3.3共点力平衡 教案.docx
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1、适用学科中学物理适用年级高一适用区域人教版区域课时时长(分钟)2课时学问点1.系统平动平衡:确定探讨对象、整体和隔离法的应用2.物体受共点力的平衡条件3.共点力三力平衡:三角函数应用与最小值的确定4.共点力三力平衡:勾股定理的应用5 .共点力三力平衡:力的三角形和几何三角形的相像关系的应用6 .共点力多力平衡:正交分解方法的应用7 .物体受共点力:力平衡的几种运动状态教学目标1、知道共点力作用下物体的平衡概念,驾驭在共点力作用下物体的平衡条件2、知道如何用试验探究共点力作用下的物体的平衡条件3、应用共点力的平衡条件解决具体问题教学重点 共点力平衡的特点及一般解法I IBBI教学难点学会正确受力
2、分析、正交分解及综合应用教学过程-一、导入!法:对于三力平衡,一般依据“随意两个力的合力与第三力等大反向”的 关系,借助三角函数、相像三角形等手段求解;或将某一个力分解到另外两个力的反方向上, 得到这两个分力必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交 分解法。2、力汇交原理:假如一个物体受三个不平行外力的作用而平衡,这三个力的作用线必在同 一平面上,而且必有共点力。3、正交分解法:将各力分解到龙轴上和,轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件A.无论工工的比值如何,地面对半球体的摩擦力都不为零ID28 .当工工=?时,半球体对mi的摩擦力为零 12 3C.当上工工心时,半
3、球体对叫的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向上123D.当05时,半球体对m的摩擦力的方向垂直于图中的虚线向下 m 13瓦【答案】B【解析】A、对半球体皿、m2整体进行受力分析,只受重力和支持力一对平衡力,相对地 面并无运动趋势,故不受摩擦力,故A错误;B、若半球体对n的摩擦力为零,对n受力分析,如图,将重力正交分解,依据共点力平 衡条件得到:x 方向:T - migcos53=0y 方向:N - migsin53O=0据题意:T=m2gID i r解得:二上,故B正确;3ID 1 rC、当1-migsin53o,即绳子的拉力大于重力的下滑分力,m2有上滑趋 叱 3势,摩擦力沿切线向下,故C错误;
4、D、当5N苴时,有m2gmigsin53。,即绳子的拉力小于重力的下滑重量,m2有下滑趋 123势,摩擦力沿切线向上,故D错误;故选:Bo2、如图所示,形态和质量完全相同的两个圆柱体a、b靠在一起,表面光滑,重力为G,其 中b的下半部刚好固定在水平面MN的下方,上边露出另一半,a静止在平面上。现过a的 轴心施加一水平作用力F,可缓慢的将a拉离水平面始终滑到b的顶端,对该过程分析,则 应有 ()A.a球刚离开水平面时,a、b间的压力最大为2G,而后慢慢减小到GB. a球刚离开水平面时,拉力F最大为G,以后慢慢减小为0C.拉力F先增大后减小,最大值为GD.a、b间的压力由0慢慢增大,最大值为G【答
5、案】A【解析】解:对于a球:a球受到重力G、拉力F和b球的支持力N,由平衡条件得:F=Ncos。,Nsin0=G则得:F-Gcote, N=匚,sinO依据数学学问可知,。从30。增大到90。,F和N均慢慢减小;当0=30。,F有最大值,为让G, N有最大值,为2G;当0=90。,F有最小值,为G, N有最小值,为0;故A正确,BCD错误;故选:Ao3、如图所示,欲使在粗糙斜面上匀速下滑的木块A停下,可接受的方法是()A.增大斜面的倾角B.削减木块与斜面间的动摩擦因数C.对木块A施加一个垂直于斜面对下的力D.在木块A上再叠放一个重物【答案】c【解析】A、木块匀速滑下,合力为零,依据平衡条件得m
