 BD 4 如图 5 31 所示 质量为 m 的光滑球放在水平面 AB 上 并与 AC 接触 则球对 AB 面 的压力大小为 对 AC 面的压力大小为 图 5 31 解析 解析 由于光滑的球处于平衡状态 所以只受重力和 AB 面对其的弹力 而 AC 面没有弹力 如果有弹力 球将不会是静止