共點力平衡
第二章D共點力的平衡
一、教學(xué)任務(wù)分析
共點力的平衡是在學(xué)習(xí)了“力的合成”和“力的分解”基礎(chǔ)上,對初中階段已經(jīng)初步學(xué)習(xí)過的物體平衡的知識的進一步學(xué)習(xí),有關(guān)物體平衡的知識是今后學(xué)習(xí)牛頓定律等內(nèi)容的基礎(chǔ),因此不僅在本章中具有重要的地位,而且在整個高中階段都是非常重要。
學(xué)習(xí)共點力的平衡需要以“力的合成”和“力的分解”的知識,以及對物體受力情況的分析和勻速直線運動的知識為基礎(chǔ)。
通過錄像、圖片等現(xiàn)實生活中的事例,引出在共點力作用下物體平衡的概念。
聯(lián)系“力的合成”和“力的分解”的知識以及對物體受力情況的分析,通過DIS實驗或彈簧秤實驗的探究,歸納、總結(jié)出共點力的平衡條件:F合=0。
通過課內(nèi)學(xué)習(xí)訓(xùn)練交流,鞏固對物體在共點力作用下平衡條件的理解。
本設(shè)計強調(diào)對共點力作用下物體平衡條件的理解,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中經(jīng)歷科學(xué)探究的過程,體驗科學(xué)方法的應(yīng)用,并了解我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求。二、教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
(1)知道在共點力作用下物體平衡的概念。(2)理解物體在共點力作用下的平衡條件。(3)知道我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就。
(4)學(xué)會應(yīng)用實驗方法研究物體在共點力作用下的平衡條件。2、過程與方法
(1)通過對共點的三力平衡問題的探究過程中,感受等效、圖示、歸納推理等科學(xué)方法。(2)通過共點力平衡條件的探索過程,感受猜想、設(shè)計方案、實驗探究、得出結(jié)論的科學(xué)探究過程。
3、情感、態(tài)度與價值觀
(1)通過共同實驗探究的過程,體驗合作的愉悅,懂得合作重要,并樂于合作。(2)通過DIS實驗數(shù)據(jù)處理,領(lǐng)略信息技術(shù)的簡捷、快速、直觀。
(3)通過我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就的介紹,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求。
三、教學(xué)重點和難點
重點:物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。難點:導(dǎo)出共點力的平衡條件的過程。四、教學(xué)資源
1、器材:DIS實驗設(shè)備或彈簧秤;學(xué)生實驗器材。2、課件:張衡及相關(guān)資料(課件)等。
3、錄像、圖片:我國舉重運動員奧運會比賽奪冠錄像,東方明珠、趙州橋等圖片。五、教學(xué)設(shè)計思路
本設(shè)計的內(nèi)容包括兩個部分:一是物體平衡的概念;二是物體在共點力作用下的平衡條件。
本設(shè)計的基本思路是:以錄像、圖片和實驗為基礎(chǔ),通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念,進而根據(jù)DIS實驗等探究,分析、歸納得出物體在共點力作用下的平衡條件,即F合=0。最后通過我國古代科學(xué)家張衡的相關(guān)科學(xué)成就的介紹,激發(fā)愛國主義情懷和對科學(xué)的追求,鞏固所學(xué)的知識,感悟物理學(xué)在社會發(fā)展中的重要作用。
本設(shè)計要突出的重點是:物體在共點力作用下的平衡概念和平衡的條件。方法是:從觀看201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內(nèi)容錄像,以及東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等圖片,結(jié)合學(xué)生的親身感受,通過觀察、分析、歸納得到物體在共點力作用下的平衡概念。然后,通過分組DIS實驗(或彈簧秤實驗)探究活動,運用等效、圖示、推理等科學(xué)方法得出物體在共點力作用下的平衡條件。
