2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè).doc

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2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)從容說(shuō)課本節(jié)學(xué)習(xí)共點(diǎn)力平衡及條件。內(nèi)容包括平衡狀態(tài)、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件和共點(diǎn)力的平衡條件。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定位如下：1.了解共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念。.2.理解共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念.3.知道什么是力的平衡4應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件進(jìn)行有關(guān)受力的分析，解決簡(jiǎn)單的平衡問(wèn)題。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是掌握共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件及其簡(jiǎn)單應(yīng)用本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)是充分利用共點(diǎn)力的平衡條件和正交分解法求解共點(diǎn)力作用下物體的平衡問(wèn)題。本節(jié)研究的共點(diǎn)力平衡從表象上看是物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其本質(zhì)是物體所受合外力為零。結(jié)合上述特點(diǎn)：本節(jié)采用實(shí)驗(yàn)法、歸納法、問(wèn)題解決法和分層教學(xué)法，來(lái)幫助學(xué)生掌握共點(diǎn)力作用下物體的平衡問(wèn)題。本節(jié)的教學(xué)程序如下：直接導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)共點(diǎn)力的知識(shí)，分析實(shí)例得到什么是共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件課堂討論強(qiáng)化本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.知道什么是共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài).2.掌握共點(diǎn)力的平衡條件.二、能力目標(biāo)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的推理分析能力、觀察能力、動(dòng)手能力.三、德育目標(biāo)1.辨證唯物主義的相對(duì)性觀點(diǎn).2.特殊到一般、一般到特殊的邏輯推理思維方式.教學(xué)重點(diǎn)1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài).2.共點(diǎn)力的平衡條件.教學(xué)難點(diǎn)共點(diǎn)力的平衡條件.教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、歸納法、問(wèn)題解決法、分層教學(xué)法.教學(xué)用具演示物體一個(gè)、彈簧秤若干.課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程投影本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài).2.掌握共點(diǎn)力的平衡條件.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程一、導(dǎo)入新課一個(gè)物體可以處于不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，其中常見(jiàn)的是平衡狀態(tài)，而且很有實(shí)際意義，如起重機(jī)、建筑物等就需要保持平衡狀態(tài).那么，什么是物體的平衡狀態(tài)？物體在什么條件下才能處于平衡狀態(tài)呢？這一章就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的問(wèn)題，本節(jié)課我們先來(lái)學(xué)習(xí)在共點(diǎn)力作用下物體的平衡.二、新課教學(xué)說(shuō)明：分層教學(xué)的前提是通過(guò)教師與學(xué)生的溝通，結(jié)合對(duì)各部分的掌握及學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣及態(tài)度、興趣等綜合因素，大致將學(xué)生分為三個(gè)層次.