受力分析共點力的平衡教案

1、受力分析共點力的平衡適用學科局中物理適用年級高中一年級適用區(qū)域全國新課標/課時時長分鐘60知識點1 .共點力平衡2 .平衡條件的推論3 .受力分析,隔離、整體法的應用4 .靜態(tài)平衡問題分析學習目標1、 知識與技能1 .能利用共點力物體的平衡條件解決平衡問題；2 .通過解決平衡問題進一步理解共點力平衡；5 .能夠熟練地應用力的合成與分解,隔離、整體法等方法2、 過程與方法1 .通過學案導學讓學生自己探究共點力作用下物體平衡條件的應用思路和法.2 .通過經歷完整的探究過程,培養(yǎng)學生靈活分析和解決問題的水平.3 .通過學生間的交流和評價培養(yǎng)了學生合作學習的水平.3、 情感、態(tài)度與價值觀/使學生感受到

2、受力分析在物理中的地位,提升探究的樂趣.學習重點受力分析正父分解法整體與隔離法/學習難點整體與隔離法,正交分解法,共點力平衡條件的綜合應用.學習過程一、復習預習上節(jié)課學習了力的合成與分解,知道了合力和分力是等效代替的關系.學習了共點力的特性和力的合成法那么.力的分解方法有哪些？合理的范圍怎么計算？本節(jié)課我們將以上節(jié)課所學知識為根底探討物體在共點力作用下的平衡問題.思考：1 .一個物體在多個力的作用下保持平衡,那這幾個力的關系如何？2 .當這些力中存在變力時,其他的力怎么改變？3 .怎么通過其他的力來確定其中的某個力？我們將帶著這幾個問題進入本節(jié)課的學習二、知識講解考點1、受力分析1 .概念/把

3、研究對象指定物體在指定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來,并畫出物體所受力的示意圖,這個過程就是受力分析.2 .受力分析的一般順序先分析重力,然后按接觸面分析接觸力彈力、摩擦力,再分析其他力電磁力、浮力、力等.、3 .受力分析的步驟明確研究對象：研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的假設干個物體的集合.隔離物體分析將研究對象從周圍的物體中隔離出來,進而分析周圍物體有哪些對它施加了力的作用.畫出受力示意圖,標明各力的符號.檢查畫出的每一個力能否找出它的施力物體,檢查分析結果能否使研究對象處于題目所給的運動狀態(tài),預防發(fā)生漏力、添力或錯力現象.受力分析時的考前須知：養(yǎng)成按“一重力、二彈力、

4、三摩擦、四其他的順序分析受力的習慣.(2)明確研究對象(可以是一個點、一個物體或一個系統(tǒng)等).(3)分析彈力、摩擦力這些接觸力時,按一定的繞向圍繞研究對象一周,對接觸面逐一分析,在彈力和摩擦力不確定時,可結合產生條件和受力分析的結果與題中物體狀態(tài)是否相符來判斷.(4)區(qū)分研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力.考點2、共點力的平衡共點力：力的作用點在物體上的同一點或力的延長線交于一點的幾個力叫做共點力.平衡狀態(tài)：物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài),叫做平衡狀態(tài).XFx=0平衡條件：物體受到的合外力為零,即F合=0或汀y=0,平衡條件的推論(1)二力平衡如果物體在兩個共點力的作用下處于平衡

5、狀態(tài),這兩個力必定大小相等,方向相反,為一對平衡力.(2)三力平衡如果物體在三個共點力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反.(3)多力平衡如果物體受多個力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余力的合力大小相等,方向相反.考點3、靜態(tài)平衡問題的分析根據例題進行講解如下圖,在傾角為a的斜面上,放一質量為m的小球,小球被豎直的木板擋住,不計摩擦,那么球對擋板的壓力是./A. mgcosaB. mgtanaa/D.mg/法一正交分解法：對小球受力分析如圖甲所示,小球靜止,處于平衡狀態(tài),沿水平和豎直方向建立坐標系,將N2正交分解,列平衡方程為N1=N2sina,mg

6、=N2cosa法二力的合成法：如上圖乙所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零.可得：球對擋板的壓力N1'=N1=mgtana,所以B正確.N1與N2的合力一定與mg平衡,即等大反向.解三角形可得：FN1=mgtana,所以,球對擋板的壓力N1'=N1=mgtana所以B正確.法三三角形法那么：如丙圖所示,小球處于平衡狀態(tài),合力為零,所受三個力經平移首尾順次相接,一定能構成封閉三角形.由三角形解得：N1=mgtan,故擋板受壓力N1'=N1=mgtana.所以B正確.考點4、動態(tài)平衡問題的分析“動態(tài)平衡是指物體所受的力一局部是變力,是動態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,但變化過

