优选教案：人教版高中物理 必修第一册3.5共点力的平衡

共点力的平衡（一）一、教学内容分析《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》要求学生了解共点力的概念，共点力的平衡条件，会应用共点力的平衡条件解决问题，会应用共点力的平衡条件分析生产生活中的实际问题。本节是人教版新教材物理必修一第三章第五节的内容。本节内容是对在学生了解了三种典型性质力，学习了力的合成和力的分解的知识，并强调了受力分析之后的一节内容。是共点力平衡在初中基础上引申，要求学生可以处理某个处在平衡状态下的所受的各个共点力之间的关系。第一节课主要是介绍静态平衡下常见的三力平衡或多力平衡的处理方法，介绍研究对象的选择在实际问题应用中的必要性。二、学情分析学生在初中已经有了平衡的概念，对一条直线上受力平衡关系应用有一定的基础。这一节之前的前几节课也学习了矢量运算法则，但是对不在一条直线上的的平衡关系在实际问题中还没有建立意识。在教学中可以通过二力平衡引入探究问题，引导学生思考不共线的三个力或多个力平衡的处理方法。通过一题多解的方式讲解简单的问题中常见的平衡处理方法，让学生能将之前学过的前几节知识有机的联系在一起，站在一定的高度理解本节课的内容是什么。教学目标知道共点力的概念和共点力的平衡条件2．通过分析简单三力平衡问题，了解和熟悉力的合成、力的分解、正交分解法。3．知道多个力作用下共点力的平衡问题优先选取正交分解法解决问题。4．会根据情况选择研究对象，本节课主要是区别整体法与隔离法。四、教学重、难点

教学重点：共点力平衡条件的应用。教学难点：安实际作用效果使用力的分解；研究对象的选择；物体的平衡在实际问题中的应用。教学方法：一题多解对比体验、图解法。教具：创设情境，引入平衡创设情境，引入平衡概念五、教学流程图实例分析实例分析，回忆共点力平衡条件回顾二力平衡条件、引导思考三力平衡应用回顾二力平衡条件、引导思考三力平衡应用结合情景结合情景多种方法解决三个共点力平衡问题正交分解法解决四个力平衡问题正交分解法解决四个力平衡问题整体与隔离法的对比使用整体与隔离法的对比使用课堂小结，回顾重难点课堂小结，回顾重难点六、教学过程环节情境与问题教与学活动设计意图学生发展新课引入观察图片，引入平衡教师活动：激发学生思考的兴趣学生活动：观看图片，认真思考物体平衡的条件。使学生了解到物理在生活中的应用。学会观察生活中的物体。培养学生用物理观念看待和思考生活中熟悉的现象，形成科学思维。深度研习介绍共点力的概念和共点力的平衡条件二力平衡的简单应用三力平衡的三种常见解决方法4.力的分解还是要注意“按力的实际作用效果分解”5.正交分解法解决四个力平衡问题6.整体法与隔离法对比体验6.课堂练习一、共点力：物体受到的几个力作用于物体上的同一点或几个力的作用线或几个力的作用线的反向延长线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或者做匀速直线运动状态，就说这个物体处于平衡状态。静止状态和匀速直线运动状态是平衡状态的两个具体表现。共点力的平衡条件也可以写作F合=0三、平衡条件的应用（一）单体平衡1.二力平衡人处于平衡状态。只受到两个力的作用，这两个力必然是平衡力，即重力和地面的支持力等大反向。教师活动：讲解习题，激发学生求知欲。学生活动：回忆知识，探索问题。2.三力平衡例题：如图所示，图中重物的质量为m，轻细线AO和BO的A、B端是固定的，平衡时AD是水平的，BO与水平面的夹角为θ。AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是（）A、F1=mgcosθ；B、F1=mgtanθ；C、F2=mgsinθ；D、F2=mg／sinθ结合力的合成与分解的知识分别用力的合成法、力的分解法、正交分解法解决这同一个问题。教师活动：结合动画、结合图解，用三种方法解决问题。学生活动：体会力的合成，力的分解，正交分解在平衡问题中怎么应用。继续熟悉这三种方法力的分解还是要注意“按力的实际作用效果分解”情境：图A中，用竖直向下的作用力F将顶角为α的楔形物体钉入木头过程中，求F对两侧的挤压力的大小解析：图A中，如右图所示，F的作用效果是使楔形物体向两个侧面挤压木材,将F沿着垂直于接触面的两个方向分解，找到对应的两个分力F1和F2，构成平行四边形如图。找到对应的三个力对应的三角形，由直角三角形的知识可以知道研究性学习：同学们可以观察菜刀刀刃的形状，结合今天学过的内容解释原因。