第一节共点力作用下物体的平衡
共点力作用下物体平衡教案及教学反思
共点力作用下物体平衡教案教学目标一、知识目标1、知道什么叫共点力作用下的平衡状态.2、掌握共点力的平衡条件.3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题.二、能力目标1、培养学生应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的能力.2、培养学生全面分析问题的能力和推理能力.三、情感目标1、教会学生用辨证观点看问题，体会团结协助.教学建议教材分析1、通过实际(生产生活中)的例子来说明怎样的状态是平衡状态，使学生全面理解平衡状态——静止或匀速直线运动.2、共点力作用下物体的平衡条件在实际中的应用，是本节课教学的重点.对于不同类型的平衡问题，如何依据平衡条件建立方程，对于学生来说是学习中的难点.(平衡系统中取一个物体为研究对象，即隔离体法处理;取二以上物体为研究对象，即整体法处理.建立方程时可利用矢量三角形法或多边形法的合成和正交分解法来处理.)教法建议1、本节例题的教学重在引导学生学习分析方法.由于学生已经掌握了动力学问题的一般分析方法，教学时可先回顾动力学问题的分析方法，然后引导学生迁移到静力学问题中去.2、本节例题代表了两种典型的静力学问题.建议教学中引导学生做出小结.教学设计方案第一节共点力作用下物体的平衡一、平衡状态如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平衡状态.由此可见，平衡状态分两种情况：一种是静态平衡状态，此时，物体运动的速度，物体的加速度 ;另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度，物体的加速度 .注意：1、物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态.例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度，但物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动，由牛顿第二定律可得，物体此时的加速度，只有当物体能保持静止状态即其加速度也为零，物体才是处于静平衡状态.2、物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，即要多小有多小，故可认为其移动速度趋于零，因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态.二、共点力如果几个力的作用点相同，或作用线(或反向延长线)交于一点，这几个力就叫做共点力.三、共点力的平衡条件从牛顿第二定律知道，当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动，即物体处于平衡状态，因此，在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即 .解题的基本思路和方法：解物体的平衡问题的程序是：确定平衡体，作出受力图，正交分解好，定向列方程.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.但有时要将研究对象连同它的关联物一起作为研究系统(整体法)，反而运算方便，请注意研究下文将要给出的例题.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)第三步建立坐标系或规定正方向.如何建立合适的坐标系，要看问题的已知量、未知量而定.原则是要使力与坐标轴的夹角简单而明确，这样可使方程明快.坐标设置不当，会引起需要使用三角中的和差化积、半角倍角公式等运算工具，使计算大为繁冗.一般选未知量的方向为坐标系的正方向为宜，建立坐标系后，把不在坐标轴上的力用正交分解法分解到坐标轴上，并画出其分力的准确图示备用.第四步根据物体平衡的充要条件列出平衡方程组，运算求解.对结论进行评估.必要时对结论进行讨论.探究活动重心与平衡活动内容：探讨重心与平衡的知识在实际生活中的应用.活动目的：1、了解考虑物体重心的意义，知道找物体重心的方法.2、了解物体的平衡状态、平衡位置.知道不同平衡位置的稳定性不同，稳定性与重心的关系及在生活中的实际应用.3、激发学生爱科学、学科学的兴趣;培养运用物理知识，分析、解决实际问题的能力.