7、程中的每一個定態(tài)均可視為平衡狀態(tài),所以叫動態(tài)平衡,這是力平衡問題中的一類難題.解決這類問題的一般思路是：把“動化為“靜,“靜中求“動.解題方法：1 .圖解法對力的處理(求合力)采用合成法,應用合力為零求解時采用圖解法(畫動態(tài)平行四邊形法).(1)列平衡方程求出未知量與量的關系表達式(2)根據量的變化情況來確定未知量的變化情況2 .解析法(極值法)對力的處理(求合力)采用正交分解法,應用合力為零求解時采用解析、法.(1)根據量的變化情況,畫出平行四邊形的邊角變化(2)確定未知量大小、方向的變化考點5、整體法與隔離法整體法與隔離法不是相互對立的,一般問題的求解中,隨著研究對象的轉化,往往兩種方法交

8、叉運用,相輔相成.所以,兩種方法的取舍并無絕對的界限,必須具體分析,靈活運用.無論哪種方法均以盡可能預防或減少非待求量即中間未知量的出現,如非待求的力,非待求的中間狀態(tài)或過程等的出現為原那么.、例題精析例題1法正確的選項是.B.繩拉猴子的力和猴子拉繩的力相互平衡C.地球對猴子的引力與猴子對地球的引力是一對作用力和反作用力如下圖,獵人非法獵猴,用兩根輕繩將猴子懸于空中,猴子處于靜止狀態(tài).以下相關說A.猴子受到的三個力不是共點力D.人將繩子拉得越緊,猴子受到的合力越大共點力的判斷,猴子受到的力的作用點都在猴子身上,A錯；平衡力的定義,B錯;猴子不動合力為0,D錯；所以選C.【例題2】如下圖,放在斜

9、面上的物體受到垂直于斜面向上的力F作用而物體始終保持靜止.當力F逐漸減小,那么物體受到斜面的摩擦力A.保持不變/B.逐漸減小/C.逐漸增大/D.以上三種均有可能【答案】A【解析】此題考查物體受力平衡、靜摩擦力的特點.物體靜止在斜面上,受四個力的作用：重力、斜面的支持力N、力F及靜摩擦力f,由受力平衡得：f=mgsin0,因此F變化,f不變,A項正確.【例題3】質量為m的長方形木塊靜止在傾角為.的斜面上,斜面對木塊的支持力和摩擦力的合力方向應該是.A.沿斜面向下B.垂直于斜面向上C.沿斜面向上D,豎直向上【答案】D【解析】如下圖,物體受重力mg、支持力N、摩擦力f而處于靜止狀態(tài),故支持力與摩擦力

10、的合力必與重力等大反向,D正確.【例題4】如圖238所示,固定在豎直平面內的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔,質量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細線的下端系著小球,上端穿過小孔用力F拉住,繩與豎直方向夾角為.,小球處于靜止狀態(tài).設小球受支持力為N,那么以下關系正確的選項是.A. F=2mgcos0B. F=mgcos0C. N=2mgD.N=2mgcos0【答案】A【解析】此題考查共點力平衡問題.對小球受力分析利用幾何關系可知N=mg,選項C錯誤、D錯誤；此時F=2mgcos0,選項A正確、B錯誤.【例題5】如下圖,兩根等長的繩子AB和BC吊一重物靜止,兩根繩子與水平方向夾角均為60現保持繩子AB

11、與水平方向的夾角不變,將繩子BC逐漸緩慢地變化到沿水平方向,在這一過程中,繩子BC的拉力變化情況是().A.增大B.先減小,后增大/C.減小D.先增大,后減小【答案】B【解析】法一圖解法作出力的平行四邊形,如圖甲所示.由圖可看出,FBC先減小后增大.法二解析法如圖乙所示,將FAB、FBC分別沿水平方向和豎直方向分解,由兩方向合力為零分別列出：FABcos60°=FBCsin0,FABsin60°4FBCcos0=FB,聯立解得FBCsin(30°+)=FB,顯然,當.=60°時,FBC最小,故當.變大時,FBC先變四、課堂運用【根底】AO上面套1.有一個

12、直角支架AOB,AO水平放置,外表粗糙,OB豎直向下,外表光滑.有小環(huán)P,OB上面套有小環(huán)Q,兩環(huán)質量均為m,兩環(huán)間由一根質量可忽略、不可伸展的細繩相連,并在某一位置平衡如下圖.現將P環(huán)向左移一小段距離,兩環(huán)再次到達平衡,那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比擬,AO桿對P環(huán)的支持力N和細繩上的拉力T的變化情況是)N不變,T變大B.N不變,T變小C.變大,T變大變大,T變小答案：解析：分利LNi-t-Tons.H=m外餌拒打r量力1STMO尸CLx產mJ九的詠對券_"EIQM；'l*r球四點力任川r.的平椅奉件.stg04分析隔離法隔離與整體法2.2021山東理綜,17如下

