初中物理共点力平衡条件的应用(学案).doc

【学习课题】 第二节 共点力平衡条件的应用（学案）
人教版高中物理第一册（必修）第四章第二节

【内容分析】 本节主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件的应用。在本节中我们要探究用平衡条件来处理实际物理问题的方法（如：合成法、分解法、正交分解法等），其中重点是正交分解法。这些方法也是我们今后常用的解题方法。因此，同学们要认真学习。
【学习目标】
1.通过解决平衡问题进一步理解平衡状态；
2.能用力的合成法、分解法、正交分解法等常用方法解决实际问题；
3.通过经历完整的探究过程，培养灵活分析和解决问题的能力，同时也体验与感悟物理发现的成功感，并感受物理探究学习的乐趣。
【学习重点】
1． 受力分析；
2． 正交分解法；
【学习难点】
正交分解法的理解与应用
【学习过程】
一．学习准备：
1.学生实验
⑴我们自己双脚站在地上不动，再单脚站起来（体会二力平衡并思考二力的关系）；
⑵让我们把文具盒放在书上不滑下（即：静止状态）（体会三力平衡并思考其中一个力与另外两个力的合力的关系）；
⑶让我们轻轻推书让它缓慢移动（即：匀速直线运动）（体会多力平衡并思考其中一个力与其它力的合力的关系）。
2.做一做
⑴.如果一个物体能够保持 或 ，我们就说该物体处于平衡状态。
⑵.当物体处于平衡状态时：
a.物体所受各个力的合力等于 这就是物体在共点力作用下的平衡条件；如果把这些共点力分解在相互垂直的坐标轴上，其平衡方程是
b.它所受的某一个力与它所受的其它各力的合力的关系是:
①二力平衡时： ；
②三力平衡时： ；（这三个力可以构成一个封闭的三角形）
③多力平衡时： 。（这多个力可以构成一个封闭的多边形）
同学们，我们前面学习了共点力物体的平衡条件有什么用呢？那想不想用它来解决一些实际的物理问题呢？那又要用到什么方法呢？下面我们就来进行探究。
二、阅读探究
㈠.探究三力平衡问题的解题思路和方法。
● 完成教材72页的例题1。
图1
例题1：沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点，如图1，足球的质量为m，网兜的质量不计。足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为a。求：悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。
想一想：
①你准备选哪个物体作为研究对象？
②你所选择的研究对象处于什么状态？
③分析你所选的研究对象的受力情况。
④可以用哪些方法来求解？
要求：⑴在学习例题时，请先遮住例1的解答自已思考并分组讨论，画出受力分析图；
⑵同学们还要分组讨论用尽可能多的方法解决本题；
【解析】：

【拓展】：由F1和F2的合力与重力G等大反向；或则由F2和重力G的合力与F1等大反向能够求出F1和F2吗？
【总结】求解共点力下物体平衡的一般步骤：

㈡.探究多个共点力作用下用平衡条件解题的思路和方法。
图2
F
例题2：物体A在沿斜面向上的外力F作用下，沿倾角q的斜面匀速下滑，如图2。物体A受的重力为G。求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数m。
想一想：
①物体处于什么状态？
②分析你所选的研究对象的受力情况。
③能否画出物体的受力分析图。
④本题我们应该采用什么方法来求解比较好呢？
要求：⑴学生独立思考2min，然后周围分小组讨论、交流和探究，交流过程中可以请教老师。
⑵完成研究后，选两三个小组上台报告（包括演示过程、言语表述和板演）。
【解析】：

● 完成教材72页的例题2
例题3：A
图3
F1
：物体A在水平力F1= 400 N的作用下，沿倾角θ=600 的斜面匀速下滑（如图3所示）。 物体A受的重力G = 400N，求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数μ。
想一想：
①：确定研究对象是哪个物体？
②：对物体A进行受力分析。
③：画出物体的受力图。
④：本题又应该采用什么方法呢？
要求：学生先独立思考，然后分小组讨论、交流和探究。
【解析】：

三．反思拓展：（挖掘教材）
①三力平衡时一般采用什么方法求解： ；多力平衡时一般采用什么方法求解： 。

②用正交分解法解共点力平衡的一般步骤：

●巩固练习
1.三个共点力的平衡问题
α
A
⑴. 如图所示，已知小球重为G，放在倾角α光滑斜面上，挡板光滑，求小球对斜面和挡板的压力？（至少两种方法）

⑵如图,用一根绳子ａ把物体挂起来,再用另一根水平的绳子ｂ把物体拉向一旁固定起来.物体重量是40N，绳子ａ与竖直方向的夹角θ=300，绳子ａ和ｂ对物体的拉力分别是多大？
b
ａ
θ

2.多个共点力的平衡问题（注意：正交分解方法的应用）
α
F
m
F
⑶质量为m的物体，在外力F大小不变，方向与水平方向成α斜向上拉物体，F的作用下沿水平面向右匀速运动。如图所示，求物体与水平之间的动摩擦因数μ？

F
300

⑷一个质量为50kg的物体在平行于斜面的拉力F的作用下，沿倾角为300的斜面匀速运动。（如图）已知斜面的动摩擦因素为0.3。求拉力F为多大?

● 作业
1.教材73页练习一：（1）、（2）、（3）
2.思考题：教材73页练习一第（4）题
【资源链接】
三个和尚没水喝
　　“三个和尚挑水喝”的故事是形容一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚我依赖你，你依赖我，大家都不肯出力，结果三个和尚没水喝．然而三个和尚却肯出力，是不是一定有水喝呢?如图，用一根特殊的杠棒，棒有三个方向，互成120°角，中间挂着一个盛满水的水桶，当他们各自向前用力且在同一水平面上，力的大小相同，同一时刻跨出步子，结果发现寸步难行，时间过去了，水桶还在原地，大家没水喝．
从物理学角度来讲，根据力的合成法则，三个力大小相等，互成120°角，且在同一平面内的共点力的合力为零．合力既然为零，物体就处地平衡，反过来亦然，这就说任意两个力的合力必定与第三个力是一对平衡力．
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