2012高中物理 3.5共点力的平衡条件1教案 粤教版必修1

1 第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律 第五节共点力的平衡条件第五节共点力的平衡条件 一 教学目标一 教学目标 1 1 知识与技能 知识与技能 能结合物体的运动情况对物体的受力情况进行分析以由物体的受力情况对物体的运动情况 进行分析 2 2 过程与方法 过程与方法 1 通过实例感受研究力和状态的重要性 2 通过收集展示资料 了解牛顿定律对社会进步的价值 3 培养学生利用物理语言表达 描述物理实际问题的能力 4 帮助学生提高信息收集和处理能力 分析 思考 解决问题的能力和交流 合作能 力 5 帮助学生学会运用实例总结归纳一般问题的解题规律的能力 6 让学生认识数学工具在表达解决物理问题中的作用 3 3 情感态度与价值观 情感态度与价值观 1 初步建立应用科学知识的意识 2 培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力 3 体验总结解决问题一般方法的乐趣 二 教学内容剖析二 教学内容剖析 1 1 本节课的地位和作用 本节课的地位和作用 本节学习共点力平衡条件的应用 本节内容放在学习了牛顿第二定律之前 所以 应用物 体平衡条件解题的思路 与后面的应用牛顿第二定律解题的思路相同 另外 通过共点力 平衡条件在实际中的应用 可以培养学生应用物理知识解决实际问题的能力 同时也可以 激发学生学习物理的兴趣 为后面学习牛顿运动定律奠定基础 本节课在高中物理中的地 位非常重要 应该加以强化 练习的选择应该根据学生的实际情况 做到循序渐进 重在 落实知识的应用 培养学生正确分析问题的方法 2 2 本节课教学重点 本节课教学重点 牛顿第一运动定律 惯性的概念 3 3 本节课教学难点 本节课教学难点 1 对物理情景及物理过程的分析 2 物体的受力分析及运动状态分析和重要的解题方法的灵活选择和运用 三 三 教学思路与方法教学思路与方法 共点力作用下物体的平衡条件在实际中有广泛的应用 因此专门列出一节 通过一些 典型例题来应用 学以致用是我们教学的目的 而要用 就必须首先对知识点有清晰明了的认识 然后 才能在应用中加以进一步的理解 深化 因此 在本节一开始需要先复习巩固上一节所学 的基本内容 一是在什么情况下物体处于平衡状态 二是在平衡状态下的平衡条件 F合 0 这其中应再次复习引申同学们对受力分析的认识 常用的方法的复习等必备知识 对 于涉及力较多的问题 求合力时不易直接用直角三角形的知识求解 应使大家明白可用正 交分解的方法来求解 2 通过例题的分析和求解 应使学生明确 解静力学问题的思路与动力学的思路相同 首先要进行力的分析 确定研究对象 分析对象受力情况 然后列出平衡方程求解 对于 比较容易的问题 用直角三角形的知识求解 对于比较复杂的问题 可用正交分解的方法 求解 并且知道当未知力的方向事先不能确定时 可先假定未知力具有某一方向 然后根 据解得的结果去判断此未知力的实际方向 四 四 教学准备教学准备 投影仪 投影片 教学课件 五 五 课堂教学设计课堂教学设计 教教 学环学环 节节 教学内容教学内容师生互动师生互动设计意设计意 图图 备注备注 引入用多媒体课件出示复习题 1 一个物体在共点力 的作用下 如果保持 或者做 我们就 说这个物体处于平衡状态 2 当物体在共点力的 作用下处于平衡状态时 a 物体所受各个力的合 力等于 这就是物体 在共点力作用下的平衡条件 b 它所受的某一个力与 它所受的其余外力的合力关系 是 教师 考虑一下这几个问题 思考并讨论 学生 1 第一个是静止或匀速直线 运动 学生 2 第二个 a 是零 学生 3 第二个 b 是等大 反向 作用在一条直线上 教师 如果一个物体在两个或两个 以上的力的作用下 保持静止或匀 速直线运动 那么这个物体就处于 平衡状态 本节我们就一起来学习 共点力作用下的平衡条件 师 那么什么是共点力呢 师 那么什么是共点力呢 激发学激发学 生的求生的求 索欲望 索欲望 自己归自己归 纳牛顿纳牛顿 三个定三个定 律 律 共点共点 力和力和 平衡平衡 状态状态 共点力 几个力如果作用在物共点力 几个力如果作用在物 体的同一点 或者它们的作用体的同一点 或者它们的作用 线相交于一点 这几个力叫做线相交于一点 这几个力叫做 共点力 共点力 