《共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用》導(dǎo)學(xué)案3

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1、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用 【教學(xué)課題】 共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用 【教學(xué)目標(biāo)】 1、知識(shí)與技能 （ 1 ）知道什么是共點(diǎn)力，及在共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念。 （ 2 ）理解物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。 （ 3 ）知道我國(guó)古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就。 （ 4 ）會(huì)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。 2、過程與方法 （ 1 ）在對(duì)共點(diǎn)力平衡問題的探究中，感受等效、圖示、歸納推理等科學(xué)方法。 （ 2 ）在共點(diǎn)力平衡條件的實(shí)驗(yàn)研究中，感受猜想、方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究、分析歸納結(jié)論的 科學(xué)探究方法。 3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （ 1 ）在共同的實(shí)驗(yàn)探究過程中，體驗(yàn)合作，樂于合作

2、。 （ 2 ）通過了解張衡的相關(guān)科學(xué)成就，激發(fā)愛國(guó)主義情感和對(duì)科學(xué)的熱愛。 【課前預(yù)習(xí)】 了解運(yùn)動(dòng)和靜止的概念。 【教學(xué)重難點(diǎn)】 重點(diǎn)：共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。 難點(diǎn)：共點(diǎn)力平衡條件的探究過程。 【教學(xué)內(nèi)容】 突破思路 本節(jié)教學(xué)中應(yīng)注意的問題： （ 1 ）物體處于平衡狀態(tài)，或者靜止或者是勻速直線運(yùn)動(dòng)，反過來物體處于靜止或勻速直線 運(yùn)動(dòng)， 物體就是處于平衡狀態(tài)， 平衡狀態(tài)滿足的條件是合外力為零． 即無論哪個(gè)方向上的合 力都是零． 2）有關(guān)研究對(duì)象的選取：若問題中只有一個(gè)物體，一個(gè)過程，研究對(duì)象沒有選擇余地， 也就是研究這個(gè)物體和這個(gè)過程．若問題中是一個(gè)連接體，又有

3、多個(gè)過程， 首先研究誰，再 研究誰； 是研究一個(gè)物體為好還是研究多個(gè)物體為好， 這在審題中需要認(rèn)真思考． 總的原則： 首先被研究的應(yīng)該是受力最簡(jiǎn)、 已知量足夠多的， 這樣通過研究后又可將研究結(jié)果作為一個(gè) 已知條件，為下一次研究創(chuàng)造條件． （ 3 ）正交分解求解平衡體，建立坐標(biāo)軸的原則讓盡可能多的力在坐標(biāo)軸上；被分解的力盡 可能是已知力， 不宜分解待求力． 因一個(gè)待求力分解變成兩個(gè)待求力， 給求解帶來很多不便． （ 4 ）平衡分為靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡．靜態(tài)平衡是指物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)態(tài)平衡指物體勻 速運(yùn)動(dòng)，也可指在某方向上處于平衡狀態(tài)． 規(guī)律總結(jié) 規(guī)律：共點(diǎn)力平衡條件． 知識(shí)：

4、共點(diǎn)力作用下平衡的應(yīng)用． 方法：用平衡條件解題的常用方法： （ 1 ）力的三角形法．物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭 頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形， 反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則 這三個(gè)力的合力必為零． （ 2 ）力的合成法．物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合成必跟第三個(gè)力等大 反向，可利用平行四邊形定則來求解． （ 3 ） 正交分解法．建立合適的坐標(biāo)軸，使更多的力在坐標(biāo)軸上，將不在坐標(biāo)軸上的力分解， 根據(jù)物體處于平衡，列出 x 、 y 軸上的平衡方程來求解． 合作討論 將兩腳左右分開，使兩足間的距離約為 30cm

5、 左右．你能從雙腳站立不變姿勢(shì)地改為單足站 立嗎 ?試一試，并說明可能或不可能的原因．仔細(xì)體驗(yàn)一下，你是如何從雙足站立而變?yōu)閱? 足站立的 ? 我的思路： 若保持雙腳站立的姿勢(shì)不變改為單足站立，是不可能的．因?yàn)閮赡_左右分開，使 兩足間的距離約為 30cm 左右，人體的重心和人體在同一個(gè)豎直面上，重心的作用線大致落 在兩足中間． 假設(shè)單足站立能夠平衡， 重心的作用線就轉(zhuǎn)移到一只腳上， 在保持姿勢(shì)不變的 情況下，是無法做到的． 從雙足站立而變?yōu)閱巫阏玖⒌模?身體應(yīng)逐漸傾斜， 將重心轉(zhuǎn)移到一 只腳上． 思維過程 平衡問題的整體法和隔離法 (1)整體法”：把整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)研究對(duì)象

6、來分析(即當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來考慮) . (2)隔離法”：把系統(tǒng)中各個(gè)部分(或某一部分)隔離作為一個(gè)單獨(dú)的研究對(duì)象來分析. 用平衡條件解題的常用方法： (1)力的三角形法.物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭 頭首尾相接，構(gòu)成一個(gè)矢量三角形， 反之，若三個(gè)力矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則 這三個(gè)力的合力必為零. (2)力的合成法.物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合成必跟第三個(gè)力等大 反向，可利用平行四邊形定則來求解. (3)正交分解法.建立合適的坐標(biāo)軸，使更多的力在坐標(biāo)軸上，將不在坐標(biāo)軸上的力分解， 根據(jù)物體處于平衡，列出 x、y軸上的平衡方程來求解

