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1、第二节 共点力平衡条件的应用一、教材与学情分析：1.教材分析（1）教学内容共点力平衡条件的应用是人民教育出版社高中物理第一册（必修）第四章第二节的内容。其主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件的应用。（2）教材的地位与作用 本章是在前几章知识的基础上提出的物体运动的一种特殊状态平衡态。要解决好共点力下物体的平衡问题，受力分析是基础，也是关键。教材列举了两个例题， 不仅要让学生加深对平衡条件的理解，更是要让他们学习和掌握解决共点力物体平衡问题的基本思路和方法（即：力的合成法、正交分解法等等）。因此，它对训练学生的思维能力有着十分重要的作用。 2.学情分析高一学生学习了“受力分析”、“
2、牛顿第二定律”等基础知识，已经具有一些分析简单物理问题的能力。在此基础上我们处理平衡问题，利用平衡条件来解题应该问题不大。但是，由于高一学生对受力分析理解不透彻，而且又是首次接触正交分解法的应用，所以还不能很灵活地用。二、教学目标依据新课程标准的理念和学生情况，现制定如下教学目标：1.知识与技能：能利用共点力物体的平衡条件解决平衡问题；通过解决平衡问题进一步理解共点力平衡状态；能够熟练地应用力的合成法、分解法、正交分解法等方法来解决实际的物理问题。2.过程与方法：通过学案导学让学生自己探究共点力作用下物体平衡条件的应用思路和方法。通过经历完整的探究过程，培养学生灵活分析和解决问题的能力。通过学
3、生间的交流和评价培养了学生合作学习的能力。3态度情感与价值观：通过处理平衡问题培养学生养成具体问题具体分析的科学思维方式。通过平衡问题让学生认识到平衡问题中的平衡美、对称美等美育教育。4.教学重点：受力分析正交分解法5、教学难点：受力分析，正交分解法，共点力平衡条件的综合应用。三、教学媒体：多媒体课件、展示台、学案。开 始学案导学：回顾上一节的相关知识复习共点力平衡的条件探究1：三力平衡的解题方法探究2：多个共点力平衡下的解题方法总结规律巩固练习力的合成法、力的分解法正交分解法应用共点力平衡条件解题的思路四、教学流程：五、教学过程教学环节（时间）教学内容与教师活动学生活动设计意图复习导入(利用
4、学案)(约5分钟)（1）如果一个物体能够保持 静止或 匀速直线运动，我们就说该物体处于平衡状态。(2)当物体处于平衡状态时a.物体所受各个力的合力等于零这就是物体在共点力作用下的平衡条件；如果把这些共点力分解在相互垂直的坐标轴上，其平衡方程是Fx0 Fy0b.它所受的某一个力与它所受的其它各力的合力的关系是:二力平衡时：二力等大反向,作用在同一条直线上三力平衡时：其中一个力与其它两个力的合力等大反向.（而且这三个力可以构成一个封闭的三角形）多力平衡时：其中一个力与其它所有力的合力等大反向. （而且这多个力可以构成一个封闭的多边形）组织形式复习共点力平衡状态和平衡条件。让学生做二力平衡、三力平衡
5、、多力平衡的实验，并把上面的填空做一做。让一个学生双脚站在讲台上不动，再单脚站起来（体会二力平衡）；让学生把文具盒放在书上不滑下（体会三力平衡）；让学生轻轻推书缓慢移动（即：匀速运动）（体会多力平衡）。然后，回忆总结出物体处于平衡状态的条件。让学生体会二力平衡、三力平衡、多力平衡。同时也通过学生的参与来调动学生学习的积极性和主动性，创设一个和谐的学习氛围。进行新课探究1：三力平衡的解题思路与方法。（约13分钟）一、三力平衡问题的解题思路和方法。【问题情境】（教材72页的例题1）图1例题1：沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点，如图1，足球的质量为m，网兜的质量不计。足球与墙壁的接触点为B，悬绳
6、与墙壁的夹角为a。求：悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。问题你准备选哪个物体作为研究对象？分析你所选的研究对象处于什么状态？分析你所选的研究对象的受力情况。可以用哪些方法来求解？能否概括一下用共点力平衡条件来解题的步骤？组织形式在学习例题时，请先遮住例1的解答自已思考并分组讨论，画出受力分析图；让学生还要分组讨论用尽可能多的方法解决本题（3）把学生分成几个小组进行竞争、比赛，教师要适当点拨。教师分析取足球和网兜作为研究对象，分析它受到那些力的作用。如图2所示。它共受到三个力的作用：重力Gmg，墙壁的支持力F1,悬绳的拉力F2. 这三个力一定是共点力。重力的作用点在球心O点，支持力F1，沿球的半
7、径方向,G和F1的作用线必交与O点。用平行四边形定则求出它们的合力F，这时足球和网兜相当于受到两个力（F和F2）。由二力平衡条件可判定F2的作用线也必过O点，即原来的三个力是共点力。（投影仪展示解法）F2F1GF解法一:合成法解取足球和网兜为研究对象。由共点力的平衡条件可知，F1和mg的合力F与F2大小相等、方向相反。从图示的平行四边形可求得： F1 =mgtana F2=mg/cosa（这个方法很多同学都能够想到，它实际就是把三力平衡转化为二力平衡）【拓展】：由F1和F2的合力与重力G等大反向；或则由F2和重力G的合力与F1等大反向能够求出F1和F2吗？（可能有同学提出：分解的方法）解法二：