活动准备：长方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圆环)、烟盒、奶瓶、细竹竿、硬币、梯形皮包、支架及茶杯、走索演员在一根高空钢丝上表演的投影片，在绳索上驾驶摩托车下挂载人“车厢”的投影片.活动过程：科学讲座，并进行讨论与思考①你能回答老师给你提出的问题吗?②你觉得重心和平衡的知识在生活中的应用广泛吗?你能举出实例吗?物理学中的其它知识呢?1、分析确定重心的问题重心是重力在物体上的作用点也就是物体各部分所受重力的合力的作用点.为什么要考虑物体的重心呢?当我们希望一个物体保持平衡时，就要用到重心的概念.例如，这里有一把尺子，为了把尺子支撑住，有一个办法就是把它放在桌子上.这时，桌子向尺子的各个部分都施加了支撑力，但是尺子的重力也可以被看作只作用在重心上.我们可以把一个手指尖放在尺子重心的下面，这时，仅仅支在一个点上就能把尺子支撑起来.你可以用手指尖按照上述办法使尺子保持平衡.下面，我们将用平衡点作为重心的别名.①你可以用实验的方法来寻找尺子的平衡点.首先，把尺子放在互相隔开的两个食指尖上.然后，慢慢地让两个手指向一起靠拢，方法是先移动一个手指，再移动另一个手指.最后，这两个食指将在尺子的中点处靠在一块.于是，平衡点就是尺子的中点.就是那些非均匀物体，也可以用这种滑动手指的方法找到它们的平衡点.你可以采用同样的方法，试着找出铅笔、钢笔和高尔夫球棒的重心.你将会很容易地找到这些物体的平衡点.但是，在这些情况下手指每次应向前移动多少，可能估计得不很恰当.你可以先用一把扫帚试着估计一下，然后再进行实验.②寻找不规则形状物的重心，还有一种方法可供使用.如寻找一个心形卡片重心的方法是用两个手指轻轻地把心形卡片捏起来，卡片就会前后摆动起来，最终它将静止下来.当卡片静止后，通过手捏卡片的那个点在卡片上画一条铅垂线.用手指在另外一点(这点不应在刚才画的那条铅垂线上)把卡片捏起来，待卡片静止后，再画一条铅垂线.这两条线相交的那一点，就是心形卡片的重心或平衡点.当你把手指支在这一点的下面，就可以把卡片平衡地支撑起来.③任何物体都有一个重心.人的重心大约是在肚脐的后面、身体的中心处.假设让一个人躺在跷跷板上，让他的肚脐恰好在跷跷板支撑点的上方，这样，人体通常能够达到平衡，跷跷板的两端都将不接触地面.④一段中空的管子，重心位于管的空心内，而不是在制作这管子的材料(管壁)上.这是与重心的定义相符合的.重心不一定要位于物体内.如果你试着使一段管子或圆环达到平衡，你可以用手指支撑它们的外侧，这是一种不稳定的平衡状态.如果一段管子处于竖直状态或圆环是处在水平状态(即它们的圆形截面处在水平面内)，又要用一个手指支撑它们，就必须用一块硬纸板托在圆环(或管子)下面，再用手指支在纸板上即可.任何物体的形状和物质结构的改变，都可以使它的重心发生移动.当我们把尺子从一端削掉一段之后，尺子余下部分的重心，就移动到新的位置了.与此相似，如果在尺子的一端粘上一团油灰，尺子也有一个新的平衡点.试问，平衡点是朝油灰移动，还是朝相反方向移动?2、探讨物体平衡的问题对于一个物体来说，当共点力的合力为零时，我们就说该物体是处于平衡状态.①例如在地板上放着电冰箱、电冰箱受到重力和支持力的合力为零，我就说，电冰箱是处于平衡状态.在地面上的任何静止的物体，都是处于平衡状态.②桌面上的某个物体，在外力作用下作变速运动，这物体便不是处于平衡状态.在这种情况下，重力方向仍然是与支持力的方向相反，但是使物体作变速运动的外力却是水平方向的.③根据物体形状的不同，各种物体可以有一个或更多个平衡位置.让我们把一枚硬币放在水平的桌面上，它有两种平衡位置：让硬币的某个平面接触桌面，这是一种平衡位置，把硬币立起来，让它的侧面接触桌面，这是另一种平衡位置.请注意，硬币有两个平面，我们把它们看作是一种平衡位置;让硬币的侧面接触桌面，使它达到平衡，这种平衡位置可以有无数种情况，但我们都把它们看成是一种平衡位置.我们再以烟盒为例，说明怎样分析物体的平衡位置.把烟盒放在水平的桌面上，它有三种平衡位置：一种平衡位置是让烟盒底面(或者顶面)接触桌面;第二种平衡位置是让烟盒后面(或者前面)接触桌面;第三种平衡位置是让烟盒的一个端面(或者另一个端面)接触桌面.你能举出一个具有四种平衡位置的物体来吗?④假设某个物体处于非平衡位置，当人们把它放开以后，它将朝着平衡位置运动.让我们手持一个烟盒，在桌子上方将烟盒松开，它将落在桌面上，并将迅速地静立在烟盒的某个面上.当我们做这个实验时，你怎样放开烟盒是没有关系的;不管你是在怎样的状态下放开烟盒，它总是要达到某个平衡位置.我们还可以手执一枚硬币将它放下，硬币落到桌面上以后，也会达到它的某一平衡状态.