高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡教案及反思

第三章  相互作用——力

3.5   共点力的平衡

本内容的重点是共点力的平衡条件：F合=0，学生动手试验，总结得出结论；难点是物体的受力分析，通过课堂实例分析来形成分析方法；学生比较容易产生疑惑的地方是物体受力在什么情况下可以认为是共点力，通过实例分析来归纳条件。

【物理观念】能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。

【科学思维】能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。

【科学探究】能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。

【科学态度与责任】意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。

【教学重点】

（1）正交分解析法；

（2）共点力的平衡条件及其应用

【教学难点】

应用共点力平衡解析物理问题

PPT

【新课导入】

图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G 的木棒在力 F1 和 F2 的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？

【新课讲授】

一 、正交分解法

按力的作用效果分解力的解题步骤

（1）分析力的作用效果

（2）据力的作用效果定分力的方向

（3）用平行四边形定则定分力的大小

（4）据数学知识求分力的大小和方向

按实际效果分解实例

力的正交分解法

1）原理：把一个已知力沿着两个互相垂直的方向进行分解。

2）步骤：

(1)建立xoy直角坐标系

（2）将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上；

（3）分别求出X轴、y轴上个分力矢量和，即

Fx = Fx1 +Fx2+ Fx3+……

Fy = Fy1+Fy2+ Fy3+……

（4）求共点力的合力：

合力大小

合力方向与x轴的夹角为θ

二、共点力平衡的条件

物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。

桌上的书、屋顶的灯、随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车，都处于平衡状态。

想一想

受共点力作用的物体，在什么条件下才能保 持平衡呢？

作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相 反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。

二力平衡时，物 体所受的合力为0。

很多情况下物体受到三个力的作用而平衡

据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡

三力平衡条件:

任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。

也就是三力的合力为0。

如果物体受到多个共点力作用，我们可以逐步通过力 的合成，最终等效为两个力的作用。如果这两个力的合力 为0，则意味着所有力的合力等于0，物体将处于平衡状 态。

在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0

求解共点力平衡问题的基本方法：

(1)三力平衡问题：分析受力；逆向作图；数学方法（解三角形、图解法）。

(2)多力平衡问题：受力分析；正交分解；规范列式；数学方法（解方程组、公式法）。

注意：三角函数等相关数学知识！

【例题1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为 6 m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取 0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？

【例题2】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其点被一水平绳 BO牵引，使悬绳 AO段和竖直方向成 θ 角。若悬吊物所受的重力为 G，则悬绳 AO和水平绳 BO 所受的拉力各等于多少？

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，