8、分解法F2GF2F1F1O解取足球和网兜为研究对象，受三个共点力作用，如图所示，将重力G分解为F和F，由共点力平衡条件可知，F1 和F的合力必为零，F2 和F的合力必为零。所以： F1 = F =mgtana F2 =F=mg/cosa（预案）（可能有同学提出：正交分解的方法）处理方法：把正交分解的方法放在后面多力平衡中作为重点来讲。【反思】：力的合成法、力的分解法实际上就是解三角形。【总结】求解共点力下物体平衡的一般步骤： 组织形式让学生总结并进行概括（1）选择研究对象。（2）受力分析并画出受力示意图。（3）根据平衡条件列方程（4）求解，必要时需要进行讨论。学生思考并分组讨论，画出受力分析图
9、。教师在实物投影仪上展示。学生分组讨论用尽可能多的方法解决本题。教师在实物投影仪上展示学生的解法。同时分组让学生来进行讲解，并展开竞争。让学生来进行评价，教师也要进行鼓励性的评价。通过学生的合作与探究学习可以得出三力平衡的解题思路和不同方法。然后，由学生自己加以概括用共点力解题的一般步骤。学生总结并进行概括通过学生的讨论与思考培养学生的合作学习能力。通过学生的分组竞争培养他们竞争的意识，同时可以活跃课堂氛围。通过学生的互评与教师的评价让学生找到自己的不足，激发探究的动机、学习的热情。如此一题多解可以训练学生的思维能力，提高学生的物理素质。可以培养学生良好的思维品质。更显得合作学习的重要。可以实
10、现分层教学。一方面让学生养成反思的习惯，另一方面提高学生的表达能力。探究2：多个共点力下用平衡条件解题的思路与方法（正交分解法）（约19min)下面我们来看一个例题（投影题目），想一想：你会怎样做？看用上面的方法能否做出来？二、多个共点力下用平衡条件解题的思路与方法（正交分解法）从上面的分析可以知道物体在三个共点力作用下平衡，其中任意两个力的合力一定跟第三个力大小相等，方向相反，当物体受到三个以上共点力作用时，我们又将怎样分析解答呢？【问题情境】例题2：物体A在沿斜面向上的外力F作用下，沿倾角q的斜面匀速下滑，如图2。物体A受的重力为G。求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数m。问题物
11、体处于什么状态？分析你所选的研究对象的受力情况。能否画出物体的受力分析图。选取什么方法求解？又如何建立坐标系呢？让一部分学生沿斜面和垂直斜面建系再让另一部分学生沿水平方向与竖直方向建系，并比较二者的优越性。如此探究用正交分解法解题的方法。（这样先把力F设计成沿斜面方向就使题的难度减少了，同时也遵循了循序渐进的原则）组织形式学生独立思考2min，然后周围分小组讨论、交流和探究，交流过程中可以请教老师。完成研究后，选两三个小组上台报告（包括演示过程、言语表述和板演），师生作出评价。（3）学生要通过探究比较出沿斜面与垂直斜面和沿水平方向与垂直水平方向建系哪种方法好。（投影仪展示解题过程）解受力分析如
12、图3所示：1.沿斜面和垂直斜面建立坐标系x方向： （1）yGFN图3Fxy方向： （2）又因为: F=mN解得： N=Gcosm=2.沿水平方向和竖直方向建立坐标系（如图4）图2FxyGFNF图4【例题3】：（教材72页的例题2）物体A在水平力F1= 400 N的作用下，沿倾角=600 的斜面匀速下滑。 物体A受的重力G = 400N，求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数。问题：确定研究对象是哪个物体？：对物体A进行受力分析。：画出物体的受力图。：本题采用什么方法，如何建坐标系？组织形式（1）学生先独立思考，然后分小组讨论、交流和探究如何建立坐标系比较简单。（2）学生分x与y轴列出方
13、程.教师与学生互评，多鼓励性评价。（3）由各组的学生代表来概括用正交分解法解题的一般步骤。 解Fx合 = F + F1cosGsin=0(1)Fy合 =N-F1sin-Gcos=0(2)由(2)式得 N= Gcos+F1sin=564N由（1）得 F = G sin-F1cos=146 N = F/N =0.27【反思】如果沿水平与竖直方向建立坐标系又如何呢?建立坐标系的原则：i）要让更多的力落在坐标轴上;ii）尽量让未知力落在轴上.学生独立思考，画出物体的受力分析图。学生分组讨论用什么方法求解/ 学生讨论如何建立坐标系？学生通过合作学习并探究用正交分解解题的方法解题。让两组学生沿斜面和垂直斜面建立坐标系求解；另两组沿水平和竖直方向建立坐标系求解。这四组同学比赛看哪种方法好，然后让学生作出点评。学生独立思考，画出物体的受力分析图。学生讨论如何建立坐标系？学生书写完整的解题过程。教师点评与学生点评相结合，教师投影学生的答题情况。学生概括用正交分解法解题的一般步骤。