13、圖,質量分別為ml,m2的兩個物體通過輕彈簧連接,在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動ml在地面上,m2在空中,力F與水平方/FN=m1g+m2gFsin0FN=m1g+m2gFcos0Ff=Fcos0Ff=Fsin0A.B./C.D.答案：C解析：將m1、m2、彈黃看做整體,根據平衡條件得Ff=Fcos0Fn+Fsin0=(m1+m2)gFn=(m1+m2)gFsin0應選項正確.JXmx受力分析如下圖,X./耳-帆i+mjg向成.角.那么ml所受支持力FN和摩擦力Ff正確的選項是.【穩(wěn)固】3.如下圖,石拱橋的正中央有一質量為m的對稱楔形石塊,側面與豎直方向的夾角為a,重力加速度為g.

14、假設接觸面間的摩擦力忽略不計,a)/a)/mgtanamgcosa答案：C解析：以石塊為研究對象,其受力分析如下圖,由于石塊靜止,那么兩側面分別對石塊的彈力N的合力F與石塊的重力大小相等,即2Nsina=mg,解得N=一,A正確.2sina【拔高】4.(2021海南卷,4)如下圖,墻上有兩個釘子a和b,它們的連線與水平方向的夾角為45.,兩者的高度差為l.一條不可伸長的輕質細繩一端固定于a點,另一端跨過光滑釘子b懸掛一質量為m1的重物.在繩子距a端L的c點有一固定繩圈.假設繩圈上懸掛質量為m22的鉤碼,平衡后繩的ac段正好水平,那么重物和鉤碼的質量比'1為.m2B.2sina=.對節(jié)點

15、c受力分析,節(jié)點,5c受三個力作用而平衡,答案：C解析：平衡后設繩的bc段與水平方向成“角,那么：tana=2,在豎直方向上有：m2g=mlgsinamlm2sina2選C.五、課堂小結1.受力分析的根本思路2.共點力作用下物體平衡的一般解題思路六、課后作業(yè)【根底】/1.如下圖,一物體在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做勻影火感吻火彩次力次汲速直線運動,那么以下說法正確的選項是().A.物體可能只受兩個力作用B.物體可能受三個力作用C.物體可能不受摩擦力作用D.物體一定受四個力作用答案D解析此題考查根據物體的運動狀態(tài)分析物體的受力,摩擦力產生的條件等知識點.物體做勻速直線運動,那么受力

16、平衡,將拉力F在水平方向和豎直方向上分解,那么物體一定要受到滑動摩擦力的作用.再根據摩擦力產生的條件知,一定有彈力.因此物體一定會受到四個力的作用.【穩(wěn)固】2.如下圖,放在斜面上的物體受到垂直于斜面向上伊力F逐漸減小,那么物體受到斜面的摩擦力.A.保持不變B.逐漸減小C.逐漸增大D.以上三種均有可能答案AF作用而物體始終保持靜止.當在斜面上,受四個力的作用：重f=mgsin0,因此F變化,f不解析此題考查物體受力平衡、靜摩擦力的特點.力、斜面的支持力N、力F及靜摩擦力f,由受:變,A項正確.3.如下圖,在斜面上,木塊A與B的接觸面是水平的,繩子呈水平狀態(tài),兩木塊均保持靜止.那么關于木塊/A和木

17、塊B的受力個數不可能的是()B, 3個和4個C, 4個和4個D, 4個和5個答案:解析：(1)假設繩子的拉力為零.以A、B為研究對象,確定B人和斜面之間一定有靜摩擦力,、A、B的受力圖如右圖,所以選項A正確.(2)假設繩子上有拉力,對A、B分別畫受力圖可知,A受到重力、B對A的支持力、繩子的拉力和B對A的摩擦力而平衡,B受到重力、A對B的壓力、斜面對B的支持力和A對B2121的摩擦力,斜面對B的摩擦力可有可無,所以選項C、D正確.【拔高】4.如下圖,用一根細線系住重力為G、半徑為R的球,其與傾角為“的光滑斜面劈接觸,處于靜止狀態(tài),球與斜面的接觸面非常小,當細線懸點O固定不動,斜面劈緩慢水平向左移動直至繩子與斜面平行的過程中,下述正確的選項是.A.細繩對球的拉力先減小后增大B.細繩對球的拉力先增大后減小C.細繩對球的拉力一直減小D.細繩對球的拉力最小值等于G