⑤并非所有的平衡位置都相同，各种平衡位置之间的差异，是它们的稳定性不同.3、讲解稳定平衡问题①迫使一物体产生一个很小的位置移动或运动，在引起一阵摆动以后，它最终将回到原来的平衡位置，这物体便处于稳定平衡状态.桌上放着一个直立的奶瓶，当我们轻轻地推一下瓶的颈部，它便会前后摆动，但最终将回到原来的直立位置.②与稳定平衡相对立的是不稳定平衡.如果使物体产生一个很小的位置移动或运动，它未能引起摆动，则该物体处于不稳平衡状态.随之而来的，是这物体将发生运动，到达另一个平衡位置.例如，一枚硬币，当它的平面接触桌面时，要比它的周边接触桌面有较好的稳定性.当你极其轻微地碰一下硬币时，它将前后摆动，但最后硬币仍回到原来的平衡位置.当然，如果你用大一点的力碰它，它将会翻倒，变成硬币平面接触桌面.假设你现在使一根针或一根细竹竿直立，并可能使它达到平衡，这时，它是处在不稳平衡位置.当我们给它施加一个极微弱的力时，这根针或细竹竿将会倒下来，达到整个长度都接触地面的新的平衡状态.③哪些因素决定了物体的稳定程度呢?一个因素是支持面的大小.当支持面大时，平衡的稳定性也增大.例如，一个长方体的桶，当它放倒时，比它直立时的稳定性要好.再举一个例子，有一种冰淇淋盒是圆锥形的，当盒里没有装入冰淇淋时，我们将杯口朝下放在桌上，这时它的稳定性较好;但如果将它锥体的尖端朝下放置，冰淇淋盒的稳定性则很差.实际上，如果圆锥体的尖端朝下而且达到平衡，它是处于不稳平衡状态，这正像任何其它物体平衡于一个点或一个角上，也都属于不稳平衡状态.④决定物体稳定性的另一个因素是重心相对于支持面(或支持点)的位置.一个物体，它的重心越低、越是接近支持面，则稳定性越好.我们可举这样一个例子，一个普通梯形皮包，倒放时比正放时的重心位置要高.试问：在这种情况下，重心各在哪里?近年来的赛车，为了降低所使用的赛车的重心高度，制造出了更加低矮的“低悬挂”型赛车.对于低悬挂型的赛车来说，由于以下的各种原因可能造成的翻车事故，是不大容易发生的：赛车在侧向气流作用下而翻车;在和其它车碰撞后而翻车;以及赛车本身由于某种原因而产生了横滑所造成的翻车.换句话说，由于低悬挂型赛车在正常行驶状态时重心极低，要把它弄翻，从正常的平衡状态，翻到车的侧面着地或车的顶面着地的另一个平衡状态，是不太容易的.⑤假设一个物体的重心是在物体支持面的底下，那么，这个物体的稳定性是很强的.把一个茶杯吊挂在钩子上，如上图所示.就是稳定平衡的一例.如果你把这茶杯推一下，也不管你是怎样推法，那么最终这茶杯必然要恢复到原来的稳定平衡状态上.走索演员在一根高空钢丝上表演的时候，重心总是在支持面上的，而支持面又很小，怎样保持稳定性呢?它是通过调整姿态，使重心总是在支持面的正上方而保持平衡的.一般的走索演员在表演时要手持一根长长的平衡杆，主要通过调整平衡杆的位置来调整整体重心的位置，以保持平衡.有经验的演员，则可以不要平衡杆，通过自己的身体姿态进行调整，而使身体的重心保持在钢丝绳的正上方.共点力作用下物体平衡教学反思《共点力平衡条件应用》是教科版必修一第四章的重点内容，是动力学的基础，特别是受力分析的方法是连接运动和力的重要环节。
共点力作用下的物体的平衡
共点力作用下物体的平衡一．共点力物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫共点力． 二、平衡状态物体保持静止或匀速运动状态（或有固定转轴的物体匀速转动）．说明：这里的静止需要二个条件，一是物体受到的合外力为零，二是物体的速度为零，仅速度为零时物体不一定处于静止状态，如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻，物体速度为零，但物体不是处于静止状态，因为物体受到的合外力不为零． 三、共点力作用下物体的平衡条件 物体受到的合外力为零．即F 合=0 四、平衡条件推论1、 三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交于一点2、 物体受到N 个共点力作用而处于平衡状态时，取出其中的一个力，则这个力必与剩下的（N-1）个力的合力等大反向。
3、三个力作用于物体使物体平衡，则这三个力的图示必构成封闭的三角形。