7、. 【隨堂練習(xí)】 1.粗糙的水平面上疊放著物體 A和B, A和B間的接觸面也是粗糙的， A和B間最大靜摩 擦力為3N, A與地面間的最大靜摩擦力為 4N,同時(shí)有F=1N的兩個(gè)力分別作用于物體 A 和B上，則B對(duì)A的摩擦力大小為( ) A. 1N B. 3N C. 6N D. 2N A " , ■ F 圖5 26 解析：由于外力小于 A和B間最大靜摩擦力以及 A與地面間的最大靜摩擦力，所以 B對(duì)A 的摩擦力是靜摩擦力，應(yīng)該與外力等大反向. 答案：A 2.如圖5-27所示，3根質(zhì)量和形狀都相同的光滑圓柱體，它們的重心位置不同，擱在兩 墻上，重心的位置分別是 力，則

8、() A . FN1 < Fn2 V Fn3 C. Fni= Fn2 = Fn3 Fn3分別為圓柱體對(duì)墻的壓 圖 5-27 1、2、3標(biāo)出的位置，設(shè) Fn「Fn2、 B. FN1 > F n2 > F n3 D. Fn1= Fn2< Fn3 解析：如果以圓柱體為研究對(duì)象，所受彈力的方向不變， 都是垂直于接觸面過球心的， 根據(jù) 對(duì)稱性，這兩個(gè)接觸面的彈力應(yīng)該一樣大小.由于重心位置不同，所以重力的作用點(diǎn)不同， 但物體都是在重力和兩個(gè)彈力的作用處于平衡， 所以可得出不管重心位置在哪， 彈力的大小 都應(yīng)該一樣. 答案：C 3.質(zhì)量為2kg的物體，受到一

9、個(gè)平行于斜面向上、 大小為7N的拉力F而靜止在傾角為37° 的斜面上，若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.4,則物體受到的摩擦力是（ ） A. 5N B. 6. 4N C. 8N D. 12N 解析：由于物體是靜止的， 所以靜摩擦力的大小應(yīng)該等于 mgsin37 - F = 20X0.6—7= 5N .還 可知靜摩擦力的方向應(yīng)沿斜面向上. 答案：A 【課外拓展】 物體受到的拉力 F與地面對(duì)物體的摩擦力的合力是（ 1.如圖5— 28所示，物體受到與水平方向成 30。角的拉力F作用向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 B.向上偏右 A.向上偏左 C.豎直向上 D,豎直向下圖 解

10、析：由于物體作向左的勻速運(yùn)動(dòng)，所以如果將力 F分解到水平和豎直方向上，水平方向 的分力Fi與摩擦力等大反向，只剩下豎直向上的分力 F2,所以拉力F與摩擦力的合力是豎 直向上的.本題也可將物體所受的彈力與重力等效為一個(gè)豎直向下的力, 這樣物體就受到三 個(gè)力的作用，拉力 F與摩擦力的合力應(yīng)該與第三個(gè)力等大反向. 答案：C 2.如圖5-29所示，位于斜面上的物塊在沿斜面向上的力的作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜 面作用于物塊的靜摩擦力（ A.方向可能沿斜面向上 B.方向可能沿斜面向下 C.大小可能等于零 D.大小可能等于F 解析：由于不知道力F的大小，所以摩擦力的方向 A、B都

11、有可能，如果F=mgsin%摩擦 力就為零；如果 F>mgsin a,摩擦力的方向應(yīng)沿斜面向下； Fvmgsina,摩擦力的方向應(yīng)沿 斜面向上；如果 mgsin a= 2F,此時(shí)的摩擦力沿斜面向上等于力 F的大小.  3 .如圖5— 30所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引小船，若水的阻力恒定不變，則船在 勻速靠岸的過程中，下列說法正確的是（ ) G 圖5 30 A .繩的拉力保持不變 B.繩的拉力不斷變大 C.船受到的浮力保持不變 D.船受到的浮力不斷減小 解析：由于船是勻速運(yùn)動(dòng)，對(duì)船進(jìn)行受力分析，設(shè)繩子的拉力為了，繩子與水平方向的夾角 為aF為船受的浮力，由于

12、船是勻速運(yùn)動(dòng)，所以 Tcos9= f, Tsin 0+ F=G,由于。在變大, 阻力f不變，所以繩子的拉力不斷變大，浮力不斷減小. 答案：BD 圖 5—31 4 .如圖5 — 31所示，質(zhì)量為m的光滑球放在水平面 AB上，并與AC接觸，則球?qū)B面的 壓力大小為 ,對(duì)AC面的壓力大小為 . 解析：由于光滑的球處于平衡狀態(tài)， 所以只受重力和 AB面對(duì)其的彈力，而AC面沒有彈力， 如果有彈力，球?qū)⒉粫?huì)是靜止的.所以 AB面對(duì)其彈力大小為 mg,即球?qū)B面的壓力為 mg. 答案：mg 0 5 .物體靜止于傾角為 a的斜面上，當(dāng)斜面傾角a變小時(shí)，物體受到的支持力變 （填 大”或刃、”），靜摩擦力變 （填 大”或小”）. 解析：支持力的大小為 N = mgcos a,靜摩擦力的大小為f= mgsin a,所以當(dāng)a變小時(shí)，支持 力變大，靜摩擦力變小. 答案：大小