2019-2020年高中物理《共點力作用下物體的平衡》教案 教科版必修1.doc

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2019-2020年高中物理《共點力作用下物體的平衡》教案 教科版必修1 教學(xué)目標： 一、知識目標 1、知道什么是共點力作用下物體的平衡狀態(tài)； 2、掌握共點力的平衡條件。 二、能力目標： 通過觀察三個共點力平衡的演示實驗，推出共點力作用下物體的平衡條件，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，分析推理能力。 三、德育目標 通過共點力平衡條件的得出過程，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的觀點。 教學(xué)重點 1：共點力作用下物體的平衡狀態(tài)。 2：共點力的平衡條件。 教學(xué)難點： 共點力的平衡條件。 教學(xué)方法： 實驗法、歸納法、講練法 教學(xué)用具： 演示物體一個，彈簧秤三個 教學(xué)步驟： 一、導(dǎo)入新課： 生活中的物體有的處于平衡狀態(tài)，有的處于非平衡狀態(tài)；其中物體的平衡狀態(tài)比較常見，而且很有實際意義。那么：什么是物體的平衡狀態(tài)，物體在什么條件下才能處于平衡狀態(tài)呢？本章我們就來學(xué)習(xí)這方面的問題。本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)共點力的平衡條件。 二、新課教學(xué) （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標： 1：了解共點力作用下物體平衡的概念； 2：理解共點力的平衡條件。 （二）學(xué)習(xí)目標完成過程： 1：共點力作用下物體的平衡狀態(tài)。 （1）復(fù)習(xí)什么是共點力： 幾個力都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力就叫做共點力。 （2）介紹物體在共點力作用下的平衡狀態(tài)。 a：一個物體在共點力的作用下，如果保持靜止或者做勻速直線運動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。 b：請學(xué)生舉例：哪些物體屬于在共點力作用處于平衡狀態(tài)。 c：同學(xué)們剛才舉的例子中，有的物體在兩個力作用下處于平衡，有的物體在三個力的作用下處于平衡。那么，在共點力作用下的物體在什么條件下才能處于平衡狀態(tài)呢？ 2：共點力作用下物體的平衡條件 （1）理論推導(dǎo)： 從牛頓第二定律知道：當物體所受合力為零時，加速度為零，物體將保持靜止或者做勻速直線運動，即物體處于平衡狀態(tài)，所以：在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零。 即F合＝0 （2）平衡條件的實驗驗證： a：請三位同學(xué)把三個彈簧秤的掛鉤掛到同一個物體，分別向三個方向彈簧秤，記下彈簧秤的示數(shù)和方向。 注意：用力不能太大，以免超出彈性限度。 b：請同志們按各力的大小和方向作出力的圖示，根據(jù)力的平行四邊形法則，求出三個力的合力。 c：請幾位同學(xué)說明作圖得到的結(jié)果： 這三個力的合力為零（在誤差范圍內(nèi)）； 任意兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上。 三、鞏固訓(xùn)練： （1）一個物體在共點力的作用下處于平衡狀態(tài)，那么這個物體一定保持 。 （2）在共點力作用下物體的平衡條件是 ，此時物體的加速度等于 。 （3）下列關(guān)于質(zhì)點處于平衡狀態(tài)的論述，正確的是 。 A：質(zhì)點一定不受力的作用； B：質(zhì)點一定沒有加速度； c：質(zhì)點一定沒有速度； d：質(zhì)點一定保持靜止。 （4）要使物體保持平衡狀態(tài)，作用在物體上的力必須滿足一定的條件，這個條件就叫做 。 四、小結(jié) 1：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了共點力的平衡條件是F合＝0； 2：平衡狀態(tài)的二個特征是： ①a＝0； ②速度v恒定； 3、物體所受的合力為零，在正交分解時常采用： ①Fx合=0; ②Fy合=0 五、作業(yè) 一個物體受到五個共點力F1、F2、F3、F4、F5的作用，處于平平衡。 1：如果將F3撤去，而其他力保持不變，則F1、F2、F4、F5的合力是多大？方向如何？ 2：如果將F2、F5兩個力撤去，而其余力保持不變，則F1、F3、F4的合力在什么范圍內(nèi)？ 六、板書設(shè)計： 第二課時：共點力平衡條件的應(yīng)用 教學(xué)目標： 一、知識目標 1：能用共點力的平衡條件，解決有關(guān)力的平衡問題； 2：進一步學(xué)習(xí)受力分析，正交分解等方法。 二、能力目標： 學(xué)會使用共點力平衡條件解決共點力作用下物體平衡的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生靈活分析和解決問題的能力。 三、德育目標： 培養(yǎng)學(xué)生明確具體問題具體分析： 教學(xué)重點： 共點力平衡條件的應(yīng)用 教學(xué)難點： 受力分析、正交分解、共點力平衡條件的綜合應(yīng)用。 