4、若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：F X 合=0，F Y 合=0； 五、用平衡条件解题的常用方法 1、力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形；反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零．利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力．2、力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解． 3、正交分解法将各个力分别分解到X 轴上和y 轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件，多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡．值得注意的是，对x 、y 方向选择时，尽可能使落在x 、y 轴上的力多；被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力． 考点一：平衡条件例1：如图所示，一物体受1N 、2N 、3N 、4N 个力作用而平衡且沿3N 的力的方向作匀速直线运动，现保持1N 、3N 、4N 三个力的方向和大小不变，而将2N 的力绕O 旋转60°，此时作用在物体上的合力大小为：（）A 、1NB 、2NC 、3ND 、4N拓展：物体几个共点力作用时其合力为零，如果撤去正东方向2N 的力，又撤去正南方向6N 的力，再撤去正西方向10N 的力，此时物体受的合力为______N ，方向是_____________ 例2 ：如图所示，一粗细不均匀的棒长L=6m ，用轻绳悬挂于两壁之间，保持水平，已知45=α，30=β，求棒的重心位置。
高一物理必修一第四章第一节《共点力作用下物体的平衡》教师教学实施方案
授课年级高一课题课时4.1 共点力作用下物体的平衡课程类型新授课目标解读1.知道共点力作用下物体平衡的概念,能叙述共点力作用下物体处于平衡状态的含义。
2.通过三个共点力平衡的实验探究,推出共点力作用下物体的平衡条件,培养提高观察能力和分析推理能力。
3.正确理解共点力平衡的条件,通过分析实例,初步学会利用共点力的平衡条件与物体的受力分析、力的合成和分解等知识解决平衡问题。
课程导学目标学法指导重点讲述共点力作用下物体的平衡条件。
重点难点共点力作用下物体的平衡状态,共点力的平衡条件。
课程导学建议教学建议本节内容需要安排1个课时教学,通过对教材中“图4-1-1”的分析让学生认识到书、小孩、小球这些物体都处于平衡状态,引导学生对其进行受力分析,进而从动力学的角度得出物体的平衡条件。
教学中要注意从学生已学知识出发,采用理论分析和实验探究相结合的方法进行教学。
关于对共点力平衡条件的应用,要选择有代表性的题目进行分析讲解,解题过程中要以学生为主体,引导学生进行受力分析,总结解题思路。
课前准备研读教材，估计学生自主学习过程中可能出现的问题和疑难点，在导学案的基础上根据本班学生学习情况进行二次备课，准备课堂演示的实验器材或视频资料。
导 学 过 程 设 计程序设计学习内容教师行为学生行为媒体运用新课导入创设情境前面我们学习对物体进行受力分析时,常说要根据物体的平衡与否来判断受力情况。
那什么是物体的平衡状态呢?怎样的物体才能处于平衡状态?平衡状态又有什么特点呢?请同学们看书并思考这些问题,这节课我们就来解决这些问题。
图片展示研读教材指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。
通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。
完成学案巡视学生自主学习的进展和学生填写学案的情况。
尽可能多得独立完成学案内容，至少完成第一层级的内容。
第一层级结对交流指导、倾听部分学生的交流，初步得出学生预习的效果就学案中基础学习交流的内容与结对学习的同学交流。
共点力作用下物体的平衡
4.1 共点力作用下物体的平衡》教学反思本次教学内容为教科版物理必修一第四章第一节《共点力作用下物体的平衡》, 本节内容是在之前所学的内容力的合成、力的分解、二力平衡的基础上对力的进一步学习和应用。
回顾整个课堂过程, 我对本节课进行如下反思。
（一）. 设计思路:本节课的主要内容主要有平衡状态的概念以及平衡条件的探究。
针对这两部分内容，我主要以新课改理念为指导，坚持以教师为主导，学生为主体的高效课堂教学模式展开教学活动。
1、课前探究。
（1）温故知新：通过复习之前已经学习并且本节课将要用到的相关知识和概念，为本节课教学做好准备。
（2）激趣导入：由生活中常见物品钉子展开思考，能否用 1 颗钉子将11 颗钉子顶起。
观察老师亲自演示的视频后，产生一定的思考和疑问。
课前视频由老师亲自录制，现象明显，结果震撼，以此作为导入，首先集中全班学生注意力，其次可以调动学生的求知欲，让学生带着想法和问题走进课堂。