教师沿墙壁用网兜 把一个足球挂在 A 点 如图所示 足球处于静止状态 师 假如说墙壁是 光滑的 请你对网兜和足球组成的 系统进行受力分析 思考并讨论 让学生上来自己画图 生 受重力 A 点给足球的拉力 墙给足球的弹力 师 足球在这三个力的作用下 处 于静止状态 这种力的作用就叫做 共点力 几个力如果作用在物体的 同一点 或者它们的作用线相交于 一点 这几个力叫做共点力 师 在共点力的作用下 足球和网 1 1 让学 让学 生在心生在心 中明白中明白 解题的解题的 类型及类型及 方法 方法 A B 3 兜保持静止状态 这个状态叫做平 衡状态 那么什么叫做平衡状态呢 平衡平衡 条件条件 共点力的平衡条件 平衡状态 一个物体在共点力 的作用下 如果保持静止或者 做匀速直线运动 我们就说这 个物体处于平衡状态 师 一个物体在共点力的作用下 如果保持静止或者做匀速直线运动 我们就说这个物体处于平衡状 态 物体如果受到共点力的作用且 处于平衡状态 就叫做共点力的平 衡 师 再考虑一个问题 为了使物体 保持平衡状态 作用在物体上的力 所必须满足的条件 叫平衡条件 那么 物体的平衡条件是什么呢 生 1 速度为零 生 2 加速度为零 师 举个例子来说 上抛运动中 当物体到达最顶端 速度为零 那 么物体是不是处于平衡状态呢 生 不是 因为合外力不为零 师 对 平衡状态的条件是加速度 为零 师 咱们学过二力平衡 二力平衡 是什么呢 生 二力平衡是指物体在两个共点 力的作用下处于平衡状态 条件是 两个力大小相等 方向相反 作用 于同一个物体 师 如果物体受到三个或三个以上 的力作用 它的平衡条件是什么呢 实验演示 三个共点力作用下的平 衡 让学生做课本上的实验 用平行四 边形定则做图验证这三个力之间的 关系 最后学生得出结论 生 合外力为零 师 也就是说将这些力两两合成 合力为零 那么还是符合咱们刚说 的加速度为零 即合外力为零 让学生让学生 自己动自己动 手做实手做实 验 不验 不 仅可以仅可以 满足学满足学 生的操生的操 作欲望 作欲望 而且可而且可 以培养以培养 学生的学生的 操作技操作技 能 有能 有 利于激利于激 发学生发学生 的学习的学习 兴趣 兴趣 培养学培养学 生的创生的创 新精神新精神 和实践和实践 能力能力 方法方法解题方法 解题方法 1 1 合成法 合成法 师 讲解方法 师 讲以下有关这类问题的 解题方法 一 合成法 以足球和 锻炼学锻炼学 生的动生的动 手能力 手能力 在牛在牛 顿第顿第 二定二定 G F2 F1 F 4 二 分解法二 分解法 三 相似三角形法三 相似三角形法 网兜一起作为研究对象 它们受重 力 G 墙壁的支持力 F1 悬绳的拉 力 F2三个共点力作用而平衡 由 共点力的平衡条件可知 F1与 F2 的合力 F 与 G 大小相等 方向相反 即 F G 如图所 示 由图中力 的平行四边形 可求得 F1 Ftan Gtan mgtan F2 F cos G cos mg cos 二 分解法 以足球和网兜一起作为研究 对象 它们受重力 G 墙壁的支持 力 F1 悬绳的拉力 F2三个共点力 作用而平衡 将重力 G 按作用效果 分解为 G1和 G2 如图所示 由共 点力平衡条件可知 F1与 G1的合 力必为零 F2与 G2的合力必为零 所以 F1 G1 Gtan mgtan F2 G2 G cos mg cos 三 相似三角形法 以足球和网兜一起作为研究对 象 它们受重力 G 墙壁的支持力 F1 悬绳的拉力 F2三个共点力作 用而平衡 如图所示 由共点力的 平衡条件可知 F1与 G 的合力 F 与 F2大小相等 方向相反 即 F F2 设球心为 O 由图可知 OFG 与 AOB 相似 所以 cos 1 AB AO G F tan 1 AB OB G F 由以上两式可得 F1 Gtan mgtan F2 F G cos mg cos 四 正交分解法 以 足球和 学习自学习自 己探讨己探讨 问题的问题的 能力 能力 律中 律中 二力二力 合成合成 和正和正 交分交分 解是解是 很重很重 要的要的 解题解题 方法 方法 G F2 F1 G1 G2 G F2 F1 x y F2 F1 G A B F O 5 四 正交分解法四 正交分解法 网兜一起作为研究对象 它们受重 力 G 墙壁的支持力 F1 悬绳的拉 力 F2三个共点力作用而平衡 如 图所示 取水平方向为 x 轴 竖直 