人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡 教学设计
文档属性
| 名称 | 人教版(2019)高中物理必修第一册-3.5共点力平衡 教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 482.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-21 13:53:08 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
3.5共点力平衡 教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 第一学期
课题 共点力平衡
教材分析
本节课之前学生们已经学习了重力、弹力、摩擦力、力的合成和分解，已经具备了分析物体受力情况的基本要求，所以对于学习本节内容应该较为容易。但是同学们对于在初中学过的“二力平衡”如何过渡到多力平衡可能还存在一定难度。而且，由于我们对物体的受力分析并没有专门的课程讲解，学生们也可能存在对受力分析不明确的问题。
教学目标
物理观念： 1.物体的受力不能脱离物体而单独存在，体现了物质观。 2.能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维： 能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究： 能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任： 意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。
教学内容
教学重点： 1．共点力的平衡条件。 2．使用正交分解法。 教学难点： 1．共点力平衡条件的探究过程 2．对物体受力分析，列平衡等式
教学过程
【教学过程】 导入新课： 复习旧知，引出新课： 提问：什么是共点力？(如果几个力的作用点相同，或作用线交于一点，这几个力就叫做共点力) 为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 新课讲授： 一、共点力平衡条件 要想知道平衡条件是什么，首先得了解什么是平衡。 平衡：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 平衡状态有两种情况：静止和匀速直线 静止的如：桌上的书、屋顶的灯。 匀速直线：随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车。通过多媒体课件动图展示：传送带直线运动。 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 例如桌面上的书本，进行受力分析，受到重力和支持力，吊着的等，受到重力和拉力。 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。 如果物体受到多个力的作用，比如匀速行驶的汽车，受力分析，受水平方向的牵引力和摩擦力，竖直方向的重力和支持力，根据定义它也是平衡状态，我们叫做四力平衡。 如果物体受到多个共点力作用，我们可以逐步通过力的合成，最终等效为两个力的作用。如果这两个力的合力为0，则意味着所有力的合力等于0，物体将处于平衡状态。 结论：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 刚才静止在水平面上的物体，属于二力平衡，水平匀速行驶的汽车属于四力平衡。 那么二力平衡有没有是匀速的，四力平衡有没有静止的？ 比如匀速下落的雨滴，受力分析发现只受重力和摩擦力，大小相等方向相反，属于二力平衡，我们叫做运动的二力平衡，同理水平力推桌未动，受水平方向的推力和摩擦力，竖直方向的重力和支持力，根据定义它也是平衡状态，我们叫做四力平衡。也是属于静止的四力平衡。 下面我们来认识一下三力平衡。 常见的三力平衡，如物块静止在斜面上，受力分析受到竖直向下的重力，垂直斜面的支持力，和沿斜面向上的摩擦力。当重力沿斜面的分力小于或等于静摩擦力时，物块静止；当重力沿斜面的分力等于滑动摩擦力时，物块匀速下滑，刚才的传送带就是三力平衡。这就是三力平衡。 我们常用的就这几种情况。如图 例题1、某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），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？ 解：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： 顺序： ①竖直向下的重力mg； ②垂直斜面向上的支持力FN； ③沿斜面向上的摩擦力Ff； （3）应用二力平衡模式或建立直角坐标系转化为四力平衡的模式： 沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力mg沿两坐标轴方向分解为F1和F2，这样的分解称为正交分解。重力的作用效果分解。 设斜面倾角为θ，由于F2垂直于AB、 F1垂直于AC，故F2和F1的夹角也等于θ。 用l、b和h 分别表示AB、AC和BC的长度。直角三角形中三角函数关系可知： ， ， （4）判断物体的运动方向，求合力F合 根据共点力平衡的条件F合 =0 在x轴方向上 F1-Ff=0, 在y轴方向上F2-FN=0, 由于Ff=μFN 联立可求得 解得h=μb=0.4×6m=2.4m 联立可求得 解得h=μb=0.4×6m=2.4m 正交分解法——转化为四力平衡 1.原理：把一个已知力沿着两个互相垂直的方向进行分解。 2.步骤： (1)建立xoy直角坐标系 (2)将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上； (3)分别求出X轴、y轴上个分力矢量和，即 Fx = Fx1 +Fx2+ Fx3+…… Fy = Fy1+Fy2+ Fy3+…… （4）求共点力的合力： 合力大小 合力方向与x轴的夹角为θ 归纳：共点力的平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 Fx= 0 公式表示为：F合=0或 Fy= 0 例题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。