2、课中探究。
（1）共点力作用下物体的平衡状态：通过视频中堆积木游戏，老师的引导并结合预习情况总结归纳出共点力作用下物体的平衡状态的概念；通过观察生活中的事物的状态结合已学知识，举例说明静止和速度为零的区别。
（2）共点力作用下物体平衡状态的条件：通过对初中已经学习的二力平衡过渡到三力平衡。
从基本概念和生活应用两个方面切入三力平衡条件的探究，过程按照科学探究的一般步骤展开：提出问题——猜想和假设——设计实验方案——进行实验——得出结论。
（2）安排学生完成当堂检测，对学习的知识学以致用，巩固内化。
（3）课堂小结：使学生对共点力作用下物体的平衡状态和平衡条件进行总结，同时归纳科学探究基本步骤体现了物理课堂对核心素养培养的核心目的。
3、课后探究布置课后思考，为后面讲共点力作用下物体平衡条件的应用中的动态平衡做好铺垫。
（二）成功之处:本节课采用了新课改教学模式，重点突出了学生的主体地位，课堂教学效果良好，主要有以下亮点：1、本节课应用了微课，实时投影，动画等教育技术手段作为教学辅助，充分融合，教学效果良好。
高考物理重点难点例析专题1共点力作用下物体的平衡
专题一共点力作用下物体的平衡重点难点1．动态平衡：若物体在共点力作用下状态缓慢转变，其进程可近似以为是平衡进程，其中每一个状态均为平衡状态，这时都可用平衡来处置．2．弹力和摩擦力：平面接触面间产生的弹力，其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力，其方向垂直于过接触点的曲面的切面；绳索产生的弹力的方向沿绳指向绳收缩的方向，且绳中弹力处处相等（轻绳）；杆中产生的弹力不必然沿杆方向，因为杆不仅可以产生沿杆方向的拉、压形变，也可以产生微小的弯曲形变．分析摩擦力时，先应按照物体的状态分清其性质是静摩擦力仍是滑动摩擦力，它们的方向都是与接触面相切，与物体相对运动或相对运动趋势方向相反．滑动摩擦力由F f = μF N公式计算，F N为物体间彼此挤压的弹力；静摩擦力等于使物体产生运动趋势的外力，由平衡方程或动力学方程进行计算．3．图解法：图解法可以定性地分析物体受力的转变，适用于三力作历时物体的平衡．此时有一个力（如重力）大小和方向都恒定，另一个力方向不变，第三个力大小和方向都改变，用图解法即可判断两力大小转变的情况．4．分析平衡问题的大体方式：①合成法或分解法：当物体只受三力作用途于平衡时，此三力必共面共点，将其中的任意两个力合成，合力一定与第三个力大小相等方向相反；或将其中某一个力（一般为已知力）沿另外两个力的反方向进行分解，两分力的大小与另两个力大小相等．②正交分解法：当物体受三个或多个力作用平衡时，一般用正交分解法进行计算．规律方式【例1】如图所示，轻绳的两头别离系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN上现用水平力F拉着绳索上的一点O，使小球B从图示实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终维持在原位置不动则在这一进程中，环对杆的摩擦力F f和环对杆的压力F N的转变情况（ B ）A．F f不变，F N不变B．F f增大，F N不变C．F f增大，F N减小D．F f不变，F N减小训练题如图所示，轻杆BC一端用铰链固定于墙上，另一端有一小滑轮C，重物系一绳经C固定在墙上的A点，滑轮与绳的质量及摩擦均不计若将绳一端从A点沿墙稍向上移，系统再次平衡后，则 （ C ）A ．轻杆与竖直墙壁的夹角减小B ．绳的拉力增大，轻杆受到的压力减小C ．绳的拉力不变，轻杆受的压力减小D ．绳的拉力不变，轻杆受的压力不变【例2】如图所示，在倾角为θ的滑腻斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A 、B ，它们的质量别离为m A 、m B ，弹簧的劲度系数为k ，C 为一固定挡板．系统处于静止状态．现开始用一恒力F 沿斜面方向拉物块A 使之向上运动，求物块B 刚要离开C 时物块A 的加速度a 和从开始到此时物块A 的位移d ．（重力加速度为g ）【解】系统静止时，弹簧处于紧缩状态，分析A 物体受力可知：F 1 = m A g sin θ，F 1为此时弹簧弹力，设此时弹簧紧缩量为x 1，则F 1 = kx 1，得x 1 = k g m Asin在恒力作用下，A 向上加速运动，弹簧由紧缩状态逐渐变成伸长状态．