6.共點(diǎn)力的平衡教學(xué)設(shè)計(jì)（2016/11/14會(huì)寧縣第二中學(xué)730799【摘要】要研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)，就要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，在受力分析時(shí)先選取研究對(duì)象，有時(shí)候選系統(tǒng)（求解系統(tǒng)受到的外力時(shí)用整體發(fā)），有時(shí)選單個(gè)物體（求解組成系統(tǒng)的物體之間的相互作用時(shí)用隔離法）?！娟P(guān)鍵詞】受力分析物體的平衡動(dòng)態(tài)平衡問題【教學(xué)目標(biāo)】1.掌握受力分析。2.知道平衡狀態(tài)理解共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。3.能解決簡雄的平衡問題?！局R(shí)對(duì)比】知識(shí)點(diǎn)初中高中受力分析初中學(xué)習(xí)了簡單的受力分析高中突出受力分析的重要性，并講到整體法與隔離法靜態(tài)平衡初中學(xué)習(xí)了二力平衡多力平衡問題并涉及多種方法動(dòng)態(tài)平衡初中未提及動(dòng)態(tài)平衡問題【課時(shí)安排】2課時(shí)【教學(xué)過程】一、受力分析【問題引入】怎樣對(duì)物體進(jìn)行受力分析？【情景引入】如圖6-1所示，木塊放在彈簧秤的托盤上，處于靜止?fàn)顟B(tài)，木塊受到幾個(gè)力的作用？木塊受到重力作用，比較彈簧秤讀數(shù)，有拉力作用彈簧秤讀數(shù)變小，說明木塊還受到拉力和支持力作用，由于木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以還受到水平向左的摩擦力作用，并且與拉力的水平分力平衡，如圖6-2所示。1.受力分析應(yīng)遵循以下原則由上可見，對(duì)物體受力分析應(yīng)遵循以下原則：（1）研究對(duì)象選取以簡單為原則，可以選質(zhì)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)、物體、物體系統(tǒng)。（2）受力分析的順序:重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力。（3）受力分析的根據(jù):按各力產(chǎn)生的條件(注意假設(shè)法的應(yīng)用)及實(shí)際受力情況分析。（4）畫出受力分析圖:注意受力個(gè)數(shù)、作用點(diǎn)及方向。（5）物體的形狀、體積可以忽略不計(jì)時(shí)或物體做平動(dòng)時(shí)，把各力集中于重心;當(dāng)物體有轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢時(shí)，不能將各力畫在其重心上。順口溜：場力一定有，彈力看四周，分析摩擦力?！疽族e(cuò)警示】受力分析時(shí)既“施力”又“受力”，易造成“漏力”或“多力”?！練w納總結(jié)】(1)受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)為：①從力的概念判斷，尋找對(duì)應(yīng)的施力物體； I②從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生的原因；③從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(是靜止、是勻速運(yùn)動(dòng)還是有加速度)。⑵受力分析的基本思路如下：(3)對(duì)于物體系統(tǒng)判斷可用整體法與隔離法整體法隔離法概念將幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題分析整體周圍其他物體對(duì)整體的作用，而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用分析周圍其他物體對(duì)它的作用力例題：二、共點(diǎn)力作用下的物體的平衡【問題導(dǎo)學(xué)】共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件是什么？【情景引入】在現(xiàn)實(shí)生活中，物體常常受到多個(gè)力的作用并且保持平衡狀態(tài)，如圖6-3所示，氣球懸在半空中，受到重力、繩子的拉力、風(fēng)的作用力和空氣的浮力作用，這幾個(gè)力之間有什么樣的關(guān)系能讓氣球保持靜止?fàn)顟B(tài)呢？為了解決這個(gè)問題，我們用下面的實(shí)驗(yàn)來總結(jié)?！