【完美导学】4.3 共点力的平衡教学设计（2）-2022-2023学年高一物理同步备课全套（鲁科版2019必修第一册）

第四章力与平衡第3节共点力的平衡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。【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。【导入新课】三幅平衡图片引入本节主题-------共点力的平衡【新课讲授】一、平衡状态1、平衡状态：物体静止或匀速直线运动时所处的状态。思考一：匀速行驶的汽车，处于平衡状态么？（得出v不变是平衡状态）思考二：静止在桌面上的物块，处于平衡状态么？（得出静止即v=0是平衡状态）思考三：放在光滑斜面上的小球初速度为0时，处于平衡状态么？（v=0的小球不是平衡状态）从这三个思考出发，帮助学生突破易错点“保持静止和瞬时速度为0不同！！”2、平衡状态的条件（根据实例，分析总结平衡条件）（1）物体受两个共点力作用时的平衡条件二力平衡的条件是：两个力的大小相等、方向相反，并在同一直线上。即F合=0（2）当物体受到三个共点力作用时，它的平衡条件又是什么呢?三个共点力的平衡条件：F合=0结论：在共点力作用下，物体的平衡条件，在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于零。三、例题【例题1】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，持续增大悬挂物的重力，哪段绳子最先被拉断？随着G的增大，受拉力较大的OA段绳子先被拉断。四、动态平衡问题【例题2】沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点，足球的质量为m,网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为α，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。解：对足球受力分析，由平衡条件得力的矢量三角形，如图，解三角形得:FA=，FB=Gtanα思考：网兜上面的绳子是长点好还是短点好？（解析法）分析：网兜上的绳长，影响α的大小，绳越短，α越大，由FB=Gtanα，FA=可知FB越大，FA越大所以，绳子越容易断，墙和球之间的挤压也越大，因此，绳子应该长点好。解析法总结：对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件列式求解,得到因变量与自变量的一般函数表达式,最后根据自变量的变化确定因变量的变化。思考：还有什么办法可以分析这个问题？（图解法）图解法总结：对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析,在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的三角形或平行四边形,由各边的长度变化及角度变化来确定力的大小及方向的变化。适用于图解法题型特点：适用于三力平衡中：一个力恒定不变（大小、方向不变）；一个力大小不变，一个力可变。【跟踪训练1】将一个质量为4kg的铅球放在倾角为45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于静止状态(如图)。逐渐逆时针转动挡板到水平位置的过程中，对斜面的压力和对挡板的压力怎么变化？解：对挡板的压力先减小后增大，最后等于重力，对斜面的压力一直减小，最后为0。【例题三】半径为R的球形物体固定在水平地面上,球心正上方有一光滑的小滑轮,滑轮到球面B的距离为h,轻绳的一端系一小球,靠放在半球上的A点,另一端绕过定滑轮后用力拉住,使小球静止,如图所示,现缓慢地拉绳,在使小球由A到B的过程中,半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是()A、N变大，T变小        B、N变小，T变大 C、N变小，T先变小后变大    D、N不变，T变小（相似三角形法）一个力恒定不变（大小、方向不变）；其他两个力的方向均发生变化G故N不变，T减小相似三角形法总结：先正确分析物体的受力，画出受力分析图，将三个力首尾相连构成三角形，再寻找与力的三角形相似的几何三角形，利用相似三角形的性质，建立比例关系，把力的大小变化问题转化为几何三角形边长