本設(shè)計要突破的難點是:導(dǎo)出共點力的平衡條件的過程。方法是:從二力平衡的條件F合
=0出發(fā),以“力的合成”(或“力的分解”)為基礎(chǔ),通過實驗(DIS實驗或彈簧秤實驗)探究活動,運用等效替代的方法,得出不在一直線上、共點的三個力的平衡條件同樣是F合=0,進而推廣到一般情況,即共點力的平衡條件為,F(xiàn)合=0,體現(xiàn)從特殊到一般的歸納推理過程。
本設(shè)計強調(diào)學(xué)生的主動參與,重視概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學(xué)方法的教育,重視學(xué)生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。
完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。六、教學(xué)流程
1、教學(xué)流程圖2、流程圖說明
情景錄像、圖片,設(shè)問
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活動II課件交流活動III學(xué)習(xí)交流情景錄像、圖片設(shè)問活動IDIS實驗平衡的概念物體平衡的條件
錄像:201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠的內(nèi)容,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛國熱情,
圖片:選用東方明珠、趙州橋及靜止的花盆等。既有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力和觀察能力,也有利于學(xué)生了解我國社會主義建設(shè)的新成就和我國古代的歷史成就等。
理解平衡的概念,是研究有關(guān)共點力作用下物體平衡問題的基礎(chǔ)?山Y(jié)合實例設(shè)計設(shè)問,幫助學(xué)生建立平衡的概念;顒覫DIS實驗
共點力作用下物體平衡的條件是本節(jié)課學(xué)習(xí)的重要物理規(guī)律,應(yīng)用DIS實驗物有利于學(xué)生的自主探究體;顒覫I課件交流
課件交流介紹張衡及其成就,應(yīng)在課前一周左右讓學(xué)生提前準(zhǔn)備;顒覫II學(xué)習(xí)交流
學(xué)習(xí)訓(xùn)練要有分層的要求,并在課內(nèi)留有一定的時間讓學(xué)生討論、交流。3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)
本設(shè)計可分為四個教學(xué)環(huán)節(jié):
第一環(huán)節(jié),通過創(chuàng)設(shè)情景,使學(xué)生產(chǎn)生強烈的探究欲望,通過相關(guān)的設(shè)問建立平衡的概念。
第二環(huán)節(jié),通過DIS實驗探究,歸納推理、總結(jié)出物體平衡的條件。
第三環(huán)節(jié),通過學(xué)生課件交流活動介紹張衡及其成就,使課堂教學(xué)向課外延伸。第四環(huán)節(jié),通過應(yīng)用平衡的條件解決一些簡單的實際問題,反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況。七、教案示例(教學(xué)實錄)
執(zhí)教:奉賢區(qū)肖塘中學(xué)錢忠賢龐艷茹教學(xué)過程
教學(xué)過程通過錄像引入,充分調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激起對知識的渴求的同時激發(fā)學(xué)生愛國熱情。二、通過圖片引入共點力作用下物體的平衡點評一、錄像導(dǎo)入,激發(fā)興趣并留下懸念:錄像引入:201*雅典奧運會我國舉重運動員奪冠錄像播放。教師:張國政在69公斤級比賽中以抓舉160公斤和挺舉187.5公斤總成績347.5公斤而奪冠,裁判員判定舉重運動員成績有效的依據(jù)是什么?學(xué)生活動:舉重運動員能將舉起的杠鈴保持靜止幾秒鐘。教師:有道理,這與本節(jié)課學(xué)習(xí)的受力平衡問題有關(guān)。