当B 刚要离开C 时，弹簧的伸长量设为x 2，分析B 的受力有：kx 2 = m B g sin θ，得x 2 = m B g sin θk设此时A 的加速度为a ，由牛顿第二定律有：F -m A g sin θ-kx 2 = m A a ，得a = F -(m A +m B )g sin θm AA 与弹簧是连在一路的，弹簧长度的改变量即A 上移的位移，故有d = x 1+x 2，即：d = (m A +m B )g sinθk训练题 如图所示，劲度系数为k 2的轻质弹簧竖直放在桌面上，其上端压一质量为m 的物块，另一劲度系数为k 1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连接在一路要想使物块在静止时，下面簧产生的弹力为物体重力的23，应将上面弹簧的上端A 竖直向上提高多少距离？答案：d = 5(k 1+k 2) mg/3k 1k 2【例3】如图所示，一个重为G 的小球套在竖直放置的半径为R 的滑腻圆环上，一个劲度系数为k ，自然长度为L （L ＜2R ）的轻质弹簧，一端与小球相连，另一端固定在大环的最高点，求小球处于静止状态时，弹簧与竖直方向的夹角φ．【解析】小球受力如图所示，有竖直向下的重力G ，弹簧的弹力F ，圆环的弹力N ，N 沿半径方向背离圆心O ．利用合成法，将重力G 和弹力N 合成，合力F 合应与弹簧弹力F 平衡观察发现，图中力的三角形△BCD 与△AOB 相似，设AB 长度为l 由三角形相似有：mg F = ABAO = R l ，即得F = mgl R 另外由胡克定律有F = k （l -L ），而l = 2R cos φ联立上述各式可得：cos φ = kL 2(kR -G )，φ = arcos kL2(kR -G )训练题如图所示，A 、B 两球用劲度系数为k 的轻弹簧相连，B 球用长为L 的细绳悬于0点，A 球固定在0点正下方，且O 、A 间的距离恰为L ，此时绳索所受的拉力为F 1，现把A 、B 间的弹簧换成劲度系数为k 2的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳索所受的拉力为F 2，则F 1与F 2大小之间的关系为 ( C )A ．F 1<F 2B ． F 1>F 2C ．F 1=F 2D ．无法肯定【例4】如图有一半径为r = 0.2m 的圆柱体绕竖直轴OO ′以ω = 9rad/s 的角速度匀速转动．今使劲F 将质量为1kg 的物体A 压在圆柱侧面，使其以v 0 = 2.4m/s的速度匀速下降．若物体A 与圆柱面的摩擦因数μ = ，求力F 的大小．（已知物体A 在水平方向受滑腻挡板的作用，不能随轴一路转动．）【解析】在水平方向圆柱体有垂直纸面向里的速度，A 相对圆柱体有纸垂直纸面向外的速度为υ′，υ′ = ωr = 1.8m/s ；在竖直方向有向下的速度υ0 = 2.4m/sA 相对于圆柱体的合速度为υ= υ２0+υ′２ = 3m/s合速度与竖直方向的夹角为θ，则cosθ = υ0υ = 45A 做匀速运动，竖直方向平衡，有F f cos θ = mg ，得F f =mg cos θ = 另F f =μF N ，F N =F ，故F = fF = 50N训练题 质量为m 的物体，静止地放在倾角为θ的粗糙斜面上，现给物体一个大小为F 的横向恒力，如图所示，物体仍处于静止状态，这时物体受的摩擦力大小是多少？答案： f=｛F 2+(mgsin θ)2｝1/2能力训练1．如图所示，在用横截面为椭圆形的墨水瓶演示坚硬物体微小弹性形变的演示实验中，能观察到的现象是（ B ）A．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面上升；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面下降B．沿椭圆长轴方向压瓶壁，管中水面下降；沿椭圆短轴方向压瓶壁，管中水面上升C．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均上升D．沿椭圆长轴或短轴方向压瓶壁，管中水面均下降2．欲使在粗糙斜面上匀速下滑的物体静止，可采用的方式是（ B ）A．在物体上叠放一重物B．对物体施一垂直于斜面的力C．对物体施一竖直向下的力D．增大斜面倾角3．弹性轻绳的一端固定在O点，另一端拴一个物体，物体静止在水平地面上的B点，并对水平地面有压力，O点的正下方A处有一垂直于纸面的滑腻杆，如图所示，OA为弹性轻绳的自然长度此刻用水平力使物体沿水平面运动，在这一进程中，物体所受水平面的摩擦力的大小的转变情况是（ C ）A．先变大后变小B．先变小后变大C．维持不变D．条件不够充分，无法肯定4．