5.3 力的平衡 学案6(鲁科版必修1)
- 格式:doc
- 大小:128.22 KB
- 文档页数:4
第3节力的平衡第4节平衡条件的应用1.知道平衡状态和力的平衡的概念。
2.了解共点力作用下物体平衡的条件。
3.了解平衡的种类及影响稳度的因素。
4.知道静态平衡、物体在某一方向的平衡及动态平衡。
5.会用共点力的平衡条件解决实际问题。
1.共点力作用下物体的平衡条件(1)平衡状态如果一个物体保持□01静止或□02做匀速直线运动,我们就说这个物体是处于平衡状态。
(2)共点力的平衡条件□03合力为零,即F合=0。
(3)力的平衡作用在物体上的几个力的□04合力为零,这种情况叫做力的平衡。
2.平衡的种类和稳度(1)平衡的种类①□05不稳定平衡。
②□06稳定平衡。
③□07随遇平衡。
(2)稳度及影响稳度的因素①稳度:物体的□08稳定程度。
②影响因素a.重心的高低。
重心越低,稳度□09越大。
b.支持面的大小。
支持面越大,稳度□10越大。
3.平衡条件的应用(1)物体的静态平衡物体所受力的□11合力为零,处于□12静止的平衡状态。
(2)物体在某方向的平衡运动的物体在某一方向上□13合力为零时,在该方向上处于平衡状态。
想一想1.当物体的速度为零时,是否一定处于平衡状态?提示:不一定,如物体做自由落体运动的初始时刻速度为零,但合外力不为零,物体没有处于平衡状态。
2. 我们都玩过垒积木,且积木垒得越高时,难度越大,积木倾倒的可能性越大,你能用力学原理解释吗?提示:积木垒得越高时,重心越高,稳度越低,积木倾倒的可能性越大。
判一判(1)平直道路上高速匀速行驶的赛车处于平衡状态。
()(2)百米竞赛中,运动员在起跑时速度为零的瞬间处于平衡状态。
()(3)合力保持恒定的物体处于平衡状态。
()提示:(1)√赛车沿平直道路高速匀速行驶,合力为零,故赛车处于平衡状态。
(2)×运动员起跑瞬间虽然速度为零,但具有加速度,不处于平衡状态。
(3)×当合力恒定且不为零时,物体的速度会发生变化,物体不处于平衡状态。
课堂任务共点力作用下物体的平衡条件1.平衡状态平衡状态指物体保持静止状态或匀速直线运动状态。
5.3、力的平衡教学目标:1、知识与技能目标:(1)知道什么是共点力作用下物体的平衡状态;(2)掌握共点力的平衡条件;(3)能用共点力的平衡条件,解决有关力的平衡问题;(4)进一步学习受力分析,正交分解等方法。
2、过程与方法目标:通过观察三个共点力平衡的演示实验,推出共点力作用下物体的平衡条件,培养学生的观察能力,分析推理能力;学会使用共点力平衡条件解决共点力作用下物体平衡的思路和方法,培养学生灵活分析和解决问题的能力。
3、情感态度与价值观目标:通过共点力平衡条件的得出过程,培养学生理论联系实际的观点,培养学生明确具体问题具体分析。
教学重点:共点力作用下物体的平衡状态,共点力的平衡条件,共点力平衡条件的应用教学难点:受力分析、正交分解、共点力平衡条件的综合应用教学方法:实验法、归纳法、讲练法媒体应用:演示物体一个,弹簧秤三个教学过程:一、导入新课:生活中的物体有的处于平衡状态,有的处于非平衡状态;其中物体的平衡状态比较常见,而且很有实际意义。
那么:什么是物体的平衡状态,物体在什么条件下才能处于平衡状态呢?本章我们就来学习这方面的问题。
本节课我们就来学习共点力的平衡条件。
二、新课教学1:共点力作用下物体的平衡状态。
(1)复习什么是共点力:几个力都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力就叫做共点力。
a 停在水平地面上的汽车,其受力是共点力吗?b 靠在墙角的扫把呢?c 挂在光滑墙上的网兜装的球呢?d 夹在光滑墙角的球呢?(2)介绍物体在共点力作用下的平衡状态。
a:一个物体在共点力的作用下,如果保持静止或者做匀速直线运动,我们就说这个物体处于平衡状态。
可见,所谓平衡就是运动状态保持不变,也可以说是速度保持不变(请注意,速度是矢量,包括大小和方向。
)b:请学生举例:哪些物体属于在共点力作用处于平衡状态。
c:同学们刚才举的例子中,有的物体在两个力作用下处于平衡,有的物体在三个力的作用下处于平衡。
Evaluation Only. Created with Aspose.Words. Copyright 2003-2016 Aspose Pty Ltd.力的平衡教案一.教学目标:1.知识目标1)知道平衡状态和平衡力的概念2)了解共点力作用下物体平衡的概念3)知道共点力的平衡条件2.能力目标:1)通过课堂小实验,培养学生实验观察能力。
