6.共点力作用下物体的平衡（表格式教学设计）物理教科版2019必修第一册

第6节 共点力作用下物体的平衡 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第6节 共点力作用下物体的平衡 教学 目标 物理观念 知道共点力平衡的条件。 科学思维 通过对不同情境下的物体进行受力分析,理解共点力和非共点力的概念,体验知识来源于对实际问题的解决。 科学探究 通过对共点力平衡条件的探究,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,即物体所受的合力为0。 科学态度 与责任 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。 教学 重难点 1.知道什么是共点力,理解平衡状态,掌握共点力平衡的条件(重点)。 2.会根据平衡条件,利用合成法和正交分解法解决简单的三力平衡问题(重点)。 3.熟练运用正交分解法处理多力平衡问题(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：请同学们画出下列各图中物体的受力情况，思考共点力与非共点力的区别。 学生思考并画出受力示意图。 新课讲授 一、共点力平衡的条件 教师：图甲和图丙中各力的作用线相交于同一点,这样的几个力是共点力;图乙和图丁中各力的作用线无法相交于同一点,这样的力是非共点力。播放视频。 提问：同学们想一想，共点力作用下的平衡条件是什么？ 学生：物体所受到的合力为0。 教师：请同学们画出下列各图中物体的受力示意图。 学生：如图所示： 教师：请同学们画出下图中人脚尖处绳上的受力示意图。 学生：如图所示： 教师：处理力的平衡问题，常用合成法和正交分解法。如图所示： 学生观看视频回答问题。 学生动手受力分析。 新课讲授 二、共点力平衡条件的应用 教师：接下来，我们看几个关于共点力平衡条件的应用。 【例1】质量为1kg物体静止在倾角为30°的固定斜面上，则该物体受到斜面的支持力和摩擦力分别为多大？（g取10m/s2） 【答案】 支持力N=8.66N 摩擦力f=5N 【例2】如图所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球P，P是质量为m的金属球，固定在一细长轻质刚性金属丝下端，能绕悬挂点O在竖直平面内摆动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度θ，角θ大小与风力大小有关，下列关于风力F、刚性金属丝拉力T与角度θ的关系式正确的是（重力加速度为g）（　　） A．F＝mgsinθ B．F＝mgtanθ C．T＝mgcosθ D．T＝ 【答案】BD 【详解】对小球受力分析，受重力、水平分力、绳子的拉力，如图 将风力和拉力合成，根据共点力平衡条件，有，，故选BD。 【例3】如图，一质量m＝6kg的物块，置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数μ＝，为了使物块沿水平地面做匀速直线运动，现用一与水平方向夹角为37°的力斜向上拉物体，求拉力大小。（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2） 【答案】20N 【详解】物块做匀速直线运动，受力分析如图所示 正交分解，在水平、竖直方向分别满足FTBcos37°＝Ff，FN＝mg－FTBsin37° 且Ff＝μFN，代入数据解得FTB＝20N。 学生完成例题解答。 课 堂 练 习 1.如图所示是某幼儿园的一部直道滑梯，其滑道倾角为θ.一名质量为m的幼儿在此滑道上匀速下滑．若不计空气阻力，重力加速度为g，则该幼儿(　　) A．所受摩擦力为mgsin θ B．所受摩擦力为mgcos θ C．对滑道压力为mgsin θ D．对滑道压力为mgtan θ 答案　A 解析　对幼儿进行受力分析，由平衡条件得 沿倾斜滑道方向：Ff＝mgsin θ，A正确，B错误； 垂直倾斜滑道方向：FN＝mgcos θ，C、D错误． 2.用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示．已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，重力加速度为g，则ac绳和bc绳中的拉力大小分别为(　　) A.mg，mg B.mg，mg C.mg，mg D.mg，mg 答案　A 解析　对结点c受力分析如图所示，设ac绳上的拉力为F1、bc绳上的拉力为F2，根据平衡条件知F1、F2的合力F与重力mg等大、反向，由几何知识得F1＝Fcos 30°＝mg，F2＝Fsin 30°＝mg.选项A正确． 3.如图所示，质量为m1的物体甲通过三段轻绳悬挂，三段轻绳的结点为O，轻绳OB水平且B端与站在水平面上的质量为m2的人相连，轻绳OA与竖直方向的夹角θ＝37°，物体甲及人均处于静止状态．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.重力加速度为g.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力．求： (1)轻绳OA、OB中的张力分别是多大？ (2)人受到的摩擦力是多大？方向如何？ (3)若人的质量m2＝60 kg，人与水平面之间的动摩擦因数为μ＝0.3，欲使人在水平面上不滑动，则物体甲的质量m1最大不能超过多少？ 答案　(1)m1g　m1g　(2)m1g　水平向左　(3)24 kg 解析　(1)以结点O为研究对象，进行受力分析如图，根据共点力的平衡条件：FOA与FOB的合力与重力等大反向，由几何关系得：FOA＝＝m1g FOB＝m1gtan θ＝m1g (2)人在水平方向仅受绳BO的拉力FBO和地面的摩擦力Ff作用，根据平衡条件有 Ff＝FBO＝m1g，方向水平向左． (3)人在竖直方向上受重力m2g和地面的支持力FN作用，因此有FN＝m2g 要使人不滑动，需满足Ff≤Fmax＝μFN 联立以上各式解得m1≤24 kg. 课 堂 小 结 本节课通过对共点力作用下物体的平衡条件的探究,理解共点力作用下物体的平衡条件是合力为0。通过对解决问题过程中求合力方法的总结,体会正交分解法求合力的优势和不足。 板 书 设 计 第6节 共点力作用下物体的平衡 一、共点力平衡的条件 1.共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力． 2.平衡状态：物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态． 3.在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0. 即F合＝0或，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，在x轴和y轴上所受的合力． 二、共点力平衡条件的应用 1.明确平衡状态(合力为零)． 2.巧选研究对象． 3.受力分析(画出规范的受力分析图)． 4.列平衡方程(灵活运用力的合成法、效果分解法、正交分解法)． 5.求解或讨论(解的结果及物理意义)． 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 共点力的平衡条件是动力学的基础,是连接运动和力的重要环节。共点力作用下物体的平衡是高中阶段物理教学的重点和难点知识。在课堂教学中,和学生进行充分的互动交流，让学生在学习过程中体会到知识的构建过程,体会到新知识是在旧知识的基础上形成的这对于学生树立学习的自信有积极的意义。在素材选择上,本节课尽量用实际情境或实验来引导学生思考,目的是让学生体会到物理学习的现实意义。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $