3.5 共点力的平衡（教学设计）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第一册）

第5节　共点力的平衡 教学设计 备课人 学科 物理 课题 3.5 共点力的平衡 教学内容分析 教材首先介绍共点力的概念，只限于探讨共点力作用下物体的平衡条件。然后依据二力平衡和力的合成，将多力的平衡转化为二力的平衡，推理得出共点力的平衡条件，最后应用共点力的平衡条件解决实际问题. 共点力的平衡是形成运动与相互作用观念的重要知识载体，物体平衡是一种特殊条件下的特殊运动。共点力的平衡条件在运动与相互作用观念形成的过程中具有承上启下的作用，它以初中的二力平衡为基础得出，同时又是后续学习深入研究“物体所受合力不为0时，运动状态如何变化”的认识基础。 学情分析 学生在初中阶段对平衡问题 已经有了初步了解，但仅限于二力平衡，也不涉及共点力的概念。在第四节学习了平行四边形定则，这些为学生利用平行四边形定则将多个力转化为两个力，再根据二力平衡条件得出共点力的平衡条件奠定了良好基础。教学中要从学生已有的知识出发，经过科学推理，得出共点力的平衡条件是所受合力为0的结论.学生已学习重力、弹力、摩擦力等概念，要通过具体实例分析，让学生建立解决平衡问题的思路，利用直角三角形、三角函数等数学知识、正交分解法解决各种问题。 教学目标 1.知道共点力的平衡条件，并会分析生产生活中的相关问题。 2.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。 3.能从不同的角度解决力与平衡问题。 教学重难点 1.共点力平衡的条件及其应用。（重点） 2.动态平衡问题的处理方法。（重点难点） 3.整体法和隔离法在受力分析和平衡问题中的应用。（重点难点） 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 思考与讨论： 图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 学生分组讨论问题并回答。 明确什么是共点力，什么不是共点力。 讲授新课 一、共点力平衡的条件 观察与思考： (1)观察三幅图中物体有什么共同特点？ (2)观察下面两幅图汽车和动车运动有什么共同特点？ 匀速行驶的汽车 匀速行驶的动车 （一）平衡状态 1.定义：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 2.“静止”和“v=0”的区别和联系 当v=0时： (1)a=0时，静止，处于平衡状态 (2)a≠0时，不静止，处于非平衡状态，如自由落体初始时刻 思考与讨论： (1)根据初中所学过的二力平衡的知识，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ (2)如果物体受到三个力的作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ (3)如果物体受到三个以上的力作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ （二）共点力平衡的条件 1.条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 2.公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。 3.由平衡条件得出的三个结论： （1）二力平衡：二力等大、反向，是一对平衡力； （2）三力平衡：任两个力的合力与第三个力等大、反向； （3）多力平衡：任一力与其他所有力的合力等大、反向。 【例题1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑 梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？ 【小结】 应用共点力平衡条件解题的步骤: (1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。 (2)分析研究对象所处的运动状态，判定其是否处于平衡状态。 (3)对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 (4)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程。 (5)求解方程，并讨论结果。 【例题2】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角，若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？ 二、动态平衡问题 （一）动态平衡： 物体受到的共点力中有几个力会发生“缓慢”变化，而变化过程中物体始终处于一种“动态”的平衡状态中，我们把这样的状态称为动态平衡状态。 （二）动态平衡的处理方法（解析法） 例1：如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系于固定圆环上的A、B两点，O为圆心。O点下面悬挂一重为G的物体M，绳OA水平。 (1)当细绳OB与竖直方向成θ角时，两细绳OA、OB的拉力F