高一共點力的平衡（第一課時）-任務單

課程基本信息課例編號2020QJ10WLRJ021學科物理年級高一學期上課題共點力的平衡（第一課時）教科書書名：普通高中教科書物理必修第一冊出版社：人民教育出版社出版日期：2019年6月學生信息姓名學校班級學號學習目標1.知道什么是共點力的平衡？2.能夠通過理論推理，總結(jié)出共點力平衡的條件，體會等效替代等科學研究的思想。3.了解用實驗驗證共點力平衡條件的基本思路與方法。課前學習任務閱讀教材p72課上學習任務【學習任務一】回顧：物體的平衡狀態(tài)以及共點力的概念。判斷：哪些生活中常見的物體是在共點力的作用下處于平衡狀態(tài)？【學習任務二】自主設計實驗驗證共點力作用下物體的平衡條件。思考：實驗中的注意事項有哪些？【學習任務三】“練一練”：1.如圖所示，物體在五個共點力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四個力不變，請在圖上畫出這四個力的合力的大小和方向。推薦的學習資源【課后拓展學習資源】：平衡的穩(wěn)定性鋼絲上的雜技演員、不倒翁都是在重力與支持力的作用下處于平衡狀態(tài)，但是鋼絲上的演員稍有不慎就會掉下，而不倒翁在被扳倒后卻能自動立起，這說明物體的平衡是有區(qū)別的。處于平衡狀態(tài)的物體在受到外力的微小擾動而偏離平衡位置時，若物體能自動恢復到原先的狀態(tài)，這樣的平衡叫做穩(wěn)定平衡（如圖431中間物體的平衡）;若物體不能自動回到原先的狀態(tài)，這種平衡叫做不穩(wěn)定平衡（如圖431左側(cè)物體的平衡）;若物體在新的位置也能平衡，這種平衡就叫做隨遇平衡（如圖431右側(cè)物體的平衡）。平衡物體處于何種平衡狀態(tài)，決定于平衡物體偏離平衡位置時重心高度的變化情況。例如，圖432中(a)、(b)、(c)三個圓錐體分別處于不穩(wěn)定平衡、穩(wěn)定平衡和隨遇平衡狀態(tài)。當它們偏離平衡狀態(tài)時，(a)中物體重心高度降低，(b)中物體重心高度升高，(c)中物體重心高度不變。物體的傾倒是有原因的，我們來看下面的實驗，如圖433所示，在一均勻木塊側(cè)面的中心上拴一根重垂線，把木塊放在一個能改變傾角的斜面上，斜面上固定一個小木樁，使木塊不能在斜面上滑動，仔細觀察重垂線與木塊的支持面相對位直的變化，看在什么情況下木塊會傾倒。從上面的實驗可以看出，只要偏轉(zhuǎn)的角度不大，重垂線不超出物體的支持面，物體就不會傾倒。始建于1174年的著名的比薩斜塔，塔高56.7m，塔基直徑19.6m，總質(zhì)量為1.45×104t，它至今傾斜度已達5.5°，塔頂中心點偏離中心垂線近5m，但仍未倒塌，就是因為它的重力作用線仍通過其支持面。自然界和人類都創(chuàng)造了平衡的奇跡，然而平衡能否穩(wěn)定，仍取決于重力作用線與支持面的相對位置。例如，人站立時，重力作用線通過支持面，才能保持身體的平衡。處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的物體，它們傾倒的難易程度(即物體的穩(wěn)定程度)一般是不同的。物體的穩(wěn)定程度叫做穩(wěn)度。如圖439所示，書有三種不同的放置方式，你認為哪種放置方式穩(wěn)度最大，為什么?平放的書重心更低，面積大，只有它偏轉(zhuǎn)很大的角度時，它的重力作用線才會超出支持面，使書翻倒?？梢?，這種放置方式穩(wěn)度更大。因此，若想改變物體的穩(wěn)度，我們可以從改變物體的重心以及支持面的面積來著手。例如，卡車裝貨物時