高一物理共點力平衡條件的應用教學設計

導語：為了方便老師的教學設計，下面是小編給大家提供的高一物理共點力平衡條件的應用教學設計，大家可以參考閲讀，更多詳情請關注應屆畢業生考試網。

　　教學目標

　　知識目標

1、知道什麼叫共點力作用下的平衡狀態.

2、掌握共點力的平衡條件.

3、會用共點力的平衡條件解決有關平衡問題.

　　能力目標

1、培養學生應用力的矢量合成法則平行四邊形定則進行力的合成、力的分解的能力.

2、培養學生全面分析問題的能力和推理能力.

　　情感目標

1、教會學生用辨證觀點看問題，體會團結協助.

　　典型例題

　　關於斜面物體的摩擦力的兩種分析方法以及拓展

例1 如圖，一物塊靜止在傾角為37°的斜面上，物塊的重力為20N，請分析物塊受力並求其大小.

分析：物塊受豎直向下的重力 ，斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力 ，斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力 .

解：

1、方法1——用合成法

(1)合成支持力 和靜摩擦力 ，其合力的方向豎直向上，大小與物塊重力大小相等;

(2)合成重力 和支持力 ，其合力的方向沿斜面向下，大小與斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力 的大小相等;

(3)合成斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力 和重力 ，其合力的方向垂直斜面向下，大小與斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力 的大小相等.

合成法的講解要注意合力的方向的確定是唯一的，這有共點力平衡條件決定，關於這一點一定要與學生共同分析説明清楚.

2、方法2——用分解法

理論上物塊受的每一個力都可分解，但實際解題時要根據實際受力情況來確定分解哪個力(被確定分解的力所分解的力大小方向要明確簡單易於計算)，本題正交分解物塊所受的重力 ，利用平衡條件 ， 列方程較為簡便.

為了學生能真正掌握物體的受力分析能力，要求學生全面分析使用力的合成法和力的分解法，要有一定數量的訓練.

方法2的拓展1： 一物塊靜止在傾角為 的`斜面上，物塊的重力為 ，請分析物塊受力並分析當傾角 慢慢減小到零的過程其大小的變化情況.

解：依題意 用分解法將物塊受的重力 正交分解，利用 ， 的平衡條件，得斜面給物塊的垂直斜面向上的支持力 的大小為 ，

斜面給物塊的沿斜面向上的靜摩擦力 的大小 .

物塊受的重力 是不變的(關於這一點學生非常清楚)，根據數學的知識的分析可以知道當傾角 慢慢減小到零的過程，

逐漸增大，最後等於物塊的重力 ;

逐漸減小，最後等於零.

適當的時候，提醒學生分析的方法和結論;提醒學生極限法的應用，即傾角 等於零時的極限情況下分析題目.

方法2的拓展2：一物塊放在傾角為 的斜面上，物塊的重力為 ，斜面與物塊的動摩擦因數為，請分析物塊受力的方向並分析當傾角 慢慢由零增大到90°的過程，物塊對斜面的壓力受到的摩擦力其大小的變化情況.

分析物塊受力： 時，只受兩個力重力 和斜面給的支持力 ，此時沒有摩擦力;

時，物塊只受一個力，物塊的重力 .(此亦為極限法處理).

藉此，和學生一起分析，可知物塊的運動狀態是變化的，既開始時物塊靜止在斜面上，這時物塊受三個力.

物塊的重力 ，斜面給物塊的支持力 和斜面給物塊的靜摩擦力 .

在斜面給物塊的靜摩擦力 等於物塊的下滑力 時，物塊開始滑動，此時物塊依舊受三個力， 物塊的重力 ，斜面給物塊的支持力 和斜面給物塊的滑動摩擦力 .物塊處於加速運動狀態.(這裏學習應用了運動性質的分段處理方法).在此基礎上分析每個力的大小變化情況.(利用物體平衡條件和滑動摩擦力的性質來分析求解).

重力大小不變;斜面給物塊的支持力的大小逐漸減小;斜面給物塊的摩擦力的大小是先增大後減小.

　　利用正交分解分析物體的受力情況

例2 質量為 的物體，用水平細繩 拉着，靜止在傾角為 的光滑固定斜面上，求物體對斜面的壓力的大小.如圖所示.

解： 解決力學問題首先對(研究對象)物體進行受力分析，物體在斜面上受三個力：重力、支持力、繩的拉力.以作用點為原點建立如圖所示的平面直角座標系.

由平衡條件 即 ， (找準邊角關係)可得：

由此得到斜對物體的垂直作用力為：

由牛頓第三定律(作用力和反作用力的關係)可知：

物體對斜面的壓力的大小為：

探究活動

作圖法

根據力的平行四邊形定則，利用直尺(一般常用的是毫米刻度尺)去求幾個力的合力或去求合力的某一個分力.利用作圖法解決共點力作用下物體的平衡問題，雖然此種方法簡潔、直觀、方便，但由於在利用作圖法過程中誤差的存在(包括作圖誤差、視圖誤差、測量誤差等)不可避免，得到的結果太粗糙.因此，我們在解題時一般不用作圖法.而只是在探討力的變化規律及相互關係時使用.

題1　驗證兩個分力和合力的關係遵從平行四邊形定則

題2　探討隨着兩個共點力大小及夾角發生變化時合力的變化規律

上面兩個例題請同學們自己用直尺動手作一下實地的研究.