如图所示，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mg，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？ 解：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： 三根绳子给的拉力F，其中F3=mg 解法一：合成法——转化为二力平衡。 任意两个力的都与第三力平衡 课本里用1、2与3求平衡，我们还可以用1、3与2或2、3与1求平衡，只不过平行四边形不好画。 解法二：正交分解法——转化为四力平衡 如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。 F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程 在x轴方向上F2 -F1x=0 在y轴方向上F1y–F3=0 直角三角形中三角函数关系可知：F1x=F1sinθ，F1y=F1cosθ 即F2 -F1sinθ=0，F1cosθ-mg=0 联立可求得：F1 ＝mg/cosθ ，F2 ＝mgtanθ 归纳：正交分解法：使用正交分解法，几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。 应用：课后练习1：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大小和方向。 解：合成法——转化为二力平衡。任意两个力的都与第三力平衡。 所以其余四个力的合力大小必然与F1等大反向。 教师引导学生总结解题的基本思路： 第一步确定研究对象。根据题意将处于平衡状态的物体或结点作为研究对象，通常用隔离体法将确定的研究对象从它所处的环境中隔离出来． 第二步进行受力分析。作出研究对象的受力图．这一步是解题成败之关键，务必细致周到，不多不漏．（判断分析的力是不是正确，可用假定拆除法和条件法来处理） 第三步应用平衡条件。根据物体平衡的充要条件列出平衡式子（或方程组），运算求解．对结论进行评估．必要时对结论进行讨论． 〖板书设计〗 3.5共点力的平衡 一、共点力平衡的条件 1、平衡状态 匀速直线运动状态 2、在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 Fx= 0 二、正交分解法——转化为四力平衡 ①正交分解法——转化为四力平衡 Fy= 0 ②合成法——转化为二力平衡，F合=0。 注意：几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。 〖教学反思〗 1、本节课的内容看起来很简单，内容也少。实际上内容很多，共点力的平衡情况有很多种，我们以后讲受力分析，绝大多数都是共点力。所以共点力的平衡条件就会显得很重要。进行共点力的平衡条件的解题方法是正交分解法和合成法，注意区分两者的区别与联系。 2、正交分解法第一次在课本中出现，不是以大标题的形式出现，以为不重要的，实际上它是本节课的重点和难点，需要花大量的时间来做相应的练习。而且还要熟练三角函数和几何知识，才能应用正交分解法得心应手。
3.5共点力平衡 教学设计
课程基本信息
学科 物理 年级 高一 学期 第一学期
课题 共点力平衡
教材分析
本节课之前学生们已经学习了重力、弹力、摩擦力、力的合成和分解，已经具备了分析物体受力情况的基本要求，所以对于学习本节内容应该较为容易。但是同学们对于在初中学过的“二力平衡”如何过渡到多力平衡可能还存在一定难度。而且，由于我们对物体的受力分析并没有专门的课程讲解，学生们也可能存在对受力分析不明确的问题。
教学目标
物理观念： 1.物体的受力不能脱离物体而单独存在，体现了物质观。 2.能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维： 能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究： 能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任： 意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。
教学内容
教学重点： 1．共点力的平衡条件。 2．使用正交分解法。 教学难点： 1．共点力平衡条件的探究过程 2．对物体受力分析，列平衡等式
教学过程
【教学过程】 导入新课： 复习旧知，引出新课： 提问：什么是共点力？(如果几个力的作用点相同，或作用线交于一点，这几个力就叫做共点力) 为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 新课讲授： 一、共点力平衡条件 要想知道平衡条件是什么，首先得了解什么是平衡。 平衡：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 平衡状态有两种情况：静止和匀速直线 静止的如：桌上的书、屋顶的灯。 匀速直线：随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车。通过多媒体课件动图展示：传送带直线运动。 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 例如桌面上的书本，进行受力分析，受到重力和支持力，吊着的等，受到重力和拉力。 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。 如果物体受到多个力的作用，比如匀速行驶的汽车，受力分析，受水平方向的牵引力和摩擦力，竖直方向的重力和支持力，根据定义它也是平衡状态，我们叫做四力平衡。 如果物体受到多个共点力作用，我们可以逐步通过力的合成，最终等效为两个力的作用。如果这两个力的合力为0，则意味着所有力的合力等于0，物体将处于平衡状态。 