高中物理《平衡条件的应用》教案3 鲁科版必修1.doc

共点力平衡条件的应用教学目标1.进一步理解共点力作用下物体的平衡条件并能分析和计算共点力作用下物体的平衡问题。2.力求掌握解决共点力平衡问题的基本思路和方法会正确选择研究对象进行受力分析画出物体的受力图。二、教学重点共点力作用下物体平衡的特点及一般解法。三、教学难点三力作用下的动态平衡问题。教学过程共点力作用下物体所受的合力为零是物体平衡的条件。物体的平衡条件具有广泛的实际应用因此对解决平衡问题一般方法的掌握具有十分重要的作用。应用共点力平衡条件解题的一般方法和步骤确定研究对象合理选择研究对象是解决平衡问题的关键它关系到能否作出解答或能否顺利地解答。研究对象的选取可以是一个物体一个结点或一个系统（相互作用物体的全体）。通常在分析外力对系统的作用时用整体法在分析系统内部物体之间相互作用力时用隔离法。2.对研究对象正确受力分析并作出受力图正确进行受力分析是正确分析物理过程或物理状态的前提是解决力学问题的基本能力要求受力分析通常按以下步骤进行首先确定研究对象（受力分析物体）然后按重力、弹力、摩擦力及其他力的顺序来分析。3.判定研究对象是否处于平衡状态共点力作用下的物体如果处于平衡状态则物体保持着静止状态或匀速直线运动的状态4.运用平衡条件选择合适的方法列出平衡方程解题。若物体受力较多时一般可选用力的正交分解法即建立直角坐标系。将各力分解到两互相垂直的坐标轴上然后根据Fx=0Fy=0列等式解题。对有些问题我们也可采用根据力的作用效果分解后根据平衡条件解题对三力平衡的问题常用三力组成封闭三角形的特征利用三角形方面的数学知识来求解。5.视问题的要求对结果做出说明或讨论。跟摩擦力有关的平衡问题这类问题是指平衡的物体受到了包括摩擦力在内共点力的作用。在共点力平衡中当物体虽然静止但有运动趋势时属于静摩擦力；当物体滑动时属于滑动摩擦力由于摩擦力的方向要随运动或运动趋势的方向发改变而改变静摩擦力大小还可在一定范围内变动因此包括摩擦力在内的平衡问题常常需要多讨论几种情况要复杂一些因此做这类题目时要注意两点：1.由于静摩擦力的大小和方向都要随运动趋势的改变而改变因此维持物体静止状态所需的外力允许有一定范围；又由于存在着最大静摩擦力所以使物体起动所需的力大于应大于某一最小的力。总之包含摩擦力在内的平衡问题物体维持静止或起动需要的动力的大小是允许在一定范围内的只有当维持匀速起动时外力才需确定的数值。2.由于滑动摩擦力F=μFN要特别注意题目中正压力FN的大小的分析和计算防止出现错误。BAC图4-2-1【例1】A、B、C三个物体质量分别为M、m、m0作如图4-2-1所示的连结绳子不可伸长且绳子质量、滑轮的摩擦均不计若B随A一起沿水平桌面做匀速运动则可以断定（）物体A与桌面间有摩擦力大小为m0g物体A与B间有摩擦力大小为m0g桌面对A、B对A都有摩擦力两者方向相同桌面对A、B对A都有摩擦力两者方向相反合力大小为m0g【解析】A、B一起做匀在速运动它们所受的合外力必为零。为了分析A、B之间的作用力必须把A、B隔离开来可先分析受力情况比较简单的物体B。B在水平方向只可能受A对它的摩擦力作用除此之外没有其它物体对B施加水平方向的作用力而由B做匀速直线运动可知B在水平方向上受合力必为零所以B不可能受到A施加的摩擦力作用。对于A物体在水平方向与绳子相连而绳子系着C物体匀速运动所以绳子的拉力等于C的重力大小故绳子对A物体施加一水平向右的拉力作用大小为m0g要使A物体平衡桌面需要对A施加一水平向左的摩擦力作用。本题的正确选项应为A。三个共点力作用物体平衡的特点及解法如图4-2-2所示物体在共点力F1、F2、F3作用下处于平衡状态则此时F2和F3的合力与F1大小相等方向相反且在同一条直线上。将力F1、F3平移可得图4-2-3所示图形可以看出这三个力首尾相接组成一个封闭的三角形。利用这个规律解题时常可以提高片面几何的知识去解答一些物体的平衡问题显然较为简便。F3F1F2F3′F1F2F3图4-2-2图4-2-3在同一平面内的三个非平行力当三力平衡时三力作用线必交于一点达到共点平衡因为取二相交的合力必须与第三个力等值反向且在一条直线上物体才没有平移及转动。ABCP30°图4-2-4【例2】如图4-2-4所示左一细绳C点系住一重物P细绳两端A、B分别固定在墙上使AC保持水平BC与水平方向成30°角。已知细绳最大只能承受200N的拉力那么C点悬挂物体的重量最多为________N。这时细绳的________段即将拉断。F1F2F合F图4-2-5【解析】首先进行受力分析：以结点C为研究对象它受重物P竖直向下的拉力F=G设绳BC作用C点的拉力为F1绳AC作用C点的拉力为F2这是一道典型的共点力