6、gsinO=MmgcosO;若增大斜面的 倾角仇重力沿斜面对下的分力mgsinO增大,滑动摩擦力f=|imgcos0减小,木块的合力方 向将沿斜面对下,木块做加速运动。故A错误。B、木块匀速滑下,合力为零,依据平衡条件得mgsin0=|imgcos0;削减木块与斜面间的动 摩擦因数,滑动摩擦力f=|imgcos。减小,木块的合力方向将沿斜面对下,木块做加速运动。 故B错误。C、对木块A施加一个垂直于斜面的力F,重力沿斜面对下的分力mgsinO不变,而滑动摩 擦力(F+mgcosO)增大,合力方向沿斜面对上,木块做减速运动,可以使木块停下。故 C正确。D、由A项分析可知,mgsin9=|imgc
7、os0得:sin0=|icos0,与质量无关,在木块A上再叠放一个 重物后,整体匀速下滑,不行能停下。故D错误两物块甲、乙紧靠在一起,物块乙放置在水平地面上,物块甲上端用绳子栓在天花板上,绳子处于整直伸直状态,甲、乙两物块均保持静止则()A.绳子的拉力确定不为零B.地面受到的压力可能大于物块乙的重力C.物块乙受到地面的摩擦力水平向右D.物块乙受到地面的摩擦力水平向左【答案】B【解析】A、假如甲乙接触面光滑,甲乙间没有摩擦力,对甲分析知,甲受到重力和绳子的 拉力,二力平衡,绳子拉力不为零;假如甲和乙之间有摩擦力,则甲有可能受到斜面的支持 力、摩擦力和重力平衡,这时候绳子没有拉力,故A错误。B、假
8、如甲和乙之间存在作用力,则地面受到的压力可能大于物块乙的重力,故B正确; CD、由于甲和乙整体在水平方向不存在作用力,故物块乙不受地面的摩擦力,故CD错误。 2、如图所示,质量为m的小球固定在轻弹簧和轻杆的一端,轻弹簧的另一端固定在墙壁上 的A点,轻杆的另一端通过较链连于墙壁上的O点,轻弹簧的自然长度与杆长相等。小球 静止时,轻弹簧处于水平,轻杆与墙壁成0=30。.从某时刻起先,给小球施加竖直向上的力 F,使小球缓慢移动到B位置,OB处于水平。整个过程中弹簧始终处于弹性限度内,下列 说法中正确的是()A.小球在移动过程中可能受到3个力作用B.若弹簧有弹力,则弹力的大小确定不等于杆对小球的作用力
9、的大小C.弹簧的弹力先减小后增大,且末态时弹力大于初态时弹力D.力F先增大后减小【答案】B【解析】A、小球在向上移动过程中,当弹簧复原原长,此时小球所受弹簧的弹力T|=0,因小球的重力G及F的方向均在竖直方向,此时必定有沿杆方向对小球的作用力T2=0,若T2邦, 则T2在水平方向的分力T2xW0,小球无法处于平衡状态,此时小球仅受两个力作用,故A 错误。B、若小球所受的弹力与轻杆的支持力或拉力大小相等,T,=T2,它们的合力确定是竖直方 向,此时由几何关系可知弹簧的长度与杆长相等,此时T|=T2=0,除此以外Ti#T2,故B正确。C、初态时弹簧的压缩量是(1等于杆长),末态时弹簧的伸长量是,了
10、所以 222末态时弹簧的弹力小于初态时弹簧的弹力,故C错误。D、小球刚起先向上运动过程中,F慢慢增大,当弹簧复原原长前后,弹簧的弹力和轻杆对 小球的作用力均发生变更,两力的方向分别变为左向下和右向下,此后小球再向上运动过程 平常向上的力F3=G+、庐(近N)kl,故D错误中,F始终增大,刚起先时向上的力F1二G,弹簧复原原长时向上的力F2=G,轻杆水3、如图所示,做爬行试验的小机器人沿四分之一圆弧形曲面,从底部0向A爬行,受到水平向右恒定的风力,恰以某一大小不变的速度爬行,则小机器从0向A爬行的过程中()A.受到的合外力大小不变B.摩擦力方向与运动方向始终相反C.摩擦力先变大后变小D.曲面对小
11、机器人的作用力大小不变【答案】A2【解析】A、小机器人做匀速圆周运动,合力大小为:F/mJ,大小保持不变,故A正确;BC、小机器人受重力、支持力和摩擦力,摩擦力与速度方向相同;沿着切线方向:f=mgsin0,随着。的变大,f慢慢变大,故B错误,C错误;D、曲面对小机器人的作用力F为支持力和摩擦力的合力,依据矢量合成法则,有:故卞二卞-7,由于不变,而下的大小不变、方向变更,故节的大小是变更的,故D错误1 1n v1n倾角。=37。的上表面光滑的斜面体放在水平地面上。一个可以看成质点的小球用细线拉住与斜面一起保持静止状态,细线与斜面间的夹角也为37。.若将拉力换为大小不变、方向水平向左的推力,斜