具體如下：A層次：對(duì)物理有較濃的學(xué)習(xí)興趣、基礎(chǔ)知識(shí)牢靠，學(xué)習(xí)習(xí)慣較好，能主動(dòng)預(yù)習(xí)且能超前認(rèn)知的同學(xué).B層次：自我感覺(jué)學(xué)習(xí)物理沒(méi)有多大困難，自我學(xué)習(xí)約束能力一般，能跟上老師上課的步驟的同學(xué).C層次：沒(méi)有或興趣不大，需要老師或他人的督促，學(xué)習(xí)習(xí)慣不太好，屬于被動(dòng)學(xué)習(xí)的階段，相對(duì)而言成績(jī)也較差.課堂布置：C層次靠前B層次居中A層次自愿（一）平衡狀態(tài)學(xué)生活動(dòng)閱讀課文并思考下列問(wèn)題： 投影閱讀思考題： 1什么是平衡狀態(tài)? 2在共點(diǎn)力作用下，物體的平衡狀態(tài)分為哪兩類? 3舉例說(shuō)明什么是物體的平衡狀態(tài) 4談一下你對(duì)靜止的理解 分組討論并匯報(bào)討論結(jié)果 1一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，則這個(gè)物體就處于平衡狀態(tài) 2共點(diǎn)力作用下物體的平衡又分為兩種情形，即靜平衡(物體靜止)和動(dòng)平衡(物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)) 3學(xué)生可能舉的平衡實(shí)例有： 光滑水平面上勻速滑動(dòng)的物塊； 沿斜面勻速下滑的木箱； 天花板上懸掛的吊燈； 上拋到最高點(diǎn)的物體； 一個(gè)物體拿在手中，在松手的瞬間 實(shí)例討論 同學(xué)舉的實(shí)例平衡中：前三種情況下，物體的加速度都等于零，而后兩種情況下，物體的加速度都不等于零，而物體處于平衡狀態(tài)的特征是a=O所以同學(xué)們所舉的前三個(gè)例子都是物體處于平衡狀態(tài)，而后兩種不是平衡狀態(tài) 4教師點(diǎn)撥對(duì)靜止的理解 靜止與速度v=O不是一回事。物體保持靜止?fàn)顟B(tài)說(shuō)明v=O，a=O兩者同時(shí)成立,如果僅是v=0,a0，例如上拋到最高點(diǎn)的物體，此時(shí)物體并不能保持靜止?fàn)顟B(tài)所以物體并非處于平衡態(tài) 總結(jié)并板書(shū) (一)平衡狀態(tài) 一個(gè)物體在共點(diǎn)力的作用下。如果保持靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng)。就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài) (1)幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn)?；蛘咚鼈兊淖饔镁€相交于同一點(diǎn)這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力 實(shí)際問(wèn)題中如果可以不考慮物體的大小和形狀，而把物體當(dāng)作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)時(shí)，作用在該物體上的力都可以看作共點(diǎn)力 (2)平衡狀態(tài)的種類 靜平衡：物體保持靜止?fàn)顟B(tài)注意：物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，速度為零，只是變速運(yùn)動(dòng)的一個(gè)瞬間，不是平衡狀態(tài)，因?yàn)樗⒉荒芤恢北３炙俣葹榱沆o止?fàn)顟B(tài) 動(dòng)平衡：物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) (3)有時(shí)說(shuō)“物體緩緩運(yùn)動(dòng)”即認(rèn)為物體處于動(dòng)平衡狀態(tài) (4)共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài)就是物體的加速度恒為零的狀態(tài) 投影鞏固練習(xí)題 下列物體中處于非平衡狀態(tài)的是 A靜止在粗糙斜面上的物體 B沿光滑斜面下滑的物體 C在平直路面上勻速行駛的汽車 D以恒定速率沿一圓周運(yùn)行的人造衛(wèi)星參考答案BD （二）共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件(1)請(qǐng)同學(xué)分析剛才所舉的例子中各物體的受力情況.要求：A口頭表述（包括汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)）BC：畫(huà)出受力示意圖（包括汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)）結(jié)論物體在平衡時(shí)既可受兩個(gè)力，又可受更多的力.(2)實(shí)例分析，理論推導(dǎo).思路分析受力的合力.