方向为 y 轴 将 F2分别沿 x 轴和 y 轴方向正交分解 由平衡条件可 知 在 x 轴和 y 轴方向上的合力 Fx 合和 Fy 合应分别等于零 即 F2sin F1 0 F2cos G 0 由上述两式可解得 F1 mgtan F2 mg cos 师 请同学们结合例题总结求解共 点力作用下平衡问题的解题步骤 步骤步骤解题步骤 1 确定研究对象 2 对研究对象进行受力分 析 并画出受力示意图 3 根据物体的受力和已知 条件 选择力的合成法 分解 法 相似三角形法 正交分解 法等恰当的方法 应用平衡条 件建立方程 4 解方程 进行讨论和计 算 让学生讨论并回答 生 1 先受力分析 再选择方法列 式子 生 2 生 3 最后 教师给出步骤说明 初步把初步把 握解题握解题 方法 方法 培养学培养学 生独立生独立 总结问总结问 题的能题的能 力 力 应用应用巩固练习 例题 1 如图所示 一物体在 四个力 F1 F2 F3 F4作用下 处于静止状态 若的方向沿逆 时外转过 60 而保持其大小 不变 其余三个力的大小和方 向均保持不变 则此时物体所 受到的合力大小为 A 2 4 F B 2 3 4 F C 4 F D 4 3F 师 让我们严格按照我们所列的步 骤来做几个例题 让学生先做 师 由共点力的平衡条件可知 F F2 F F 的合力应为零 F F2 F 的合力应与F 等 值反向 当F 的方向沿逆时针 转过 60 而保持其大小不变时 F F2 F 的合力的大小仍为 F 但方向与F 成 120 由 平行四边形法则可得 此时物体所 受的合力大小仍为F 所以本题 的正确选项应为 C 例题 2 师 分析以小球为研究对象 小球 受到斜面对它的作用力 N1 挡板 对它的作用力 N2和重力 G 这三个 通过做 题 不 仅可以 巩固知 识 而 且可以 激发学 生的学 习兴趣 与动机 同时也 可以使 他们养 成善于 运动知 识 关 心生活 6 例题 2 在图中 如果小球重 3N 光滑斜面的倾角为 300 求斜面及竖直放置的挡板对小 球的作用力 解 小球的受力分析如图所示 由几个关系的 N1 cos N N2 Ntan N G 代入数据解得 N1 NN N 5 3 3 2 3 cos N2 Ntan N 1 7N 0 30 3 1 3 例题 3 大小分别为 1 2 3 4 5 6 牛的六个 共点力 F1 F F F F F 依次量力之间的夹角都是 60 如图所示 它们合力的 大小等于 方向是 只需把 F 的大小变为 这六个力就平衡 平衡后 若把 F 撤消 余下五个力的 合力的大小为 方向 是 力的作用 根据共点力的平衡条件 N1 和 N2的合力 N 的大小与重力 G 的大小相等 例题 3 答案 6N 沿 F5 8N 8N 沿 F5 进一步利用前面做学的方法解题 进一步利用前面做学的方法解题 巩固方法及步骤 这几个可以让同巩固方法及步骤 这几个可以让同 学上黑板做 做完后 指出方法 学上黑板做 做完后 指出方法 详细讲解 详细讲解 和生产 中实际 问题的 习惯 总结总结小结 1 总结受力分析的方法 让学 生能够正确 快速地对研究对 象进行受力分析 2 强调解决动力学问题的一般 步骤是 确定研究对象 分析 物体的受力情况和运动情况 列方程求解 对结果的合理性 思维方 法是解 决问题 的灵魂 是物理 教学的 根本 亲自实 践参与 知识的 7 讨论 要让学生逐步习惯于对 问题先作定性和半定量分析 弄清问题的物理情景后再动笔 算 并养成画情景图的好习惯 3 根据学生的实际情况 对这 部分内容分层次要求 不可能 在一节课中就把这类问题解决 好了 应该着重放在基本问题 的分析和基本思路的掌握上 发现过 程是培 养学生 能力的 关键 离开了 思维方 法和实 践活动 物理教 学就成 了无源 之水 无本之 木 学 生素质 的培养 就成了 镜中花 水中月 体会 体会 巩固巩固作业 1 观察日常生活中的共点力 的作用 2 做课后 1 6 题 观察性 实验利 于动手 能力的 培养 也渗透 了新课 标理念 视野拓展视野拓展 牛顿的求学岁月 牛顿 19 岁时进入剑桥大学 成为三一学院的减费生 靠为学院做杂务的收入支付学费 在这里 牛顿开始接触到大量自然科学著作 经常参加学院举办的各类讲座 包括地理 物理 天文和数学 牛顿的第一任教授伊萨克 巴罗是个博学多才的学者 这位学者独具 慧眼 看出了牛顿具有深邃的观察力 敏锐的理解力 于是