在水平天花板下用绳AC和BC悬挂着物体m，绳与竖直方向的夹角别离为α = 37°和β = 53°，且∠ACB为90°，如图1-1-13所示．绳AC能经受的最大拉力为100N，绳BC 能经受的最大拉力为180N．重物质量过大时会使绳索拉断．现悬挂物的质量m为14kg．（g = 10m/s2，sin37° = ，sin53° = ）则有）（ C ）A．AC绳断，BC不断B．AC不断，BC绳断C．AC和BC绳都会断D．AC和BC绳都不会断5．如图所示在倾角为37°的斜面上，用沿斜面向上的5N的力拉着重3N的木块向上做匀速运动，则斜面对木块的总作使劲的方向是（ A ）A．水平向左B．垂直斜面向上C．沿斜面向下D．竖直向上6．当物体从高空下落时，所受阻力会随物体的速度增大而增大，因此通过下落一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的扫尾速度。
基础力学：共点力作用下物体的平衡——教案
基础力学：共点力作用下物体的平衡——教案一、教学目标通过学习本节内容，学生能够掌握：1.共点力的概念和特点。
2.掌握静力平衡的基本概念和判断方法。
3.了解其它力引起的平衡失稳的基本概念和判断方法。
二、教学重点1.掌握静力平衡的基本概念和判断方法。
2.了解其它力引起的平衡失稳的基本概念和判断方法。
三、教学内容及进度安排第一节：共点力的概念和特点1.探究力的三个方面：作用力、受力对象以及作用力与受力对象之间的关系。
2.定义共点力的概念。
3.分析共点力的特点。
4.通过实验，体验共点力的特点与规律。
第二节：静力平衡的基本概念和判断方法1.定义静力平衡的概念。
2.掌握平衡力的概念。
3.学习应力分析图的绘制方法。
4.通过举一些实例，掌握判断物体是否处于静力平衡的方法。
第三节：其它力引起的平衡失稳的基本概念和判断方法1.了解平衡失稳的基本概念。
2.探究平衡失稳的原因。
3.学习判断物体是否处于平衡失稳的方法。
四、教学方法1.引导教学。
2.问题驱动型教学。
3.课堂讨论与自主探究相结合。
4.复合型实验教学。
五、教学评价1.学生自评。
2.教师观察评价。
3.学习感受反馈。
4.课堂讨论、实验报告评价。
六、教学意义1.本节课的教学内容为学生打下基础力学的基本知识和技能，为以后深入研究结构力学、力学分析、工程结构设计等课程奠定坚实基础。
2.基础力学中的共点力和静力平衡课程内容，也是体现工程力学之本、讲求工程技术之实用的典型。
3.完整的课程设计，可以帮助学生更好地掌握理论知识，从而可以将知识应用于实际解决问题的能力。
七、教学建议1.在教学时可以增加一些生动的例子，以凸显共点力和静力平衡的重要性。
2.每节课先进行复习，再展开新的教学内容。
3.教学交互性要增加，非单向讲解，而是要与学生多进行互动。
四、教学方法1.引导教学。
2.问题驱动型教学。
3.课堂讨论与自主探究相结合。
4.复合型实验教学。
五、教学评价1.学生自评。
2.教师观察评价。
第2章_第3讲共点力作用下物体的平衡1
图2- 2 3-
B．沿PO方向 D．指向图中区域Ⅱ
解析小球做匀速圆周运动时， 小 球受到重力(mg)和杆的作用力(F 杆)两个力的作用，所受到的合力 (F合)应沿圆周的半径径向指向圆 心．该合力是小球做匀速圆周运 动所需的向心力，如右图所 示．由力的平行四边形定则知， 杆的作用力(F杆)方向指向图中区 域Ⅰ，选项C正确．
1.共点力：几个力作用于 物体的同。 ，或它们的 作用线交于同一点 (该点不 一点 一定在物体上)，这几个力叫共点力. 2.共点力的平衡条件：在共点力作用下 物体的平衡条件是合力为零.
3.判定定理：物体在三个互不平行的力 的作用下处于平衡，则这三个力必为共点 力.(表示这三个力的矢量首尾相接，恰能组 成一个封闭三角形) 4.解题途径：当物体在两个共点力作用 下平衡时，这两个力一定等值反向 ；当物体 在三个共点力作用下平衡时，往往采用平行 四边形定则或三角形定则；当物体在四个或 四个以上共点力作用下平衡时，往往采用正 交分解法.
解析 对楔形物块与小物块这一 系统受力分析，受到重力，支 持力，拉力F，系统各物体均 平衡，则整个系统也处于平衡 状态，由对力F正交分解后， 由 平 衡 条 件 得 ： FN+Fsinq=(M+m)g ， 则 FN=(M+m)g-Fsinq， 所 以 答 案 作为三个边 组成的三角形，叫力的三 角形.对受三个共点力作用 而平衡的物体，任两个力 的合力必与第三个力等值、 反向、共线.这样将力平移 后，这三个力便组成一个 首尾依次相连的封闭的力 三角形，如图所示.