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)感性理解認(rèn)識(shí)：F合=0獨(dú)立理論推導(dǎo)投影過(guò)程：從平衡狀態(tài)得：a=0又由牛頓第二定律得：F合=ma=0結(jié)論：平衡狀態(tài)的條件為：F合=0(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：演示實(shí)驗(yàn)：用彈簧秤先測(cè)演示物體的重量G再用兩個(gè)彈簧秤向上成一角度提起演示物體，使其保持靜止?fàn)顟B(tài).讀出彈簧秤的示數(shù)板畫(huà)：物體的受力圖示，根據(jù)力的平行四邊形定則，求出合力.結(jié)果：在誤差允許范圍內(nèi)，合力為零.分組實(shí)驗(yàn)：按已經(jīng)準(zhǔn)備分好的組（A、B、C搭配）分組進(jìn)行，教師巡回指導(dǎo).a.一個(gè)彈簧秤提起某物保持靜止.a1受力分析a2 F合b.兩個(gè)彈簧秤提起重物保持靜止b1受力分析b2畫(huà)出力的圖示b3應(yīng)用平行四邊形定則求F合.抽查同學(xué)驗(yàn)證結(jié)果.請(qǐng)一A層次同學(xué)歸納所學(xué)知識(shí)及思路.強(qiáng)化訓(xùn)練下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)處于平衡狀態(tài)的論述，正確的是A.質(zhì)點(diǎn)一定不受力的作用 B.質(zhì)點(diǎn)一定沒(méi)有加速度C.質(zhì)點(diǎn)一定沒(méi)有速度 D.質(zhì)點(diǎn)一定保持靜止學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)討論解答、提問(wèn)（B層次）參考答案：B（三）.拓展（1）結(jié)合前面所學(xué)，思考：物體受兩個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，這兩個(gè)力是什么關(guān)系？是否學(xué)過(guò)？學(xué)生思考得：二力平衡.（2）靜止的理解思考題：靜止與v=0是一回事嗎？試舉例說(shuō)明？與“保持”的理解類比.參考解答：保持靜止：v=0,a=0v=0:可能a=0可能a0,例自由落體起始時(shí)刻.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)A討論B、C獨(dú)立思考（3）了解力的平衡.方法：同學(xué)閱讀P71最后一段認(rèn)識(shí).（4）思考題：（A層次）試推導(dǎo)四個(gè)力，五個(gè)力、n個(gè)力（共點(diǎn)力）的平衡條件.（5）三個(gè)平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力的關(guān)系.方法：A、B討論C獨(dú)立思考結(jié)論抽查：F1、2與F3大小相等、方向相反，且在一條直線上.（四）.補(bǔ)充說(shuō)明方法：教師介紹強(qiáng)調(diào)（1）物體做什么運(yùn)動(dòng)與我們選取的參考系密切相關(guān)，我們判定物體是不是處于平衡狀態(tài)應(yīng)選擇慣性參考系，常用的慣性參考系是地球或相對(duì)地球靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體.（2）共點(diǎn)力平衡條件的深化F合=0（3）三力匯交原理若物體在三個(gè)非平行力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力必定共點(diǎn)共面，合力為零，稱為三個(gè)共點(diǎn)力的平衡.強(qiáng)化訓(xùn)練投影如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿傾角為的斜面勻速下滑，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)多大？分析關(guān)鍵詞勻速（下滑）處于平衡狀態(tài)，則所受合力為零.解：沿斜面和垂直斜面建立坐標(biāo)系，受力分析得：在x軸上合力為零，有F-mgsin=0在y軸合力為零，有FN-mgcos=0又F=FN 所以=F/FN=tan說(shuō)明該結(jié)果在很多時(shí)候?qū)ψ鲱}有用.課堂討論 1談一下靜止與平衡狀態(tài)I速度為零與靜止的區(qū)別 2試從二力平衡條件及共點(diǎn)力的合成說(shuō)明共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件 3物體在共面的三個(gè)非平行力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)。這三個(gè)力的作用線是否一定交于一點(diǎn)? 學(xué)生活動(dòng) 討論并解答上述問(wèn)題 教師點(diǎn)撥 1靜止的物體一定平衡。