12、面体照旧保持静止状态。sin37*06 cos37。=0.8.则下列说 法正确的是()A.小球将向上加速运动 B.小球对斜面的压力变大C.地面受到的压力不变 D.地面受到的摩擦力不变【答案】B【解析】AB、起先时,对球受力分析,如图所示:依据平衡条件,在平行斜面方向:Fcos37=mgsin37,垂直斜面方向:Fsin37+N=Gcos37,联立得:F=0.75G;拉力改为水平后,由于大小不变,故其与斜面的夹角不变,故沿着斜面方向的分力不变,球 照旧保持静止,依据平衡条件可知,斜面支持力变大,故A错误,B正确;CD、对球和斜面体整体分析,受重力、支持力、拉力和静摩擦力,依据平衡条件,拉力改为水
13、平后,其水平分力变大,竖直分力减小,故静摩擦力变大,地面 支持力变大;依据牛顿第三定律,斜面体对地面的压力和摩擦力均变大,故C错误,D错误2、如图所示,一个质量为m的滑块置于倾角为30。的固定粗糙斜面上,一根轻弹簧一端固 定在竖直墙上的P点,另一端系在滑块上的p点,直线PQ与斜面垂直,滑块保持静止。则 ( )A.弹簧可能处于原长状态B.斜面对滑块的摩擦力大小可能为零C.斜面对滑块的支持力大小可能为零D.滑块确定受到四个力作用【答案】A【解析】弹簧的方向垂直于斜面,因为弹簧的形变状况未知,所以斜面与滑块之间的弹力大 小不确定,所以滑块可能只受重力、斜面支持力和静摩擦力三个力的作用而平衡,此时弹簧
14、 弹力为零,处于原长状态;物块也可能受到重力、支持力、斜面的支持力和弹簧的弹力四个 力作用,由于物块受到的摩擦力不行能为零,则支持力确定不为零,故A正确,BCD错误 3、如图所示,A是一匀整小球,B是个工圆弧形滑块,最初A、B相切于小球的最低点,4一切摩擦均不计。一水平推力F作用在滑块B上,使球与滑块均静止,现将滑块B向右缓慢推过一较小的距离,在此过程中()A.墙壁对球的弹力不变 B.滑块对球的弹力增大C.地面对滑块的弹力增大D.推力F减小【答案】B【解析】AB、对球受力分析,球受到重力、支持力和挡板的弹力,如图,由于重力的大小 和方向都不变,挡板的弹力方向不变。依据作图法知,斜面的支持力方向
15、在变更,支持力和 挡板的弹力合力不变,等于重力,从图中可知,滑块对球的弹力在增大,墙壁对球的弹力在 增大。故A错误,B正确。CD、对滑块和球整体进行受力分析,整体受重力、支持力、挡板的弹力及推力,竖直方向,滑块和球的重力等于地面对滑块的弹力,滑块和球的重力都不变,所以地面对滑 块的弹力不变,水平方向,推力F等于墙壁对球的弹力,所以推力F增大,故CD错误。故选:Bo1、难课后反思教学技能的反思:对基础学问的讲解是否透彻;对重点、点是否把握精确;对学生的学习学问驾驭学问的状态是否了解等2、对教学目标的反思: 讲授的学问是否正确;语言是否规范简练;书写是否工整(班组课板书设计是否合理);教具的运用是
16、否得当,试验操作是否娴熟、规范等3、对教学方法和手段的反思:是否留意了学生的参与意识;班组课是否因“班”施教,课 后因“人”施教;教学方式、手段是否多样化等=)多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得留意的是,对工、y方向选择时,尽可能使落在1、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力。4、矢量三角形法: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 首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零,利用三角形法求得未知力.二.学问讲解(-魔点解读刀旬、TF Hi仕物怦的同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于点,则这几个力称为共点力.运动状态未发生变更,即 二。表
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