教師: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),其中的平衡比較常見,而且很有實際意義。下面給大家看一些熟悉的圖片:學(xué)生活動:教師:這些物體均處于平衡狀態(tài),那么,什么叫平衡狀態(tài)?板書:一、平衡狀態(tài)定義:物體處于靜止或做勻速直線運動的狀態(tài),叫做平衡狀態(tài)。三、DIS實驗:探究共點力作用下物體的平衡條件教師:首先來回顧一下初中已經(jīng)學(xué)過的二力平衡的知識。1、例:用一根很輕的不可伸長的細(xì)線將小鋼球懸掛于鐵架臺上,并保持靜止。教師:小球處于什么狀態(tài)?學(xué)生活動:平衡狀態(tài)。教師:請一位同學(xué)來畫小球的受力示意圖。學(xué)生活動:(畫小球受力示意圖)小球受到重力G和拉力T的作用。教師:這兩個力的大小、方向有什么關(guān)系?學(xué)生活動:大小相等,方向相反,且在作用在同一直線上。教師:這兩個力的合力是多少?生活中的處于平衡狀態(tài)的熟悉的事例,使學(xué)生對平衡有了感性的認(rèn)識;仡櫯f知識,有助于學(xué)生形成知識體系,對初中知識進行拓展加深。
學(xué)生活動:合力為零。板書:二、共點力的平衡條件1、二力平衡F合=0教師:如果用一個水平拉力使小球偏離原來位置一個角度,并再次達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài),小球共受哪些力的作用?學(xué)生活動:重力G,水平拉力F,沿細(xì)線方向的拉力T。教師:小球現(xiàn)在還處于平衡狀態(tài)嗎?學(xué)生活動:是的。教師:這三個力的方向不在同一直線上,它們的合力多大?學(xué)生猜測:合力為零。提示:只要能將這幾個力的大小測出,我們可以將其中兩個力等效成一個力,變成二力平衡-物理學(xué)研究方法之一:等效替代法。下面我們就用實驗的方法驗證一下你們的猜測。2、DIS實驗探究三個力平衡的條件教師:如何測量幾個力的大小呢?學(xué)生活動:可以用彈簧測力計測量,以可以用力傳感器來測量。教師:介紹實驗儀器力傳感器(兩個)、數(shù)據(jù)采集器、計算機。我們用力傳感器測出兩個拉力的大小,彈簧秤測出重力,然后再怎么辦呢?學(xué)生活動:可以在紙上畫出力的圖示,然后分析有什么關(guān)系。教師:非常好,那么我們請兩位同學(xué)配合來做這個實驗。學(xué)生活動:兩位同學(xué)上臺配合完成實驗,并得出Ft圖,測量出小球重力。教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)、協(xié)調(diào)學(xué)生代表完成實驗,引導(dǎo)下面學(xué)生觀察和思考實驗步驟、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)。教師:數(shù)據(jù)已經(jīng)測得了,我們知道力是矢量,要知道三個力的關(guān)系,還要知道方向,那么我們在畫圖時怎么確定這幾個力的方向呢?學(xué)生活動:用量角器測量角度。教師:(質(zhì)疑)懸掛著怎么測量?我們可以用一張白紙輕輕放在懸掛的裝置后面,然后用鉛筆把力的方向畫在紙上,然后再在紙上做三個力的圖示,找出結(jié)論。
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提出新問題,將學(xué)生置于困難之中,增強渴求知識的意識。引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想并通過實驗驗證猜想是否正確。通過實驗培養(yǎng)學(xué)生樂于合作,敢于動手實踐的品質(zhì)。適時性、激勵性評價,及時對學(xué)生的表現(xiàn)給予贊賞。培養(yǎng)學(xué)生尊重事實的科學(xué)探究精神。