疽c(diǎn)解讀】（1）將一方形薄木板平放在桌面上，并在板面上用圖釘固定好白紙，將三個(gè)彈簧測力計(jì)的掛鉤用細(xì)繩系在小鐵環(huán)上如圖6-4所示。(2)先將中兩個(gè)彈簧測力計(jì)固定在圖板上，再沿某一方向拉著第三個(gè)彈簧測力計(jì)。當(dāng)鐵環(huán)平衡時(shí)，分別記下彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3,和它們的方向，并按各個(gè)力的大小和方向作出力的圖示。（3）按平行四邊形定則作出F1，F(xiàn)2的合力F12,比較F12和F3，如圖6-4(b)所示(或合成F2，F(xiàn)3，作出F23，比較F23與F1).由此，找出三個(gè)力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3,的關(guān)系。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為三個(gè)共點(diǎn)力平衡的條件應(yīng)當(dāng)是什么？上述實(shí)驗(yàn)探究中，我們得到了三個(gè)共點(diǎn)力平衡的條件是:F合=0。那么，若是四個(gè)共點(diǎn)力、五個(gè)共點(diǎn)力……其平衡條件又是怎樣的呢？你不妨運(yùn)用力的合成法，將多個(gè)共點(diǎn)力的平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡進(jìn)行分析。結(jié)論依然是F合=0。【易錯(cuò)警示】正確區(qū)分“靜止”和“v=0”。物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，v=0，a=0是平衡狀態(tài);但是，當(dāng)v=0時(shí)，物體不一定處于平衡狀態(tài)，如自由落體運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)或豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)v=0，但以a=g，不是平衡狀態(tài)?！練w納總結(jié)】1.物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài))的條件是合力為零，即F合=0。2.解決的方法常有:正交分解法、解三角形法、圖像法、相似三角形法等。3.物體受3個(gè)或3個(gè)以上的共點(diǎn)力作用時(shí)，常用正交分解法，力的正交分解優(yōu)點(diǎn)在于：其一，借助數(shù)學(xué)中三角坐標(biāo)系（x,y）對(duì)力進(jìn)行描述;其二，幾何圖形關(guān)系簡單，是直角三角形，計(jì)算簡便?！倦y點(diǎn)辨析2】判斷下列說法的正誤。1.靜止在粗糙平面上的物體處于平衡狀態(tài)（）2.沿光滑斜面下滑的物體處于平衡狀態(tài)。（）3.在不光滑的水平面上勻速運(yùn)動(dòng)的木塊處于平衡狀態(tài)。（）4.做自由落休運(yùn)動(dòng)的物休在剛開始下落的一瞬間處于平衡狀態(tài)。（）三、動(dòng)態(tài)平衡問題【問題引入】運(yùn)動(dòng)的物體能處于平衡狀態(tài)嗎?【情景引入】運(yùn)動(dòng)的物體也能處于平衡狀態(tài)，如圖6-5所示，跳傘運(yùn)動(dòng)勻速下落時(shí)，整個(gè)物體處于平衡狀態(tài)，再如,海面上加速行駛的快艇,如6-6所示，在水平方向快艇處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但是在豎直方向快艇受到的重力和浮力平衡。【要點(diǎn)解讀】（1）當(dāng)物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受到的合力為0，也保持平衡狀態(tài)。（2）物體在某個(gè)方向上受到的合力為0，這個(gè)方向我們也可以認(rèn)為是平衡的?！練w納總結(jié)】解析法和圖解法是解動(dòng)態(tài)平衡的問題常用的兩種方法。運(yùn)用圖解法處理問題，顯得直觀、簡捷用相似三角形法是解平衡問題時(shí)常遇到的一種方法，解題的關(guān)鍵是正確地進(jìn)行受力分析，尋找力的三角形和結(jié)構(gòu)三角形相似?！镜淅咳鐖D6-7所示，將重力為G的光滑圓球用細(xì)繩拴在豎直墻壁上，當(dāng)把繩的長度增長，則下列判斷正確的是（）。A.繩對(duì)球的拉力丁和墻對(duì)球的彈力N均減小B.繩對(duì)球的拉力T增大，墻對(duì)球的彈力N減小C.繩對(duì)球的拉力T減小，墻對(duì)球的彈力N增大D.