2)通过设计实验探究物体的平衡条件,培养了学生的科学探究能力和实验能力。
3)通过课堂练习,训练学生进行知识迁移及应用3.情感目标:通过互相交流共同设计实验方案,培养学生与他人合作的精神;通过先从实验探究,再从理论上总结共点力作用下物体的平衡条件,然后再应用,培养学生科学探究精神和理论联系实验、实际的科学态度。
二.教学设计:1.学习任务分析:本节是新课程(鲁科版)第五章第三节的内容。
本节学习共点力作用下物体的平衡,内容包括共点力作用下物体的平衡状态、共点力作用下物体的平衡条件和力的平衡。
共点力平衡问题是高中物理的重要内容之一,它涉及力的概念、受力分析、力的合成与分解、列方程运算等多方面物理知识和能力的综合性问题,是高一物理的难点,同时是解决高中力学问题的基础。
另外,平衡问题中,涉及到的各种物理模型,在今后物理学习中会经常见到,对高一学生来讲,这些都是一些基本的模型素材。
因此,学好本节课对今后力学学习意义重大。
但刚开始学习时,力的平衡理论并不难掌握,只是后续应用较为困难。
由此确定:本节课的教学重点是共点力作用下物体的平衡条件,难点是实验探究共点力作用下物体的平衡条件并加以简单应用。
2.学习者分析:学生在初中学习过牛顿第一定律,理解共点力作用下物体的平衡状态会比较容易;利用前面学过的知识分析推出共点力作用下物体的平衡条件,学生也不会有太大困难,教师只需适当点拨即可;但学生在设计实验并通过实验探究共点力作用下物体的平衡条件时会感到比较困难,教师要给予及时的引导,并可通过学生相互讨论共同解决。
第三节力的平衡把握要点二力平衡(1)平衡状态:物体受到两个力(或多个力)作用时,如果能保持__________或__________,我们说物体处于平衡状态。
(2)平衡力:使物体处于__________的两个力(或多个力)为平衡力。
(3)条件:当一个物体受到两个力作用时,二力平衡的条件是:二力大小__________、方向__________、作用在同一条直线上。
(4)一个物体受力平衡的条件是物体所受外力的合力为__________。
(5)应用:根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态,可以分析出作用在物体上的力的大小和方向;根据物体的受力情况判断物体的运动状态。
答案:(1)静止状态匀速直线运动状态(2)平衡状态(3)相等相反(4)零学前导航学习本节知识前要先回顾牛顿第一定律的内容,知道物体在不受力时会保持静止或匀速直线运动状态,这是一种理想情况,而生活中的物体却不可避免地要受到这样那样的力,不能够保持静止或匀速直线运动状态,从这个切入点引入,然后分析一些事例,进行探究,步步深入,从矛盾中发现问题、得出结论。
本节主要包括两部分:力的平衡、二力平衡的条件。
重点是二力平衡的条件,了解物体运动状态变化的原因。
本节的难点在于实验探究二力平衡条件并认识到平衡力与相互作用力的区别。
本节内容希望大家在对二力平衡的认识中感受处于平衡力作用下物体的运动状态,并通过实验探究认识二力平衡的条件,在实验探究过程中培养大家的分析、表述能力。
难点突破1.什么是二力平衡?剖析:物体保持静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态。
牛顿第一定律告诉我们,物体在不受力的时候,要保持平衡状态。
但牛顿第一定律描述的是一种理想情况,实际生活中物体受到力的作用时,也能保持平衡状态。
例如:教室内的吊灯受到重力和拉力的作用保持静止。
匀速下降的跳伞运动员在重力和空气阻力的作用下处于平衡状态。
物体受到力的作用时,这几个力改变物体运动状态的作用效果相互抵消,就相当于不受力。
高中物理学习材料(灿若寒星**整理制作)清流一中2007-2008学年上期高一物理期末复习三 第5章 力的平衡【复习要求】1、通过实验理解力的合成与分解,体会等效法在解决问题中的作用。
P822、应用实验方法来研究共点力合成的平等四边形定则并掌握平行四边形定则,会用作图法求合力或分力。
3、会用正交分解法和直角三角形等有关知识,计算合力与分力。
4、知道共点力的平衡条件,通过实验验证共点力作用下物体的平衡条件。
P915、掌握受力分析的基本方法与利用共点力平衡条件解决问题的一般步骤。
【典型例题】★ 知识点1: 力的合成 【要点归纳】1、共点力:几个力如果都作用在物体上的同一点或它们的作用线相交于同一点,这几个力就叫做共点力。