但平衡的物體不一定靜止 靜止?fàn)顟B(tài)是物體在一段時(shí)間內(nèi)保持速度為零不變，其加速度為零；而物體速度為零可能是物體靜止，也可能是物體做變速運(yùn)動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài)，加速度不為零 由此可見(jiàn)，靜止的物體速度一定為零，但速度為零的物體不一定靜止 因此，靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)，但速度為零的物體不一定處于平衡狀態(tài) 2如果物體在多個(gè)共點(diǎn)力Fl、F2Fn的作用下處于平衡狀態(tài),據(jù)共點(diǎn)力的合成法則,可將Fl、F2Fn用其合力F代替，則Fl與F就是一對(duì)平衡力，它們大小相等方向相反，合力為零，所以物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下的平衡條件是合力為零3物體在共面的三個(gè)非平行力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力的作用線必相交于一點(diǎn)(簡(jiǎn)稱三力匯交原理)，并且其中任一個(gè)力跟其余兩個(gè)力的合力等值反向三、小結(jié)投影小結(jié)思考題1一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持 或 ，則該物體處于平衡狀態(tài)。2共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是：物體所受合外力 ，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為F合= 或Fx合= ，F(xiàn)y合= ，其中Fx合為物體在x軸方向上所受的合外力，F(xiàn)y合為物體在y軸方向上所受的合外力。3 叫力的平衡若物體受到兩個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力 4若物體受到三個(gè)力的作用處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力 四、作業(yè)1.課后作業(yè)：P73（1）（A、B、C）2.預(yù)習(xí)第二節(jié)，完成相關(guān)題目（A、B）3.思考題：（A層次）如圖所示，質(zhì)量為m的物體C放在水平木板AB上，當(dāng)以mg的水平力作用于C物體時(shí)，恰可使C勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將木板一端抬高，當(dāng)AB與水平成45時(shí)，求木板所受的摩擦力多大？參考答案：F=mg提示：勻速運(yùn)動(dòng)，符合共點(diǎn)力作用下的平衡特點(diǎn).故F合=0所以mg=mg推得=當(dāng)AB與水平成45時(shí)，mgsin45=mg判定此時(shí)已運(yùn)動(dòng)所以F=mgcos45=mg五、板書(shū)設(shè)計(jì)六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.（1）下列哪組力作用在物體上，有可能使物體處于平衡狀態(tài)( )A.3 N,4 N,8 N B.3 N,5 N,1 NC.4 N,7 N,8 N D.7 N,9 N,6 N（2）用手施水平力將物體壓在豎直墻壁上，在物體始終保持靜止的情況下( )A.壓力加大，物體受的靜摩擦力也加大B.壓力減小，物體受的靜摩擦力也減小C.物體所受靜摩擦力為定值，與壓力大小無(wú)關(guān)D.不論物體的壓力改變與否，它受到的靜摩擦力總等于重力（3）如圖所示，木塊在水平桌面上，受水平力F1=10 N，F(xiàn)2=3 N而靜止，當(dāng)撤去F1后，木塊仍靜止，則此時(shí)木塊受的摩擦力為A.0 B.水平向右，3 NC.水平向左，7 N D.水平向右，7 N2.（1）重300 N的木箱放在光滑的水平地面上，一個(gè)人用200 N的力F作用在木箱上，方向與水平方向成30斜向上，當(dāng)木箱沿地面運(yùn)動(dòng)時(shí)，地面對(duì)木箱的支持力為_(kāi)N.（2）質(zhì)量相同的甲和乙疊放在水平面上，用力F拉乙，使甲、乙一起勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，設(shè)甲與乙之間的摩擦力為F1，乙與地之間的摩擦力為F2，則F1=_，F(xiàn)2=_.3.如圖所示，當(dāng)用大小為20 N，方向與水平成37的力F推物體時(shí)，恰能使重15 N的重物靠在墻上不下滑，問(wèn)：（1）此時(shí)物體所受摩擦力是多大？（2）當(dāng)推力方向不變，大小為22 N時(shí)，物體與墻之間的摩擦力是多少？（3）欲使物體與墻壁間不存在摩擦力，則推力大小應(yīng)變?yōu)槎啻螅繀⒖即鸢?.（1）CD(2)CD 提示：本題中，物體始終保持靜止，即是指物體一直處于平衡狀態(tài)，則據(jù)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件有F合=0對(duì)物體受力分析，如右圖可得F=FN，F(xiàn)f=G（3）B 提示：靜摩擦力始終等于使物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力.2.（1）200 N 提示：豎直方向上合力為零（2）F1=0 F2=F3.（1）3 N，沿墻向上 （2）1.8 N，沿墻向上 （3）25 N