學(xué)生活動:在紙上畫力的圖示,4人一組地探究三個力之間的關(guān)系。教師:我們來看看幾個小組的討論結(jié)果。學(xué)生活動:2個小組來展示他們畫圖后得出的結(jié)論,三個力合力為零。板書:2、三力平衡1、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。2、這三個力的合力為零。教師:想一想,如果物體受到的是4個力或5個力的作用,物體的平衡條件是否還是合力為零?板書規(guī)范具體,加強學(xué)生對概念的理解,示范作用,可引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。鞏固所學(xué)知識,學(xué)以致用。學(xué)生活動:(議論)應(yīng)用類似研究三個力平衡問題的等效替代的方法,可得到多個共點力的平衡條件仍是合力為零?偨Y(jié):共點力平衡的條件:作用在物體上各力的合力為零,即:F合=0四、學(xué)生課件交流(了解張衡及其成就)教師:我們知道,早在1800多年前,我國古代科學(xué)家張衡就巧妙地利用平衡原理制成了測定地震的侯風(fēng)地動儀。課前老師請同學(xué)們回去查找關(guān)于張衡的資料,并制作powerpoint。教師:下面請幾位同學(xué)上來展示一下他們查找的結(jié)果,供大家共同學(xué)習(xí)。學(xué)生:課件展示交流。學(xué)生:談觀看感受。五、訓(xùn)練與思考略
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共點力平衡--專題
1.如圖所示,傾角=30的斜面上,用彈簧系住一重20N的物塊,物塊保持靜止,已知物塊與斜面間的最大靜摩擦力fm=12N,那么該彈簧的彈力不可能是A.2NB.10NC.20ND.24N
2.如圖所示,一個質(zhì)量均勻的斜四棱柱,斜棱長21cm,其底面為正方形,邊寬10cm,斜棱與豎直方向的夾角為=30,斜四棱柱的上端靠著光滑的豎直墻壁,底部置
于粗糙的水平地面上,處于平衡狀態(tài),該物體受到作用力共有A.二個B.三個C.四個D.五個
3.如圖所示,輕繩MO和NO共同吊起質(zhì)量為m的重物。MO與NO垂直,MO與豎直方向的夾角θ=30°。已知重力加速度為g。則MN323θA.MO所受的拉力大小為mgB.MO所受的拉力大小為mg
23O3C.NO所受的拉力大小為mgD.NO所受的拉力大小為2mg3
4.一架梯子靠在光滑的豎直墻壁上,下端放在水平的粗糙地面上,有關(guān)梯子的受力情況,下列描述正確的是
A.受兩個豎直的力,一個水平的力B.受一個豎直的力,兩個水平的力C.受兩個豎直的力,兩個水平的力D.受三個豎直的力,三個水平的力
5.如圖所示,一個物體A靜止于斜面上,現(xiàn)用一豎直向下的外力壓物體A,下列說法正確
的是
A.物體A所受的摩擦力可能減小FB.物體A對斜面的壓力可能保持不變
AC.不管F怎樣增大,物體A總保持靜止
D.當(dāng)F增大到某一值時,物體可能沿斜面下滑
6.輕彈簧AB長35cm,A端固定在重50N的物體上,該物體放在傾角為300的斜面上,如圖8所示,手執(zhí)B端,使彈簧與斜面平行,當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速下滑時,彈簧長變?yōu)?0cm;當(dāng)彈簧和物體沿斜面勻速上滑時,彈簧長度變?yōu)?0cm,試求:
(1)求彈簧的勁度系數(shù)k,
(2)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.
7.如圖所示,半圓形支架DAB,兩繩OA和OB接于圓心O,下懸重為G的物體,使OA固定不動,將OB繩的B端沿半圓支架從水平位置逐漸移動豎直位置C的過程中,說明OA繩和OB繩對節(jié)點O的拉力大小如何變化?
θ8題
8.如右上圖所示,半徑為r的光滑球被固定在斜面上的厚度為h的墊塊墊住,靜止在傾角為θ的光滑斜面上,已知θ=300,而且球?qū)π泵婧蛪|塊的壓力大小相等,試求墊塊厚度h與球半徑r之比。