结论：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 刚才静止在水平面上的物体，属于二力平衡，水平匀速行驶的汽车属于四力平衡。 那么二力平衡有没有是匀速的，四力平衡有没有静止的？ 比如匀速下落的雨滴，受力分析发现只受重力和摩擦力，大小相等方向相反，属于二力平衡，我们叫做运动的二力平衡，同理水平力推桌未动，受水平方向的推力和摩擦力，竖直方向的重力和支持力，根据定义它也是平衡状态，我们叫做四力平衡。也是属于静止的四力平衡。 下面我们来认识一下三力平衡。 常见的三力平衡，如物块静止在斜面上，受力分析受到竖直向下的重力，垂直斜面的支持力，和沿斜面向上的摩擦力。当重力沿斜面的分力小于或等于静摩擦力时，物块静止；当重力沿斜面的分力等于滑动摩擦力时，物块匀速下滑，刚才的传送带就是三力平衡。这就是三力平衡。 我们常用的就这几种情况。如图 例题1、某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），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？ 解：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： 顺序： ①竖直向下的重力mg； ②垂直斜面向上的支持力FN； ③沿斜面向上的摩擦力Ff； （3）应用二力平衡模式或建立直角坐标系转化为四力平衡的模式： 沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力mg沿两坐标轴方向分解为F1和F2，这样的分解称为正交分解。重力的作用效果分解。 设斜面倾角为θ，由于F2垂直于AB、 F1垂直于AC，故F2和F1的夹角也等于θ。 用l、b和h 分别表示AB、AC和BC的长度。直角三角形中三角函数关系可知： ， ， （4）判断物体的运动方向，求合力F合 根据共点力平衡的条件F合 =0 在x轴方向上 F1-Ff=0, 在y轴方向上F2-FN=0, 由于Ff=μFN 联立可求得 解得h=μb=0.4×6m=2.4m 联立可求得 解得h=μb=0.4×6m=2.4m 正交分解法——转化为四力平衡 1.原理：把一个已知力沿着两个互相垂直的方向进行分解。 2.步骤： (1)建立xoy直角坐标系 (2)将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上； (3)分别求出X轴、y轴上个分力矢量和，即 Fx = Fx1 +Fx2+ Fx3+…… Fy = Fy1+Fy2+ Fy3+…… （4）求共点力的合力： 合力大小 合力方向与x轴的夹角为θ 归纳：共点力的平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 Fx= 0 公式表示为：F合=0或 Fy= 0 例题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。如图所示，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mg，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？ 解：（1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： 三根绳子给的拉力F，其中F3=mg 解法一：合成法——转化为二力平衡。 任意两个力的都与第三力平衡 课本里用1、2与3求平衡，我们还可以用1、3与2或2、3与1求平衡，只不过平行四边形不好画。 解法二：正交分解法——转化为四力平衡 如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。 F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程 在x轴方向上F2 -F1x=0 在y轴方向上F1y–F3=0 直角三角形中三角函数关系可知：F1x=F1sinθ，F1y=F1cosθ 即F2 -F1sinθ=0，F1cosθ-mg=0 联立可求得：F1 ＝mg/cosθ ，F2 ＝mgtanθ 归纳：正交分解法：使用正交分解法，几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。 应用：课后练习1：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大小和方向。 解：合成法——转化为二力平衡。任意两个力的都与第三力平衡。 所以其余四个力的合力大小必然与F1等大反向。 教师引导学生总结解题的基本思路： 第一步确定研究对象。根据题意将处于平衡状态的物体或结点作为研究对象，通常用隔离体法将确定的研究对象从它所处的环境中隔离出来． 第二步进行受力分析。作出研究对象的受力图．这一步是解题成败之关键，务必细致周到，不多不漏．（判断分析的力是不是正确，可用假定拆除法和条件法来处理） 第三步应用平衡条件。根据物体平衡的充要条件列出平衡式子（或方程组），运算求解．对结论进行评估．必要时对结论进行讨论． 〖板书设计〗 3.5共点力的平衡 一、共点力平衡的条件 1、平衡状态 匀速直线运动状态 2、在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 Fx= 0 二、正交分解法——转化为四力平衡 ①正交分解法——转化为四力平衡 Fy= 0 ②合成法——转化为二力平衡，F合=0。 注意：几个力当中有两个以上的力是互相垂直的才使用，否则用合成法。 〖教学反思〗 1、本节课的内容看起来很简单，内容也少。实际上内容很多，共点力的平衡情况有很多种，我们以后讲受力分析，绝大多数都是共点力。所以共点力的平衡条件就会显得很重要。进行共点力的平衡条件的解题方法是正交分解法和合成法，注意区分两者的区别与联系。 2、正交分解法第一次在课本中出现，不是以大标题的形式出现，以为不重要的，实际上它是本节课的重点和难点，需要花大量的时间来做相应的练习。而且还要熟练三角函数和几何知识，才能应用正交分解法得心应手。