共点力的平衡

1、 /7共点力的平衡【教材分析】本节选自鲁科版必修一第4章第3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】【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。【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。【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。【科学态度与责任】能欣赏“力与平衡”之美，能做

2、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、物体的平衡状态思考：石头和家具处于什么样的状态?匀速自动扶梯上的人匀速行驶的汽车思考：石头和家具处于什么样的状态?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：物体静止或做匀速直线运动时

3、所处的状态。判断正误TOC o 1-5 h z()直道上以很大的速度匀速跑过的赛车处于平衡状态。()(2)百米竞赛中，运动员在起跑的瞬间，速度为零，处于平衡状态。()()平衡木上体操运动员做翻转动作时处于平衡状态。()()物体是否处于平衡状态要看所受合外力是否为零。()【跟踪练习】以飞机的行驶过程为例，让学生思考飞机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

4、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。【探究归纳】.两种平衡状态：静止状态和匀速直线运动状态。.从运动学的角度理解平衡状态的物体处于静止或匀速直线运动状态，此种状态其加速度为零。即处于平衡状态的物体加速度为零，反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态。3.从受力分析的角度理解处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态。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）

5、2、用两只弹簧测力计沿两个方向拉住一个轻环，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？12【理论验证】以静止的0点为研究对象，分析物体受到三个共点力时的平衡问题。12产工2心2合.【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。即合.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

6、利用用三只弹簧测力计、细线、轻环来验证共点力的平衡条件?【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：【例题】用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示。若鸟笼重1,求绳子OA和OB对结点O的拉力。()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。尸=T且T=G由三角函数关系得F=FxON=

7、NQ1F=F。笈1xON=N2所以，绳子0A对结点0的拉力大小是10,方向沿绳由。指向A；OB对结点O的拉力大小是，方向沿绳由O指向Bo(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:T=GF=T=T0=Dx0=1011F=T=T。=10 xO=22所以，绳子OA对结点O的拉力大小是10,方向沿绳由。指向A；OB对结点O的拉力大小是，方向沿绳由。指向&【例题变式】若两绳能承受的最大拉力相同，持续增大悬挂物的重力，哪段绳子最先被拉断？F=F01F=F。=0随着G的增大，受拉力较大的OA段绳子先被拉断。【迁移】求解平衡问题还可利用正交分解的方法。先建立

8、直角坐标系，将物体受到的各个力都分解到、轴方向，由平衡条件可得，、轴方向的合力必须同时为。(想想为什么)，由此可列出两个方程，通过解方程组求解问题。你能用该方法求解上面的例题吗？请试一试。三、课堂小结1、平衡状态：物体静止或匀速直线运动时所处的状态。2、多个共点力的平衡条件：尸人=0【策略提炼】解决共点力的平衡问题，通常先确定研究对象，再进行受力分析，然后根据平衡条件建立未知量与已知量的关系列方程求解。若物体受到三个力的作用且处于平衡状态，则其中任意两个力的合力必然与第三个力大小相等、方向相反。这时可根据平行四边形（或三角形）的几何关系列方程求解，也可用正交分解方法求解。若物体在更多力的作用下

9、处于平衡，则通常用正交分解方法列方程求解。素养达标检测1下列物体中处于平衡状态的是（）A.f赛道上汽车刚启动的一瞬间1B.物体做自由落体运动刚开始下落的一瞬间C.运动员撑杆跳到最高点的一瞬间D.停在斜面上的汽车解析：A、B、C中物体的瞬时速度为零但加速度不是零，不是平衡状态，D项中物体静止，处于平衡状态，故选项D正确。答案：D2.（多选）下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是（）A.物体所受的合外力为零时不一定处于平衡状态B.物体的速度方向改变时，物体可能处于平衡状态C.物体处于平衡状态时，所受合力一定为零D.物体处于平衡状态时不一定静止解析：共点力作用下物体的平衡状态是物体处于静止或匀

10、速直线运动的状态，即F.=0,A=0的状态，故C、D正确。答案：CD3.（多选）物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，下列几组力中，可能使物体处于平衡状态的是（）A.5、N7、N8NB.2N、3N、6NC.1N、10D.1N10N10解析：能否使物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否等于0,方法是两个较小的力加起来是否大于或等于最大的那个力，如果是就可能，因为两个力的合力范围是F-FFF+F，若F在此范围内，就可能与平衡，故A、D正确。TOC o 1-5 h z12123答案：AD4.如图所示，放在水平桌面上的木块受到F二、F=3两水平推力作用而静12止.若撤去F，则木块在水平方向上受到的合力为（）1口30,方向为水平向左