繩對(duì)球的拉力T和墻對(duì)球的彈力N均增大【思路點(diǎn)撥】受力分析，因?yàn)槲矬w保持平衡狀態(tài)，所以物體受到的合力為0?！窘馕觥啃∏蚴芰η闆r如圖6-8(a)所示，設(shè)繩與墻的夾角為θ。法一：合成法。因小球處于平衡狀態(tài)，所以任意兩個(gè)力的合力均與第三個(gè)力大小相等、方向相反。如圖6-8（b）所示，根裾平行四邊形定則將力G與N合成，則在ΔOGF中有，所以，。故當(dāng)繩變長時(shí)，θ減小，N，T均減小。法二：分解法。因小球處于平衡狀態(tài)，所以其中任意一個(gè)力在其他兩個(gè)力方向的分力均與其他兩個(gè)力大小相等、方向相反。如圖6-8(c)所不，在T,N方向上分解G，則有，故當(dāng)繩變長時(shí),θ減小，N，T均減小。法三：正交分解法。因?yàn)樾∏蛱幱谄胶鉅顟B(tài)，所以小球所受合力為零，將繩拉力沿豎直方向和水平方向分解。如圖6-8(d)所示，則所以，,所以當(dāng)繩變長時(shí)，θ減小，N,T均減小。法四：圖解法。以圖6-8(c)為例，因?yàn)橹亓Σ蛔?，N方向不變，θ減小，所以畫出后來的矢量圖，很容易得出N，T均減小?！敬鸢浮緼【感悟】圖解法的基本思路是：受力分析后將合力和分力歸結(jié)到一個(gè)矢量三角形中，通過三角形的變化來分析力的變化情況。利用圖解法解題時(shí)要注意弄清楚三角形的變量和不變量。板書:6.共點(diǎn)力的平衡1.受力分析應(yīng)遵循以下原則順口溜：場力一定有，彈力看四周，分析摩擦力?！疽族e(cuò)警示】受力分析時(shí)既“施力”又“受力”，易造成“漏力”或“多力”?！練w納總結(jié)】(1)受力分析的三個(gè)判斷依據(jù)為：①從力的概念判斷，尋找對(duì)應(yīng)的施力物體； I②從力的性質(zhì)判斷，尋找產(chǎn)生的原因；③從力的效果判斷，尋找是否產(chǎn)生形變或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(是靜止、是勻速運(yùn)動(dòng)還是有加速度)。⑵受力分析的基本思路如下：(3)對(duì)于物體系統(tǒng)判斷可用整體法與隔離法整體法隔離法概念將幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題分析整體周圍其他物體對(duì)整體的作用，而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用分析周圍其他物體對(duì)它的作用力例題：二、共點(diǎn)力作用下的物體的平衡【易錯(cuò)警示】正確區(qū)分“靜止”和“v=0”。物體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，v=0，a=0是平衡狀態(tài);但是，當(dāng)v=0時(shí)，物體不一定處于平衡狀態(tài)，如自由落體運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)或豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)v=0，但以a=g，不是平衡狀態(tài)?！練w納總結(jié)】1.物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)(靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài))的條件是合力為零，即F合=0。2.解決的方法常有:正交分解法、解三角形法、圖像法、相似三角形法等。3.物體受3個(gè)或3個(gè)以上的共點(diǎn)力作用時(shí)，常用正交分解法，力的正交分解優(yōu)點(diǎn)在于：其一，借助數(shù)學(xué)中三角坐標(biāo)系（x,y）對(duì)力進(jìn)行描述;其二，幾何圖形關(guān)系簡單，是直角三角形，計(jì)算簡便。【難點(diǎn)辨析】判斷下列說法的正誤。1.靜止在粗糙平面上的物體處于平衡狀態(tài)（）2.沿光滑斜面下滑的物體處于平衡狀態(tài)。（）3.在不光滑的水平面上勻速運(yùn)動(dòng)的木塊處于平衡狀態(tài)。（）4.做自由落休運(yùn)動(dòng)的物休在剛開始下落的一瞬間處于平衡狀態(tài)。（）三、動(dòng)態(tài)平衡問題【要點(diǎn)解讀】（1）當(dāng)物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受到的合力為0，也保持平衡狀態(tài)。（2）物體在某個(gè)方向上受到的合力為0，這個(gè)方向我們也可以認(rèn)為是平衡的?！練w納總結(jié)】解析法和圖解法是解動(dòng)態(tài)平衡的問題常用的兩種方法。運(yùn)用圖解法處理問題，顯得直觀、簡捷用相似三角形法是解平衡問