《《共點力平衡條件的應用》導學案3(二)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《《共點力平衡條件的應用》導學案3(二)(7頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、共點力平衡條件的應用
【教學課題】
共點力平衡條件的應用
【教學目標】
1、知識與技能
( 1 )知道什么是共點力,及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 )知道我國古代科學家張衡的相關科學成就。
( 4 )會應用實驗研究物體在共點力作用下的平衡條件。
2、過程與方法
( 1 )在對共點力平衡問題的探究中,感受等效、圖示、歸納推理等科學方法。
( 2 )在共點力平衡條件的實驗研究中,感受猜想、方案設計、實驗探究、分析歸納結論的
科學探究方法。
3、情感、態(tài)度與價值觀
( 1 )在共同的實驗探究過程中,體驗合作,樂于合作
2、。
( 2 )通過了解張衡的相關科學成就,激發(fā)愛國主義情感和對科學的熱愛。
【課前預習】
了解運動和靜止的概念。
【教學重難點】
重點:共點力作用下物體的平衡條件。
難點:共點力平衡條件的探究過程。
【教學內(nèi)容】
突破思路
本節(jié)教學中應注意的問題:
( 1 )物體處于平衡狀態(tài),或者靜止或者是勻速直線運動,反過來物體處于靜止或勻速直線
運動, 物體就是處于平衡狀態(tài), 平衡狀態(tài)滿足的條件是合外力為零. 即無論哪個方向上的合
力都是零.
2)有關研究對象的選取:若問題中只有一個物體,一個過程,研究對象沒有選擇余地,
也就是研究這個物體和這個過程.若問題中是一個連接體,又有
3、多個過程, 首先研究誰,再
研究誰; 是研究一個物體為好還是研究多個物體為好, 這在審題中需要認真思考. 總的原則:
首先被研究的應該是受力最簡、 已知量足夠多的, 這樣通過研究后又可將研究結果作為一個
已知條件,為下一次研究創(chuàng)造條件.
( 3 )正交分解求解平衡體,建立坐標軸的原則讓盡可能多的力在坐標軸上;被分解的力盡
可能是已知力, 不宜分解待求力. 因一個待求力分解變成兩個待求力, 給求解帶來很多不便.
( 4 )平衡分為靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡.靜態(tài)平衡是指物體處于靜止狀態(tài),動態(tài)平衡指物體勻
速運動,也可指在某方向上處于平衡狀態(tài).
規(guī)律總結
規(guī)律:共點力平衡條件.
知識:
4、共點力作用下平衡的應用.
方法:用平衡條件解題的常用方法:
( 1 )力的三角形法.物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時,這三個力的矢量箭
頭首尾相接,構成一個矢量三角形, 反之,若三個力矢量箭頭首尾相接恰好構成三角形,則
這三個力的合力必為零.
( 2 )力的合成法.物體受三個力作用而平衡時,其中任意兩個力的合成必跟第三個力等大
反向,可利用平行四邊形定則來求解.
( 3 ) 正交分解法.建立合適的坐標軸,使更多的力在坐標軸上,將不在坐標軸上的力分解,
根據(jù)物體處于平衡,列出 x 、 y 軸上的平衡方程來求解.
合作討論
將兩腳左右分開,使兩足間的距離約為 30cm
5、 左右.你能從雙腳站立不變姿勢地改為單足站
立嗎 ?試一試,并說明可能或不可能的原因.仔細體驗一下,你是如何從雙足站立而變?yōu)閱?
足站立的 ?
我的思路: 若保持雙腳站立的姿勢不變改為單足站立,是不可能的.因為兩腳左右分開,使
兩足間的距離約為 30cm 左右,人體的重心和人體在同一個豎直面上,重心的作用線大致落
在兩足中間. 假設單足站立能夠平衡, 重心的作用線就轉(zhuǎn)移到一只腳上, 在保持姿勢不變的
情況下,是無法做到的. 從雙足站立而變?yōu)閱巫阏玖⒌模?身體應逐漸傾斜, 將重心轉(zhuǎn)移到一
只腳上.
思維過程
平衡問題的整體法和隔離法
(1)整體法”:把整個系統(tǒng)作為一個研究對象
6、來分析(即當作一個質(zhì)點來考慮) .
(2)隔離法”:把系統(tǒng)中各個部分(或某一部分)隔離作為一個單獨的研究對象來分析.
用平衡條件解題的常用方法:
(1)力的三角形法.物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時,這三個力的矢量箭 頭首尾相接,構成一個矢量三角形, 反之,若三個力矢量箭頭首尾相接恰好構成三角形,則
這三個力的合力必為零.
(2)力的合成法.物體受三個力作用而平衡時,其中任意兩個力的合成必跟第三個力等大 反向,可利用平行四邊形定則來求解.
(3)正交分解法.建立合適的坐標軸,使更多的力在坐標軸上,將不在坐標軸上的力分解, 根據(jù)物體處于平衡,列出 x、y軸上的平衡方程來求解
7、.