教學(xué)方法： 講練法、歸納法 教學(xué)用具： 投影儀、投影片 教學(xué)步驟： 一、導(dǎo)入新課 1：用同應(yīng)片出示復(fù)合題： （1）如果一個物體能夠保持 或 ，我們就說物體處于平衡狀態(tài)。 （2）當物體處于平衡狀態(tài)時： a：物體所受各個力的合力等于 ，這就是物體在共點力作用下的平衡條件。 b：它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是 。 2：學(xué)生回答問題后，師進行評價和糾正。 3：引入：本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些實際問題。 二：新課教學(xué) （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標： 1：熟練運用共點力的平衡條件，解決平衡狀態(tài)下有關(guān)力的計算。 2：進一步熟練受力分析的方法。 （二）學(xué)習(xí)目標完成過程： 1：共點力作用下物體的平衡條件的應(yīng)用舉例： （1）用投影片出示例題1： 如圖所示：細線的一端固定于A點，線的中點掛一質(zhì)量為m的物體，另一端B用手拉住，當AO與豎直方向成角，OB沿水平方向時，AO及BO對O點的拉力分別是多大？ （2）師解析本題： 先以物體m為研究對象，它受到兩個力，即重力和懸線的拉力，因為物體處于平衡狀態(tài)，所以懸線中的拉力大小為F＝mg。 再取O點為研究對像，該點受三個力的作用，即AO對O點的拉力F1，BO對O點的拉力F2，懸線對O點的拉力F，如圖所示： a：用力的分解法求解： 將F＝mg沿F1和F2的反方向分解，得到 得到 b：用正交分解合成法求解 建立平面直角坐標系 由Fx合=0;及Fy合=0得到: 解得: 2：結(jié)合例題總結(jié)求解共點力作用下平衡問題的解題步驟： （1）確定研究對象 （2）對研究對象進行受力分析，并畫受力圖； （3）據(jù)物體的受力和已知條件，采用力的合成、分解、圖解、正交分解法，確定解題方法； （4）解方程，進行討論和計算。 3：學(xué)生用上述方法求解課本上例1，并抽查部分同學(xué)的答案在投影儀上進行評析。 4：講解有關(guān)斜面問題的處理方法： （1）學(xué)生閱讀課本例2，并審題； （2）分析本題； a：定物體A為研究對于； b：對物體A進行受力分析。 物體A共受四個力的作用：豎直向下的重力G，水平向右的力F1，垂直于斜面斜向上方的支持力F2，平行于斜面向上的滑動摩擦里F3，其中G和F1是已知的，由滑動摩擦定律F3＝uF2可知，求得F2和F3，就可以求出u。 c：畫出物體的受力圖： d：本題采用正交分解法： 對于斜面，常取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，將力沿這兩個方向分解，應(yīng)用平衡條件求解： e：用投影片展示本題的解題過程： 解：取平行于斜面的方向為x軸，垂直于斜面的方向為y軸，分別在這兩個方向上應(yīng)用平衡條件求解，由平衡條件可知，在這兩個方向深的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零，即 5：鞏固訓(xùn)練： 如圖所示：重為G＝10N的小球在豎直擋板作用下靜止在傾角為=30o的光滑斜面上，已知擋板也是光滑的，求： （1）擋板對小球彈力的大?。? （2）斜面對小球彈力的大小。 三、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了以下幾點： 1：應(yīng)用共點力平衡條件解題時常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法 2：解共點力作用下物體平衡問題的一般步驟： （1）定研究對象； （2）對所選研究對象進行受力分析，并畫出受力示意圖 （3）分析研究對象是否處于平衡狀態(tài)； （4）運用平衡條件，選用適當方法， 列出平衡方程求解。 四、作業(yè)， 練習(xí)一的1、2、3、4題 五、板書設(shè)計： 第三課時：有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡 教學(xué)目標： 一、知識目標 1：知道什么是轉(zhuǎn)動軸和有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡狀態(tài)。 2：掌握力臂的概念，會計算力矩。 3：理解有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件。 二、能力目標： 通過有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件的得到過程，培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和分析推理能力。 三、德育目標： 使學(xué)生了解物理學(xué)的研究方法 教學(xué)重點： 1：什么是轉(zhuǎn)動平衡； 2：有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件。 教學(xué)難點： 力矩的概念及物體的轉(zhuǎn)動方向的確定。 