3.5 共点力的平衡 导学案-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

共点力平衡-——-高中物理培养运动与相互作用观念的里程碑 高一物理学习设计 编者： 审核: 高一物理组 日期： 使用说明：本学习设计紧密贴合课本，认真研读课程标准，精心设计而成，要求学生填写，出现问题教师引导难点，有效解决满堂灌和只注重知识，不注重生成。教师走下讲台，行走在学生中间，及时发现学生问题，有效提高了课堂效率。试题全部来自课本和其它版本教材，有效挖掘课本习题代表性功能。使用时本段可以删除。 3.5共点力的平衡 【课标要求】 能用共点力的平衡条件分析生产生活中的问题 【学习目标】 (1)知道什么是共点力。 (2)在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡的条件:物体所受合力为0。 (3)会用共点力平衡的条件，分析生活和生产中的实际问题，体会物理学知识的实际应用价值。 【创设情境】 下面的物体在力的作用下处于平衡状态，根据每幅图力作用线的几何关系可分为两类，______________为共点力，_____________为平行力，依据是______________________ 【问题体验1】 1.判断下面的物体是否处于平衡状态，分析平衡状态的物体需满足什么条件 （1）平直马路上在牵引力作用下匀速前进的汽车 （2）用细线悬挂在天花板上的静止小球 （3）用细线悬挂在天花板上的静止小球，在剪断细线的瞬间 （4）竖直上抛达到了最高点的小球(不计空气阻力) 2.在两个共点力作用下的平衡的物体，两个力满足的关系是_________________________ 3.在三个共点力作用下保持平衡状态的物体，三个力满足的关系是___________________ ____________________________________________________________________________ 4.在四个共点力作用下保持平衡状态的物体，四个力满足的关系是____________________________________________________________________________ 【归纳总结1】 1.共点力：几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力,反之，如果是共点力，那么他们的作用线 。 2.平衡状态：物体处于 或者 的状态。 3.若物体受到两个共点力作用处于平衡状态，则这两个力大小 、方向 ,物体受到的合外力为 。 4.若物体受到三个共点力作用处于平衡状态，则任意两个力的 与第三个力大小 、方向 ,物体受到的合外力为 。 5.若物体受到n个共点力作用处于平衡状态，则任意 个力的 与第n个力大小 、方向 ,物体受到的合外力为 。 6.共点力平衡的条件：在共点力的作用下物体平衡的条件是 。 7.物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，所受合力为_______。此时平移力的作用线，使各力_______相接，必然会构成一个______的多边形(图4-26)。反过来，我们也可根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形，来判断物体是否处于_________状态。 【达标检测1】 4.在多个共点力作用下保持平衡的物体，多个力满足的关系是？如物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这四个力的合力的大小和方向。 【问题体验2】 某幼儿园要在空地上做一个滑梯（如图），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？ 方法一： 方法二： 【归纳总结2】 1.解题步骤： （1）确定 （物体、质点或绳的结点等）； （2）对研究对象进行 ，画出力的示意图； （3）根据共点力的平衡条件列方程（ 法、 法或 法）； （4）解平衡方程。 2.当作用在一个物体上的多个共点力的合力等于零时，它们在水平方向上的分力的合力等于_______，在竖直方向上的分力的合力也等于_______。在共点力平衡问题中，常取两个互相垂直的方向进行考察 【达标检测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所受的拉力大小各等于多少？ 方法一： 方法二： （1） 若θ角变大，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力如何变化？ （2） 保持悬绳AO方向不变，将BO绳逆时针旋转900的过程中，两绳拉力如何变化？ 【问题体验3】 一根细线系着一个小球，细线上端固定在横梁上。给小球施加力F，小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为θ，如图3-9所示。现改变F的方向，但仍然要使小球在图中位置保持平衡，即保持θ不变，问：F可能的方向有哪些？请在图中标明F方向的范围，并简述理由。以上F的大小可以任意调节。 【归纳总结3】动态平衡问题的解题方法 【达标检测3】 2. 一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙上（图3-6），空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点O的上方，重力大小为200 N。横梁AO水 平，斜梁BO跟横梁的夹角为37°，sin 37°＝0.6。 （1）横梁对O点的拉力沿OA方向，斜梁对O点的压力沿BO方向，这两个力各有多大？ （2）如果把斜梁加长一点，仍保持连接点O的位置不变，横梁仍然水平，这时横梁和斜梁对O点的作用力大小将如何变化？ 【巩固提升3】 5. 将一个质量为4 kg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（图3.5-9）。不考虑铅球受到的摩擦力， （1）铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？ （2）若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中， 斜面对小球的弹力的大小F1__________________________________ 挡板对小球的弹力的大小F2___________________ 【问题体验4】 B6用三根细线a、b、c将重力均为G的两个小球1和2连接，并悬挂如图3-10所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平。求： （1）细线a、c分别对小球1和2的拉力大小； （2）细线b对小球2的拉力大小。 【归纳总结4】共点力平衡中的连接体（叠加体）问题 【达标检测4】 质量为M的斜劈放在粗糙水平地面上，斜劈上又放有一个质量为m的物块，两者均静止． （1）地面对M的支持力是多少？ （2）地面对M有向的静摩擦力 【巩固提升4】 如图所示，吊篮重200N，人重500N，两条绳均竖直，不计绳子质量及一切摩擦．人用向下的力拉绳子，当吊篮匀速上升时， ⑴ 人的拉力是多少？ ⑵ 人对吊篮的压力是多少？ 【问题体验5】 6. 如图3-4，用一根轻质细绳将一幅重力为 10 N的画框对称悬挂在墙壁上，画框上两个挂钉间的距离为 0.5 m。 已知绳能承受的最大拉力为 10 N，要使绳不会被拉断，绳子最短要多长？ 【归纳总结5】相似三角形法解决平衡问题 ( A B O C )【达标检测5】 如图所示，用细线吊着的小球B放在光滑的大球面上，细线的另一端跨过光滑的小滑轮A由人拉着．已知小球的重量为G，小滑轮A处在大球面的正上方．人以拉力F缓慢地使小球沿大球面逐渐上升的过程中， （1） 拉力F变化情况是_____________________________ （2） 大球面对小球的支持力FN的变化情况是_____________ 【巩固提升5】 3.如图3.5-7，物体所受重力为40 N，用细绳OC悬于O点，绳OC所能承受的最大拉力为50 N。现用细绳AB绑住绳OC的A点，再用缓慢增大的水平力牵引A点，当OA段刚被拉断时，绳AB的拉力为多少？ 【自我评价】学完本节课，你有哪些收获和困惑？请你画出本节的思维导图，分享出来。 ( 3-5- 2 ) ( 3-5- 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$