也可以进一步查阅资料，比较水果刀、菜刀、砍刀、斧头刀刃、刀把和刀身的特征，查查看看还包含了哪些力学原理。根据学过的知识设计一个测μ的实验方案。例：给你一个立方体重物，一块平整的长木板，几本厚薄不同的书和一根刻度尺，要求用这些器材在桌面上粗略测定重物与木板间的动摩擦因数μ，利用学过的知识简述实验方案，并写出μ的表达式(用测量量来表示）。解析：如图把书垫在长木板的一端形成一个斜面，把立方体重物放在斜面上，轻推一下立方体物块，看能否沿斜面滑下，适当改变书的本数及位置，直到使物块能沿斜面匀速滑下，用刻度尺测出长木板的有效长度L和被垫一端的高度h。当物块匀速下滑时，受力分析如右图：由平衡条件，结合正交分解法，此时沿斜面和垂直斜面建正交直角坐标系可得垂直斜面方向：FN=mgcosθ沿斜面方向：mgsinθ=Ff=µFN解得：mgsinθ-µmgcosθ=0µ=tanθ代入数据，解得：设计思路是让物体匀速下滑，借助于匀速下滑的物块受力平衡的条件，列式解出μ，也属于单个物体平衡问题的三个力平衡关系的实际应用。3.多个力平衡用一个斜向上的拉力F作用在箱子上，使箱子在水平地面上匀速运动。已知箱子质量为m，拉力F与水平方向的夹角为θ，箱子与地面的动摩擦因数为μ。求拉力F的大小。对物体受力分析：物体受四个力受力分析如图所示，将F分解Fx=Fcosθ，Fy=Fsinθx轴上：f=Fcosθy轴上：Fsinθ+FN=mg又：f=μFN解得：（二）多个物体的平衡如图所示，质量为m1=5kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m2=10kg，且始终静止，取g=10m/s2，求地面对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小。解析:（解法一）隔离法：(解法二)整体法：两种方法比较，小结如下：隔离法就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来，只分析该物体以外的物体对该物体的作用力，不考虑其他物体所受的作用力。整体法就是将几个物体看成一个整题，受力分析时只分析这一整体之外的物体对整体的力，不考虑整体内部之间的相互作用力。通过课堂练习巩固学过的知识。两幅图片一幅是自然景观，一幅是现代科技的应用，处处有物理一题多解体会三种方法的特点，激发学生思考和比较方法再次体会分力比合力大促进学生深入思考生活中处处蕴含物理，物理改变生活对比的方法感受整体与隔离的必要性，体验中获得知识促进了学生科学思维的提高，锻炼学生归纳总结的能力学生了解到初高中知识的区别实践应用组织学生设计实验根据学过的知识设计一个测μ的实验方案例：给你一个立方体重物，一块平整的长木板，几本厚薄不同的书和一根刻度尺，要求用这些器材在桌面上粗略测定重物与木板间的动摩擦因数μ，利用学过的知识简述实验方案，并写出μ的表达式(用测量量来表示）。解析：把书垫在长木板的一端形成一个斜面，把立方体重物放在斜面上，轻推一下立方体物块，看能否沿斜面滑下，适当改变书的本数及位置，直到使物块能沿斜面匀速滑下，用刻度尺测出长木板的有效长度L和被垫一端的高度h。当物块匀速下滑时，受力分析由平衡条件，结合正交分解法，列式解得结果。设计思路是让物体匀速下滑，借助于匀速下滑的物块受力平衡的条件，列式解出μ，也属于单个物体平衡问题的三个力平衡关系的实际应用。巩固对知识的掌握、分析、应用的能力，了解学生的情况和存在的问题，并达到知识迁移的目的。学生会将掌握的概念应用到具体问题中，提升学生应用物理知识解决问题的能力。融合提升研究性学习同学们可以观察菜刀刀刃的形状，结合今天学过的内容解释原因。也可以进一步查阅资料，比较水果刀、菜刀、砍刀、斧头刀刃、刀把和刀身的特征，查查看看还包含了哪些力学原理。将所学的知识应用于生活实践。学生了解到物理就在我们身边，激发学习物理的兴趣。了解科学、社会的关系学习总结今天主要讲了单体平衡和多个物体的平衡条件的常见的处理方法。平衡物体的条件是合外力为零。研究单体平衡时我们先回顾了二力平衡，物体受两个力处于平衡状态，这两个力一定是等大反向作用在同一物体上的平衡力。若物体受三个力，若想合力为零，则结合题目条件，可以选择力的合成、力的分解或者正交分解找出各个力之间的关系。若物体受四个力及以上的多个力作用时，应优先使用正交分解找出各个力之间的关系。从产生条件上看滑动摩擦力和静摩擦力都需要接触面粗糙、两物体接触并