教學(xué)方法： 實驗法、歸納法、講授法 教學(xué)用具： 力矩盤、鉤碼、彈簧秤、投影儀、投影片 教學(xué)步驟： 一、導(dǎo)入新課： 1：復(fù)習(xí)：前邊我們共同學(xué)習(xí)了物體在共點力作用下的平衡條件及其應(yīng)用，請同志們回答以下問題： （1）什么是共點力作用下物體的平衡狀態(tài)？ （2）在共點力作用下物體的平衡條件是什么？ 2：引入：本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)另外一種平衡——轉(zhuǎn)動平衡 二、新課教學(xué) （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標： 1：了解轉(zhuǎn)動平衡的概念 2：理解力臂和力矩的概念 3：理解有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件 （二）學(xué)習(xí)目標完成過程： 1：轉(zhuǎn)動平衡 （1）舉例：生活中，我們常見到有許多物體在力的作用下轉(zhuǎn)動；例如：門、砂輪、電唱機的唱盤，電動機的轉(zhuǎn)子等； （2）引導(dǎo)學(xué)生分析上述轉(zhuǎn)動物體的共同特點，即上述物體轉(zhuǎn)動之后，物體上的各點都沿圓周運動，但所有各點做圓周運動的中心在同一直線上，這條直線就叫轉(zhuǎn)動軸。 （3）介紹什么是轉(zhuǎn)動平衡。 一個有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止，我們就說這個物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)。 （4）課堂討論：舉幾個物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)的實例。 2：力矩： （1）引言：通過上面例子的分析，我們知道，力可以使物體轉(zhuǎn)動，那么力對物體的轉(zhuǎn)動作用跟什么有關(guān)系呢？ （2）舉例： a：推門時，如果在離轉(zhuǎn)軸不遠的地方推，用比較大的力才能把門推開；在離轉(zhuǎn)動軸較遠的地方推門，用比較小的力就能把門推開。 b：用手直接擰螺帽，不能把它擰緊；用扳手來擰，就容易擰緊了。 （3）總結(jié)得到：力越大，力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離越大，力的轉(zhuǎn)動作用就越大。 （4）力臂： a：力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離，即從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的距離，叫做力臂。 b：力臂的找法： 一軸：即先找到轉(zhuǎn)動軸； 二線：找到力的作用線； 三垂直：即從轉(zhuǎn)軸向力的作用線做垂線，則轉(zhuǎn)軸和垂足之間的舉例就是該力的力臂。 c：鞏固訓(xùn)練： 畫出右圖中各個力的力臂： (5）力矩： a：定義：力F與其力臂L的乘積叫做力對轉(zhuǎn)動軸的力矩。用字母M表示。 b：共識：M＝FL。 c：單位：牛米（Nm） （6）課堂討論： 如何用力矩把初中學(xué)習(xí)過的杠桿平衡條件表示出來？ 3：力矩的平衡： （1）引言：剛才我們用力矩表示出了杠桿的平衡條件，這是力矩平衡的最簡單的情形，那么力矩的一般平衡條件是什么呢？ （2）實驗： 把力矩盤放好，使其內(nèi)繞固定軸轉(zhuǎn)動，按圖示方法使盤在F1、F2、F3的作用下處于靜止狀態(tài)（即平衡狀態(tài)），量出這三個力的力臂L1、L2和L3，分別計算使圓盤向順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩M1＝F1L1，M2＝F2L2，及使圓盤向逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩M3＝F3L3，總結(jié)有什么規(guī)律。 改變力的作用位置和大小重新做兩次。 （3）總結(jié)得到力矩的平衡條件 a：實驗總結(jié)：當所有使物體向順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和等于所有使物體向逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和時，物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)。 b：通常規(guī)定使物體沿逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為正，使物體向順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為負； c：力矩的平衡條件： 有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件是力矩的代數(shù)和等于零。 即M1＋M2＋M3＋……＝0。 或者：M合＝0 （4）說明什么是力矩的平衡：作用在物體上幾個力的合力矩為零時的情形叫力矩的平衡。 4：鞏固訓(xùn)練 如圖所示，一根質(zhì)量為M的均勻鐵棒，它可以繞O點自由轉(zhuǎn)動，現(xiàn)用力F沿水平方向?qū)A棒緩慢地拉到圖示虛線位置的過程中，以下說法正確的是 。 A：重力不變，重力力臂不變，重力力矩變小； B：重力不變，重力力臂變長，重力力矩變大； C：F不變，F(xiàn)的力臂變長，F(xiàn)的力矩變大； D：F變大，F(xiàn)的力臂變短，F(xiàn)的力矩變大。 