高中物理 第4章 怎樣求合力與分力 第3節(jié) 共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用教案 滬科版必修1

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1、 共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用 突破思路 　　本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是共點(diǎn)力平衡的數(shù)學(xué)處理．學(xué)習(xí)中必須按照共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的解題步驟，即在確定研究對(duì)象、準(zhǔn)確進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行．許多同學(xué)不按解題程序就急于列方程求解，只能是欲速則不達(dá)，結(jié)果是適得其反． 　　教學(xué)中要注意從學(xué)生已有的知識(shí)出發(fā)采用理論分析和實(shí)驗(yàn)探究雙管齊下的方法進(jìn)行教學(xué)．關(guān)于共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，要選擇有代表性的題目進(jìn)行分析講解，解題過(guò)程中要以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析，畫(huà)出受力圖，總結(jié)出應(yīng)用共點(diǎn)力平衡條件解題的思路和步驟． 合作與討論 　　1．物體保持靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，物理學(xué)上稱物體處于

2、平衡狀態(tài)．請(qǐng)?jiān)谌粘Ｉ钪姓页鰩讉€(gè)物體處于平衡狀態(tài)的例子． 　　2．課本上在得出共點(diǎn)力平衡條件時(shí)，采用了兩種方法． 　　·實(shí)驗(yàn)探究法的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么? 　　·分析論證法使用的原理是什么? 規(guī)律總結(jié) 　　共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合外力為零．解題時(shí)，經(jīng)常碰到兩個(gè)問(wèn)題，一是研究對(duì)象的選擇問(wèn)題，在碰到多個(gè)對(duì)象的時(shí)候，應(yīng)該優(yōu)先考慮整體法，只有在求整體法無(wú)法解決的內(nèi)力時(shí)，才考慮隔離法，或者兩種方法交叉使用．二是力的處理．一般的，在物體受到三個(gè)共點(diǎn)力時(shí)使用的是力的合成法和力的分解法，在受到多于三個(gè)力時(shí)用正交分解法．正交分解建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)

3、讓盡可能多的力建立在坐標(biāo)軸上，即分解盡可能少的力．對(duì)于方向未知的力，通常先用假設(shè)法．先假定力指向某一方向，然后利用平衡條件求解，求出的力如果為正值，說(shuō)明假設(shè)的力的方向正確，如果為負(fù)值，說(shuō)明力的方向與假設(shè)的方向正好相反． 相關(guān)鏈接 　　世紀(jì)彩虹－－盧浦大橋：橫空出世的上海盧浦大橋又把全鋼結(jié)構(gòu)拱橋的單孔跨度，擴(kuò)展到世界級(jí)的550米．當(dāng)代中國(guó)造橋人以杰出的智慧迎接挑戰(zhàn)，神州大地上矗立起又一座世界橋梁史上的里程碑! 　　根據(jù)力學(xué)的原理，拱橋的主拱合龍之后，在自身重量的作用下會(huì)產(chǎn)生很大的、向外的水平推力，必須有一個(gè)相反的力來(lái)平衡它，才能保證橋梁整體的穩(wěn)定．工程師們對(duì)盧浦大橋進(jìn)行的結(jié)構(gòu)計(jì)

4、算分析表明：這座550米跨度的全鋼結(jié)構(gòu)拱橋，主拱將產(chǎn)生約2萬(wàn)噸的水平推力． 　　盧浦大橋項(xiàng)目部總工程師蔡忠明：“如果說(shuō)我們是在山區(qū)里面造橋，這座橋架在兩座山之間，那么，這個(gè)水平推力就可以由山體來(lái)平衡．現(xiàn)在我們這座橋是建在黃浦江上的，上海又是處于軟土地基，如果說(shuō)這個(gè)水平推力沒(méi)有被平衡的話，這座橋就會(huì)垮掉．設(shè)計(jì)院在設(shè)計(jì)過(guò)程中就采用了16根水平拉索，來(lái)平衡這2萬(wàn)噸的水平推力．” 　　設(shè)計(jì)的巧妙之處在于：貫穿橋身的16根鋼索就像弓箭上的弦，它以強(qiáng)大的拉力抵消了主拱的推力，兩者始終處于一種平衡狀態(tài)． 　　利用相似比解決三力共點(diǎn)平衡問(wèn)題：在某些物理問(wèn)題中，若巧用三力共點(diǎn)平衡的特點(diǎn)，并結(jié)合三角形相似的

5、比例關(guān)系．可避免用正交分解法帶來(lái)的繁瑣過(guò)程，使得問(wèn)題簡(jiǎn)化． 　　例：重10 N的小球，用長(zhǎng)為l＝1 m的細(xì)繩掛在A點(diǎn)，靠在光滑的半徑為R＝1.3 m的大球面上．已知A點(diǎn)離球頂?shù)木嚯xd＝0.7 m，小球半徑不計(jì)，則小球?qū)K的拉力和小球?qū)Υ笄虻膲毫Ω鳛槎嗌? 　　 　　分析：小球受三個(gè)力G、N、T作用平衡．若建立坐標(biāo)系，利用正交分解法，則有兩個(gè)力在分解時(shí)夾角未知，需要用三角函數(shù)關(guān)系求解．這樣，運(yùn)算量加大，過(guò)程繁瑣． 　　解：在圖中把三個(gè)力用力的三角形表示．從圖中可以看出力的矢量三角形與ΔAOB相似，則有：＝＝得T＝＝5N，N＝＝6.5 N． 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375