【隨堂練習】
1.粗糙的水平面上疊放著物體 A和B, A和B間的接觸面也是粗糙的, A和B間最大靜摩 擦力為3N, A與地面間的最大靜摩擦力為 4N,同時有F=1N的兩個力分別作用于物體 A
和B上,則B對A的摩擦力大小為( )
A. 1N B. 3N C. 6N D. 2N
A " , ■ F
圖5 26
解析:由于外力小于 A和B間最大靜摩擦力以及 A與地面間的最大靜摩擦力,所以 B對A
的摩擦力是靜摩擦力,應該與外力等大反向.
答案:A
2.如圖5-27所示,3根質(zhì)量和形狀都相同的光滑圓柱體,它們的重心位置不同,擱在兩
墻上,重心的位置分別是
力,則
8、()
A . FN1 < Fn2 V Fn3
C. Fni= Fn2 = Fn3
Fn3分別為圓柱體對墻的壓
圖 5-27
1、2、3標出的位置,設 Fn「Fn2、
B. FN1 > F n2 > F n3
D. Fn1= Fn2< Fn3
解析:如果以圓柱體為研究對象,所受彈力的方向不變, 都是垂直于接觸面過球心的, 根據(jù)
對稱性,這兩個接觸面的彈力應該一樣大小.由于重心位置不同,所以重力的作用點不同,
但物體都是在重力和兩個彈力的作用處于平衡, 所以可得出不管重心位置在哪, 彈力的大小
都應該一樣.
答案:C
3.質(zhì)量為2kg的物體,受到一
9、個平行于斜面向上、 大小為7N的拉力F而靜止在傾角為37°
的斜面上,若斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為 0.4,則物體受到的摩擦力是( )
A. 5N B. 6. 4N C. 8N D. 12N
解析:由于物體是靜止的, 所以靜摩擦力的大小應該等于 mgsin37 - F = 20X0.6—7= 5N .還
可知靜摩擦力的方向應沿斜面向上.
答案:A
【課外拓展】
物體受到的拉力 F與地面對物體的摩擦力的合力是(
1.如圖5— 28所示,物體受到與水平方向成 30。角的拉力F作用向左做勻速直線運動,則
B.向上偏右
A.向上偏左
C.豎直向上
D,豎直向下圖
解
10、析:由于物體作向左的勻速運動,所以如果將力
F分解到水平和豎直方向上,水平方向
的分力Fi與摩擦力等大反向,只剩下豎直向上的分力
F2,所以拉力F與摩擦力的合力是豎
直向上的.本題也可將物體所受的彈力與重力等效為一個豎直向下的力,
這樣物體就受到三
個力的作用,拉力 F與摩擦力的合力應該與第三個力等大反向.
答案:C
2.如圖5-29所示,位于斜面上的物塊在沿斜面向上的力的作用下,處于靜止狀態(tài),則斜
面作用于物塊的靜摩擦力(
A.方向可能沿斜面向上
B.方向可能沿斜面向下
C.大小可能等于零
D.大小可能等于F
解析:由于不知道力F的大小,所以摩擦力的方向 A、B都
11、有可能,如果F=mgsin%摩擦
力就為零;如果 F>mgsin a,摩擦力的方向應沿斜面向下; Fvmgsina,摩擦力的方向應沿
斜面向上;如果 mgsin a= 2F,此時的摩擦力沿斜面向上等于力 F的大小.
3 .如圖5— 30所示,人站在岸上通過定滑輪用繩牽引小船,若水的阻力恒定不變,則船在
勻速靠岸的過程中,下列說法正確的是(
)
G
圖5 30
A .繩的拉力保持不變 B.繩的拉力不斷變大
C.船受到的浮力保持不變 D.船受到的浮力不斷減小
解析:由于船是勻速運動,對船進行受力分析,設繩子的拉力為了,繩子與水平方向的夾角
為aF為船受的浮力,由于
12、船是勻速運動,所以 Tcos9= f, Tsin 0+ F=G,由于。在變大,
阻力f不變,所以繩子的拉力不斷變大,浮力不斷減小.
答案:BD
圖 5—31
4 .如圖5 — 31所示,質(zhì)量為m的光滑球放在水平面 AB上,并與AC接觸,則球?qū)B面的 壓力大小為 ,對AC面的壓力大小為 .
解析:由于光滑的球處于平衡狀態(tài), 所以只受重力和 AB面對其的彈力,而AC面沒有彈力, 如果有彈力,球?qū)⒉粫庆o止的.所以 AB面對其彈力大小為 mg,即球?qū)B面的壓力為 mg.
答案:mg 0
5 .物體靜止于傾角為 a的斜面上,當斜面傾角a變小時,物體受到的支持力變 (填 大”或刃、”),靜摩擦力變 (填 大”或小”).
解析:支持力的大小為 N = mgcos a,靜摩擦力的大小為f= mgsin a,所以當a變小時,支持 力變大,靜摩擦力變小.
答案:大小