三、小結(jié) 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了： 1：轉(zhuǎn)動平衡：一個有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，在力的作用下如果保持靜止狀態(tài)或勻速轉(zhuǎn)動，我們稱這個物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)。 2：力臂及其找法 3：力矩及力矩的平衡。 四、作業(yè)： 課本練習(xí)二①② 五、板書設(shè)計： 第四課時：力矩平衡條件的應(yīng)用 教學(xué)目標： 一、知識目標： 1：理解有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件； 2：能應(yīng)用力矩平衡條件處理有關(guān)問題。 二、能力目標： 1：學(xué)會用數(shù)學(xué)知識處理物理問題； 2：進一步熟悉對物體的受力分析。 三、德育目標： 使學(xué)生學(xué)會要具體問題具體分析 教學(xué)重點： 力矩平衡條件的應(yīng)用 教學(xué)難點： 用力矩平衡條件如何正確地分析和解決問題 教學(xué)方法： 講授法、歸納法 教學(xué)用具： 投影儀、投影片 教學(xué)步驟： 一、導(dǎo)入新課 1．用投影片出示下列思考題： （1）什么是力矩的平衡？ （2）有固定準確軸的物體的平衡條件是什么？ 2、本節(jié)課我們繼續(xù)學(xué)習(xí)運動有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡求解問題的方法。 二、新課教學(xué) （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標： 1：熟練應(yīng)用力矩平衡條件解決有固定轉(zhuǎn)動軸物體在轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)下的有關(guān)問題。 2：進一步提高受力分析的能力。 （二）學(xué)習(xí)目標完成過程： 1：用投影片出示例題1： 如圖：BO是一根質(zhì)量均勻的橫梁，重量G1＝80N，BO的一端安在B點，可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，另一端用鋼繩AO拉著橫梁保持水平，與鋼繩的夾角，在橫梁的O點掛一個重物，重要G2＝240N，求鋼繩對橫梁的拉力F1： a：分析 （1）本題中的橫梁是一個有固定轉(zhuǎn)動軸的物體； （2）分析橫梁的受力：拉力F1，重力G1，拉力F2； （3）找到三個力的力臂并寫出各自的力矩： F1的力矩： G1的力矩： F2的力矩： b：指導(dǎo)學(xué)生寫出解題過程： c：用投影片展示正確的解題過程如下： 解：據(jù)力矩平衡條件有： 由此得： d：鞏固訓(xùn)練： 如圖所示，OAB是一彎成直角的杠桿，可繞過O點垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，桿OA長30cm，AB段長為40cm，桿的質(zhì)量分布均勻，已知OAB的總質(zhì)量為7kg，現(xiàn)在施加一個外力F，使桿的AB段保持水平，則該力作用于桿上哪一點，什么方向可使F最?。? 2：用投影片出示例題2： 一輛汽車重1.2104N，使它的前輪壓在地秤上，測得的結(jié)果為6.7103N，汽車前后輪之間的舉例是2.7m，求汽車重心的位置，（即求前輪或后輪與地面接觸點到重力作用線的距離） （1）分析：汽車可看作有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，若將后輪與地面的接觸處作為轉(zhuǎn)動軸，則汽車受到以下力矩的作用：一是重力G的力矩；二是前輪受到的地秤對它的支持力的力矩；汽車在兩個力矩的作用下保持平衡，利用轉(zhuǎn)動平衡條件即可求出重心的位置。 （2）注意向?qū)W生交代清： a：地秤的示數(shù)指示的是車對地秤壓力的大?。? b：據(jù)牛頓第二定律得到車前輪受到的支持力的大小也等于地秤的示數(shù)。 （3）學(xué)生寫出本題的解題步驟，并和課本比較； （4）討論：為什么不將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動軸？ 將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動軸，將會使已知力的力臂等于0，而另一個力（即后輪與地秤間的作用力）又是未知的，最后無法求解。 （5）鞏固訓(xùn)練 一塊均勻木板MN長L＝15cm，G1＝400N，擱在相距D＝8m的兩個支架A、B上，MA＝NB，重G2＝600N的人從A向B走去，如圖：問人走過B點多遠時，木板會翹起來？ 三、小結(jié)： 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了運用力矩平衡條件解題的方法： 1：確定研究對象： 2：分析研究對象的受力情況，找出每一個力的力臂，分析每一個力矩的轉(zhuǎn)動方向； 3：據(jù)力矩平衡條件建立方程[M合＝0或M順＝M逆] 4：解方程，對結(jié)果進行必要的討論。 四、作業(yè)： 練習(xí)二③④ 五：板書設(shè)計：