2、力是矢量,作用在物体上的几个力的方向不在一直线上时,力的合成运算不能简单地应用代数加减法,而应该用平行四边形定则求解。
如果用表示两个共点力F 1和F 2的线段为邻边做平行四边形,那么,合力F 的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来,这就叫做力的平行四边形定则。
3、合力的大小可以大于分力,也可以小于分力,还可以等于分力。
特例 : 120,F F F θ=︒=+合 (最大值) 222190,F F F θ=︒=+合12180,F F F θ=︒=-合 (最小值) 1212120,,F F F F F θ=︒===合且则有合力范围 : |F 2-F 1|≤F 合≤ |F 1+F 2|4、当两分力大小一定时,两分力之间的夹角越小合力越大,夹角越大合力越小。
当合力一定时,两个分力间的夹角越大,分力就越大。
例子(引桥、斧子、石拱桥)。
5、力的合成的两种常用方法:(见练习册P51)(1)作图法;(2)计算法。
6、首尾相接法与三角形定则。
P83【例1】关于共点力,下列说法中不.正确的是( )A .作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力B .作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力C .作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力D .作用在一个物体上的几个力,如果它们力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力 【例2】大小不变的两个力F 1、F 2,其合力为F ,则下列说法正确的是( )A .F 可能小于F 1或F 2B .F 不可能既小于F 1,也小于F 2C .F 一定比F 1、F 2都大D .F1与F 2间的夹角变小时,F 一定变大 【例3】有三个力:F 1=2N ,F 2=5N ,F 3=8N ,则 ( )A .F 2和F 3可能是F 1的两个分力B .F 1和F 3可能是F 2的两个分力C .F 1和F 2可能是F 3的两个分力D .上述结果都不对【例4】六个共点力的大小分别为F 、2F 、3F 、4F 、5F 、6F ,相互之间夹角均为60°,如右图所示,则它们的合力大小是 ,方向 。
鲁科版高一年级必修一第5单元《力的平衡》第1课时教学设计一、教学内容:《力的平衡》鲁科版必修一第五章第3节第一课时(需二个课时)二、设计理念:通过实验探究法、希沃教学助手的同屏互助的功能来与物理学科融合。
同屏互助功能更好的让学生观察其他同学的实验进度,用文件上传功能更好的比较学生的实验结果。
三、教学目标:(一)、知识与技能1、通过具体事例知道什么叫共点力作用下的平衡状态。
2、通过理论分析和实验探究掌握共点力的平衡条件。
3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题。
(二)、过程与方法1、经历用实验探究方法推理多力作用下的平衡条件.2、学会用平衡条件解决简单的实际问题,理解基本的思维方式。
(三)、情感态度与价值观1、领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲。
2、尝试将物理知识应用于生活和生产实践的意识四、学情分析:在本节学习之前,学生在初中已经学习了二力平衡的条件。
而且在物理必修一第五章的第一、第二节已经学习了力的合成:共点力的合成、共点力合成的平行四边形定则、多个力的合成、力的分解、力的正交分解。
学生对上一节课的内容有所复习,以及对新课预习的基础之上学习本课。
这节课的教学特点就是让同学通过小组互助完成实验,得出实验结果。
为了更好的展示实验过程和结果,我们与信息技术融合,用到了希沃授课助手里面的手机同屏功能和文件上传功能。
五、重难点和关键(分重点、难点和关键三点分别简要表述,“重点”即平衡条件的得出,“难点”用平衡条件的应用,“关键”即解决教学难点,掌握最核心内容,实现本课教学目标所要注重的重点环节是实验探究过程和整个过程是同学讨论,老师引导,用同屏功能互相借鉴如何得出平衡条件)六、教学课时:本教学内容共设2课时,第一课时是实验探究得出平衡条件,以及用平衡条件来解决几个简单的问题;第二个课时是讲平衡的种类以及稳度,还有习题课。
