3.5.3 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

莘县一中63级高一导学案 编号：63DWL3220231118 编写：邢庆伟 审核：韩莉芬 3.5.3 共点力平衡（三） 导学案 班级 姓名 小组 学号 【导】（5分钟）回顾： 1. 物体在共点力作用下平衡的条件是什么？ 2. 直角三角形中的三角函数关系？ 导入： 上一节已了解到物体保持静止状态或保持匀速直线运动状态都是平衡状态，那么如下图所示：物体在a、b两绳作用下保持静止，如果b绳缓慢向右转动，物体仍保持静止，a、b绳中的拉力如何变化？a bB θ 【思】（13分钟） 在力学中，动态平衡问题是指物体的状态发生缓慢变化（可以认为任一时刻都处于平衡状态），其所受各个力的变化趋势判断问题。这种判断如果用平衡方程作定量分析往往很繁琐，而采用画三角形图解的方法讨论则清晰、直观、全面。 基础感知一： 当物体受不共线的三个共点力作用而处于平衡时，这三个力必然能构成一个________________，即三个力矢量（有向线段）依次恰好能首尾相接。 例1： 如图所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角α缓慢变成30°和45°的时刻，怎样画出受力矢量三角形？对比一下有什么发现？ F A 基础感知二： 当物体所受三力有所变化而又维持着平衡关系时，这闭合三角形总是存在而仅仅是形状发生改变。比较不同形状的力三角形各几何边、角情况，相应的每个力大小、方向的变化及其相互间的关系将一目了然。所以，作出物体动态平衡时所受三个共点力矢量可能构成的一簇闭合三角形，是力三角形图解法的关键。 我们现在处理动态平衡的力三角形图解通常是这种类型： 三力中有一个力确定（大小、方向均不变），另一个力方向确定（方向不变）、大小待定，第三个力的大小、方向变化情况均待定 例2：如图所示，小球放在光滑的墙与装有铰链的光滑薄板之间，当墙与薄板之间的夹角缓慢增加时，小球所受三力构成的三角形逐渐变化，说明三力如何变化？ F A 例3：如图所示，小球用细绳系住放在倾角为的光滑斜面上，当细绳由水平方向逐渐向上偏移时，细绳上的拉力将（ ）A O B A、逐渐变大 B、逐渐变小 C、先变大后变小 D、先变小后变大 【议】（5分钟）以小组为单位，统一答案，并讨论存在疑惑的问题。 【展】（8分钟）各小组按照老师要求展示思和议的成果。 【评】（6分钟）以题为例掌握动态平衡问题的解法 例3分析与解答：当绳AB向上偏移时，使小球有一系列可能的动态平衡，以小球为研究对象，如图1所示，它受绳AB的拉力T，小球的重力G，斜面对小球的支持力N作用下处于平衡，三力中，小球的重力不变，斜面的支持力方向不变，大小待定，而绳AB的拉力大小、方向均待定。用代表这三个力的有向线段作出一簇闭合三角形，如图2所示。 ( 图 2 ) ( G T N 图1 )A O B 例3题图 由图可知，随着绳AB趋于竖直，，其上的拉力先减小后增大，斜面的支持力减小，故选D 方法总结：按受力图 ①首先画出恒力（大小方向都不变的力） ②然后在箭头处画出方向不变的力 ③再次画出表示待定力的一条有向线段，并使它组成一个闭合三角形 ( ① ① ② ① ② ③ ① ② ③ ③ ① ② )④最后再补上几条有向线段 ⑤并用曲箭头标明变化趋势。 【检】（3分钟） 当堂检测 1、如图所示，光滑小球用细绳系住，绳的另一端固定于O点。现用水平力F缓慢地拉动斜面体，小球在斜面上滑动，细绳始终处于绷紧状态。小球从图示位置开始到离开斜面前，斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是（　　） A．FN保持不变，FT不断减小 B．FN不断减小，FT不断增大 C．FN不断减小，FT先减小后增大 D．FN保持不变，FT先减小后增大 2、如图所示，在倾角为α的光滑斜面上放一个重为G的小球，并用光滑的挡板挡住，挡板与斜面的夹角为θ（最初θ<90°），挡板从图示位置以O为轴向左缓慢转至水平，在此过程中小球始终处于平衡状态，斜面对小球的弹力F1及挡板对小球的弹力F2大小变化正确的是(　　) A．F1逐渐减小 B．F1先减小后增大 C．F2逐渐增大 D．F2先减小后增大 3.5.3 共点力平衡（三） 导学案答案 基础感知一： 闭合的矢量三角形 基础感知二： 例2：FN1逐渐减小，FN2逐渐减小 例3：D 当堂检测 1：C 2：AD第1题图 第2题图 页 学科网（北京）股份有限公司 $$