9.如圖所示,跨過定滑輪的輕繩兩端分別系著物體A和B,物體A放在傾角為的斜面上,已知A物體質(zhì)量為m,A物體與斜面間的最大靜摩擦力是與斜面間彈力的倍( 10.均勻棒AB重G=8N,A端用細(xì)輕繩懸于O點.用水平力F拉棒的B端,當(dāng)棒平衡時OA與豎直方向的夾角α=37°(取sin37°=0.6),如圖所示,求水平拉力F和F繩OA中拉力T. 11.在水平地面上放一木板B,重力為G2=100N,再在木板上放一貨箱A,重力為G1=500N,設(shè)貨箱與木板、木板與地面的動摩擦因數(shù)μ均為0.5,先用繩子把貨箱與墻拉緊,如圖所示,已知tgθ=3/4,然后在木板上施一水平力F,想把木板從貨箱下抽出來,F(xiàn)至少應(yīng)為多大θAG1FG2B 12.重G=10N的小球,用長為l=1m的細(xì)線掛在A點,靠在半徑R=1.3m的光滑大球面上.已知A點離球頂距離d=0.7m,求小球受繩的拉力和大球的支持力力各為多少o B 13.如圖,一輕桿兩端固結(jié)兩個小球A、B,質(zhì)量分別為m和4m,輕繩總長為L,不計滑輪摩擦,求平衡時OA、OB長各為多少? 14.如圖16所示,質(zhì)量為m的小球,用一根長為L的細(xì)繩吊起來,放在半徑為R的光滑的球面上,由懸點到球面的最小距離為d,則小球?qū)η蛎娴膲毫Χ啻?繩的張力多大? 15.如圖1-17,在光滑的水平桿上穿兩個重均為2N的球A、B,在兩球之間夾一彈簧,彈簧的勁度系數(shù)為10N/m,用兩條等長的線將球C與A、B相連,此時彈簧被壓短l0cm,兩條線的夾角為600,求:(1)C球重力多大? (2)桿對A球支持力多大? OB圖1- 參考答案(僅供參考)12DC四.計算題答案:6.250N/m;μ 3A4C5C =0.29 7.TA一直減小,TB先減小增大,最終等于G。 由于繩AO和BO的彈力TA和TB合力始終與重力G平衡,而且AO方向不變,所以此題用三角形法圖解比較方便。如圖所示,再O作豎直向上大小為G的力,連AO方向射線,且G點作平行于AB直線交AO于 E,EG大小即為TB,由題意可知GE垂直AO時TB有最小值GE與GO重合時TA=G。所以TB先減小后增大,TA一直減小。 8.作球的受力示意圖如圖所示。F1.F2的合力與重力G等大反向。因F1.F2大小相等,力的合成平行四邊形為菱形,由幾何關(guān)系得: Fh1r2F1F29.先以B為研究對象,若A處于將要上滑的臨界狀態(tài)有:T=mBg 再以A為研究對象,若A處于將要上滑的臨界狀態(tài)有:T1=fm+mgsinT1=T而fm=NN=mgcos 由①②③④可得:mB=m(sin+cos)同理,若A處于將要下滑的臨界狀態(tài)則有:T2=fm+mgsintT2=T 由①③④⑤可得:mB=m(sincos)m(sincos)≤mB≤m(sin+cos) θG在A靜止的前提下,A和滑輪支架對斜面體的總作用力豎直向下,A、B和斜面C整體對地面只有向下的壓力,地面與C間無摩擦力.10. 棒僅受G、T、F三個力作用而平衡,故此三力共點.如圖5所示,三力的作用線均過C點,以過C點的水平直線為x軸,豎直線為y軸,應(yīng)用正交法,由ΣFx=0、ΣFy=0,有:F-Tsinα=0 G-Tcosα=0 T從而解出F=6N,T=10N. OABFC G11. Tsin37N1G1Tcos37f1N1TA物體的受力圖如右圖Nfθ得N1363.64Nf1181.8N1G 由平衡條件:Fminf1f2其中f2N2N1G2231.81N∴Fmin=413.6N12. 做小球的受力分析圖,并與實物結(jié)構(gòu)圖比較,發(fā)現(xiàn) TABdlAOl,AB,GAONOBOBRGAO∴T=5N,N=6.5N 13.OA=0.8L,OB=0.2L(相似三角形求解)14.壓力為 ATN BdOG RLG張力為GdRdR15.如答圖1-1為A受力示意圖,則NA=Tsin600+mAg FTcos60∵F=KΔX=1N∴NA(32)N T=2N對C球進行受力分析可得2Tcos30=mcg ∴Gc=mcg=2 Tsin37N1G1Tcos37f1N1圖1-1 友情提示:本文中關(guān)于《共點力平衡》給出的范例僅供您參考拓展思維使用,共點力平衡:該篇文章建議您自主創(chuàng)作。 來源:網(wǎng)絡(luò)整理 免責(zé)聲明:本文僅限學(xué)習(xí)分享,如產(chǎn)生版權(quán)問題,請聯(lián)系我們及時刪除。
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