七、教学准备:教师要准备好上课的课件、实验所需要的器材,学生要提前预习,上课要带好尺子,三角板,铅笔,橡皮擦等工具。
高中物理《力的平衡》学案4 鲁科版必修1二、弹力的特点例1、如图所示,三个质量均为m的弹性小球用两根长均为L的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上、现给中间的小球B一个水平初速度v0,方向与绳垂直、小球相互碰撞时无机械能损失,轻绳不可伸长、求:(1)当小球A、C第一次相碰时,小球B的速度、(2)当三个小球再次处在同一直线上时,小球B的速度、(3)运动过程中小球A的最大动能EKA和此时两根绳的夹角θ。
(隐含条件:当小球A的动能最大时,小球B的速度为零。
)例2、如图所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为多少?三、摩擦力的特点例1、(摩擦力被动性)一质量为m的货物放在倾角为α的传送带上随传送带一起做加速运动、设加速度大小为α,试求两种情况下货物所受的摩擦力,(1)向上;(2)向下。
答案:向上:f=mgsinα+ma。
向下:当a<gsinα时,f=ma-mgsinα;当a >gsinα时,f=mgsinα-ma F>0;当a=gsinα时,f =0。
、例2、(摩擦力被动性)如图abcd为导体作成的框架,其平面于水平面成θ角,质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好,回路的电阻为R,整个装置放于垂直框架变化的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示,PQ始终静止,则在(0-t)时间内,PQ 受到的摩擦力的变化情况是是什么?答案:(1)先减小后增大;(2)先增大后减小。
例3、如图所示,甲带正电,乙是不带电的绝缘块,甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地面上,空间存在水平方向的匀强磁场,在水平恒力F的作用下,甲、乙一起向左加速运动,那么在加速运动阶段( )A、甲、乙之间的摩擦力不断增大B、甲、乙之间的摩擦力不变C、甲、乙两物体的加速度不断减小D、甲对乙的压力不断增大四、三角法的应用例1、如图所示,在水平面上放有一个带转动轴的木板A,在其上放有一物块B。
用心 爱心 专心 教学目标 1、 知道平衡力的概念以及共点力的平衡条件,能运用共点力的平衡条件解释一些简单的生产生活中的问题。
2、尝试通过实验,探究共点力作用下物体的平衡条件;尝试运用共点力合成、分解的知识以及平衡条件解决一些与生产和生活相关的实际问题。
3、通过学习,发展对科学的好奇心与求知欲,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
教学重点 及突破 教学重点: 通过理论和实验推导出三个力的平衡条件,知道多个力平衡的条件是本节课的重点。
突破方法:采用科学探究模式寻找三力平衡的条件。
教学难点及突破 教学难点: 在解决实际力的平衡问题中,应用相似三角形、线段比例性质以及三角函数等数学知识是学生学习过程中的难点。
突破方法:通过问题讲解,让学生突破难点。
学生情况分析 在初中已经掌握了二力平衡的条件,且在本章前两节已学习了力的合成与分解的知识,有了科学探究二力合成的经历,本节的理论分析可由学生自主分析;实验探究方案可由学生自行设计。
教学 方法 1、讲授法:对于知识引入和例题讲解教师应结合生活现象讲解 2、讨论法;以学生为主体,让学生自主分析总结 3、科学探究法 课时安排1课时 教具 准备 1、多媒体 2、实验器材: ①木板一块 ②定滑轮若干 ③不同长度的细绳三段 ④钩码一组 ⑥白纸 ⑦铅笔⑧尺 ⑤量角器 ⑨图钉若干教学过程(一)由生活现象导入新课 1、用多媒体展示日常生活中的平衡现象 1、引入 师:以上这此日常生活中常见的现象都包含同一物理问题:平衡。
那么请大家分析一下什么是平衡? 让学生通过相互交流,达成正确的认识,并总结:保持原有运动状态不变叫做平衡状态,即速度恒定不变的状态就是平衡状态。
它分为静止状态和匀速直线运动状态。
2、巩固和提高 让学生讨论飞机从起飞到降落,最后停在停机坪上的整个过程中哪些阶段飞机处于平衡状态。