例2 (单选)如图2-3-4所示.用轻质
细线把两个质量未知的小球悬挂 起来，今对于球a持续施加一个 向左偏下30°的恒力，并对小球 b持续施加一个向右偏上30°的 同样大的恒力，最后达到平衡， 则表示平衡状态的图可能是( )
共点力作用下物体的平衡 说课
教师或学生提出，发现问题
探索发现
讨论交流
得出结论或解决问题
四 说教学过程
2
三 操作演练 形成技能
演示实验
内容一
内容二
提出新问题
采用学生自主探索实验，适时引入。
四、说教学过程
五 归纳小节 拓展思维
很据本书内容，结合板书对本节内容再次疏理， 便于在心中建立一个框架，对所学内容加深理解 记忆 让学生把课堂的知识真正的运用到实践的 当中，做到学以致用，我设计了以下内容： 学生自己通过各种途径，查找资料，思考， 牛顿第一定律与本节课的关系。
2
掌握共点力的 平衡条件
4
通过共点力平衡条 件的得出过程，培 养学生理论联系实 际的观点。
教学 目标
3
通过观察三个共点力平 衡的演示实验，推出共 点力作用下物体的平衡 条件，培养学生的观察 能力，分析推理能力。
二、说重难点
教学的重难点：
重点
1：共点力作用下物体 的平衡状态。
2：共点力的平衡条件。
难点
五、说板书设计
在学习的引入过程中，我运用的 是小黑板出示的方法，因此我将 黑板分为四个板块，第一板块用 于对新知识的探究，第二板块用 于作图，第三板块和第四板块轮 换使用，主要用于例题的讲解和 学生练习
即：
共点力的平衡条件。
三、说教法、学法
教
自主探究法
实验法 归纳法 讲练法
法
学
合作交流法 成果展示法
法
四 说教学过程
1 第一环节：创设情境 引入新课2源自第二环节：自主学习 探究新知
3
第三环节：操作演练 形成技能
4 5
第四环节：归纳小节 拓展思维
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 共点力作用下物体的平衡
学习目标：
一、知道什么是共点力；
二、知道共点力作用下物体平衡状态；
三、知道共点力作用下物体平衡条件； 四、能够判
一、共点力
F浮 F风 mg 风
T
几个力作用于同一点，或几个力的 作用线相交（延长或反向延长）于一点， 这几个力就叫做共点力。
想一想：这些是不是共点力？
F2 F2 F1 F1
F3
二、平衡状态
平衡状态：物体在几个共点力的作用下，保 持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态。
三、共点力作用下物体的平衡条件
初中知识： 二力平衡：物体受两个力作用时， 只要两个力大小相等，方向相反，作用在 同一条直线上则这两个力合力为零，物体 处于二力平衡状态。 猜想一下： 为了使物体保持平衡状态，作用在物 体上的共点力必须满足什么样的条件呢？
正交分解法解决平衡问题的基本思路 第一步 进行受力分析，画出受力图。 第二步 建立合适的坐标系，把不在坐 标轴上的力用正交分解法分到 坐标上。 第三步 根据物体的平衡条件列出平衡 方程组，运算求解。
例4：质量为m的物体置于水平面上， 它们之间的动摩擦因数为 ，若对物 体施力F，F与水平面夹角为α ，使物 体在水平面上做匀速直线运动，求F应 为多大？
五、平衡条件的应用;
例2：物体在共点力的作用下，下列说法中正 确的是（ C D ） A . 物体的速度在某 一时刻等于零，物体就 一定处于平衡状态 B . 物体相对另一物体保持静止时，物体一 定处于平衡状态 C . 物体处于平衡状态，合外力一定为零 D . 物体所受合外力为零，就一定处于平衡 状态
例5：如图所示，一个质量m=50kg的物体， 在平行于斜面的拉力F作用下，沿倾角为370 的斜面匀速向上运动，已知斜面的动摩擦因 数 =0.3。求拉力F为多大？
解：物体受力如图所示： 由平衡条件得: F = mgsinƟ + f ① N= mgcosƟ ②
f =μN ③
N F G1
300
f
G
例3：质量为 4kg的物体在五个共点力的作 用下向东做匀速直线运动，撤去其中大小 为 8N，方向向东的力F1，而保持其余四个 力不变，则物体（ D ） A. 继续保持向东做匀速直线运动 B. 以2m/s2，向东做匀加速直线运动 C. 以2m/s2，向西做匀加速直线运动 D. 以2m/s2，向东做匀减速直线运动
F合 = 0
共点力作用下物体的平衡条件： 物体所受的合外力为零，即F合=0，在 正交分解形式下的表达式为FX=0， FY=0。
四、如何判断一个物体是否处于平衡状 态，看a是否等于零
例1:判断下列物体是否处于平衡状态 √ A、静止在粗糙斜面上的物体 B、沿光滑斜面自由下滑的物体 × C、在平直公路上匀速行驶的汽车 √ D、以恒定的速率沿一圆周运行的卫星 × E、飞机起飞开始时速度为零 × F、做竖直上抛运动的物体恰到最高点时 × G、随电梯一起加速上升的乘客 ×
G2