【原创】必修一教案：5.3 共点力的平衡

1、共点力的平衡【教材分析】本节选自鲁科版必修一第四章第三节，共点力的平衡是力学中的重点内容，是贯穿动力学、能量、动量的核心知识。通过本节内容的学习既使学生加深对前面所学知识的理解，也是为后面的学习做了铺垫，起到承上启下的作用。【教学目标与核心素养】1、物理观念：能用共点力的平衡条件分析生产生活中的相关问题，解决一些相关的实际问题；具有与力平衡相关的初步的相互作用观念。2、科学思维：能运用数学中的三角函数、几何关系等对力与平衡问题进行分析和推理；能从不同的角度解决力与平衡问题。3、科学探究：能通过图形分析，寻找规律，形成初步的结论；能知道交流的重要性。4、科学态度与责任：能欣赏“力与平衡”之美，能

2、做到实事求是，坚持自己的观点；能体会物理学的技术应用在生产生活得作用及意义。【教学重难点】教学重点：判断物体是否处于平衡状态及平衡状态的条件。教学难点：根据物体的平衡状态选择合适的方法解决实际问题。【教学过程】【导入新课】复兴号上的平衡挑战视频引入，激发学生的学习兴趣和体会物理来源于生活，又走向生活的理念。问题：车票处于什么状态？它又是如何保持这种状态的？【新课讲授】一、平衡状态思考：石头和家具处于什么样的状态？匀速行驶的汽车 匀速自动扶梯上的人思考：汽车和人处于什么样的运动状态？得出平衡状态的概念。平衡状态：物体静止或匀速直线运动时所处的状态。【跟踪练习】以飞机的行驶过程为例，让学生思考飞机

3、所处的各个阶段对应的状态，达到及时跟踪评价所学知识的作用。思考：飞机从起飞到以一定速度平稳飞行，再到降落，最后停在机场的停机坪上。在这个过程中，飞机经历了哪些阶段？在各阶段飞机处于什么样的状态？思考：速度为0的物体一定处于平衡状态么？在光滑的斜面上以一定速度使小球沿斜面向上运动，运动到最高点时速度为0，小球在该位置能一直保持静止状态么？得出结论：速度为0的物体不一定处于平衡状态。进一步提出问题：物体保持平衡状态需要满足什么条件？二、共点力的平衡条件【合作探究一】1、在桌面上的一个轻环，不受任何外力作用，观察轻环的状态。（意在让学生观察不受力物体的平衡状态）2、用两只弹簧测力计沿两个方向拉住一个

4、轻环，使轻环保持静止状态，记录下弹簧测力计的示数及作用力的方向。（意在让学生观察二力平衡下物体的平衡）学生合作完成实验，并思考问题：平衡状态的物体，受力有什么样的特点？得出结论：物体在不受任何外力作用或受到两个平衡力作用时，物体将处于平衡状态。进一步提出问题：若物体受到多个互成角度的共点力作用时，要满足什么样的条件才能处于平衡状态？ 【理论验证】以静止的O点为研究对象，分析物体受到三个共点力时的平衡问题。【结论】若作用在物体上的几个共点力的合力为0，则物体处于平衡状态。 即F合=0展示蘑菇石和悬空寺照片，让学生体会生活中的平衡现象。思考：如何利用用三只弹簧测力计、细线、轻环来验证共点力的平衡条

5、件？【合作探究二】 设计实验：小组合作，设计探究方案 思考以下三个问题：1、实验中，轻环应处于什么样的状态？ 2、实验中，应该记录什么数据？ 3、实验结束后，如何处理数据得出结论？ 进行实验：1、用弹簧测力计沿三个方向拉住轻环，使轻环保持静止状态。 2、记录弹簧测力计的示数和作用力的方向。 3、根据平行四边形定则确定三个力是否满足平衡条件。 数据处理： 得出结论：处于平衡状态的物体，所受合力为0。【例题】用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示。若鸟笼重19.6N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。（1）合成法以O点为研究对象，根据共点力的平衡条件，对O点受力分析。且由三角函数关系得所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A；OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由O指向B。（2）正交分解法以O点为研究对象，建立直角坐标系，将O点受到的力正交分解，根据O点平衡，可得：所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A；OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由O指向B。【例题变式】若两绳能承受的最大拉力相同，持续增大