(平稳飞行阶段和停在停机坪阶段处于平衡) (二)共点力平衡的条件的教学 1、引入 师:有的物体在两个力作用下平衡,如停泊在水面上的船只,有的物体在三个力作用下平衡,如在两人合力匀速向上拉起的牌匾,而被拉着沿水平地面匀速前进的皮箱则是在四个力作用下平衡的。
《力的平衡》教案设计华中师范大学李应龙一、教学目标1、知识与技能(1)通过具体事例知道什么叫共点力作用下的平衡状态。
(2)通过理论分析和实验探究掌握共点力的平衡条件。
(3)会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题。
(4)用实例了解平衡的种类以及稳度问题。
2、过程与方法(1)经历用实验探究方法推理多力作用下的平衡条件。
(2)学会用平衡条件解决简单的实际问题,理解基本的思维方式。
3、情感态度与价值观(1)领略自然界的奇妙与和谐,发展对科学的好奇心与求知欲。
(2)尝试将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
二、教学重点和难点1、重点:共点力平衡的条件及应用2、难点:分析和解决共点力平衡的实际问题三、新课过程1、新课引入通过11年春节晚会上的杂技表演视频让学生体会到平衡美,引入平衡的概念。
同时调动学生的积极性。
引入本节内容——力的平衡板书:一、共点力的平衡2、回顾知识点师:看到这个标题同学们有没有一种似曾相识的感觉呢?在学习力的合成知识时,我们讲过共点力的概念,那么现在我想请问同学们:什么是共点力呢?生:师:所谓的共点力就是作用于同一点,或者力的作用线可以相交于同一点的力。
3、新课教学(1)共点力平衡定义师:既然知道了共点力,那么平衡又指的是什么状态呢?生:教师呈现平衡状态的一些图片(蘑菇石、山西悬空寺、芭蕾舞、自动扶梯等)让学生感受自然界、生活、艺术等不同领域存在的平衡之美;同时初步感知从物理学的角度所谓的平衡状态——静止或匀速直线运动状态。
师:现在我们既知道了共点力,又知道了平衡状态。
那么大家能不能用自己的语言总结归纳一下共点力的平衡呢?生:在共点力作用下物体处于静止或匀速直线运动状态教师板书:1、定义:在共点力作用下物体处于静止或匀速直线运动状态(2)共点力平衡条件师:在初中,大家都学过二力平衡相关知识,那么二力平衡需要满足的条件又是什么呢?生:作用在同一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上师:没错,那再请问二力平衡时,物体所受到的合力又是多大呢?生:F合=零师:那么三个共点力的平衡条件又会是什么呢?大家不妨大胆猜测一下。
力的平衡一、背景和教学任务教材首先从生活中的静止和匀速运动现象提出了,物体受外力作用时,能保持静止或匀速直线运动状态,从而建立了平衡状态、平衡力的概念,并进一步指出最简单的受外力平衡的情况是力的平衡,随后通过活动卡上的实验“做做想想”,分析总结出二力平衡的条件,使学生的认识从理论上提高一步,同时初步建立平衡力的合力为零的印象。
再联系具体事例,让学生应用力的平衡条件进行分析,培养学生应用知识解决实际问题的能力,使学生进一步完善“运动和力的关系”的知识体系。
力的平衡的条件是初中物理教学的重点,本节的重点是研究总结物体平衡的规律,规律教学应首先通过观察提出问题,然后通过实验研究问题,再对实验结果概括、总结得出规律,因此做好实验是本节课的重点和关键。
二、教学目标1. 知识与技能目标:知道什么是力的平衡掌握力的平衡条件会应用力的平衡的条件解决简单的问题2. 过程与方法目标培养学生的观察能力:认真观察什么是力的平衡及物体受到两个力作用时的平衡;观察物体受两力平衡时力的特点;培养学生的分析归纳能力:通过观察实验引导学生分析归纳物体平衡所需满足的条件。
注意发展学生的逻辑思维能力:运用二力平衡条件解释物理现象时,往往同时要用到相互作用力的知识,在表达过程中要注意发展学生的逻辑思维能力。
3. 情感、态度和价值目标二力平衡条件是从实验中总结出来的,在教学过程中应注意培养学生树立用实验方法解决物理问题的思想,对待实验实事求是的科学态度和严谨的科学作风。
三、教学重点难点重点:学生认知结构中建立力的平衡条件的过程应用力的平衡条件解释实际问题难点:力的平衡的条件的应用四、教学设计思路及教学流程(附教学流程框图)板书:(一)平衡状态和平衡力平衡状态:静止匀速直线运动(二)力的平衡条件作用在同一物体上沿一直线方向相反大小相等(三)力的平衡条件的应用五、教学资源与器材准备:木板、图钉、白纸、弹簧测力计、滑轮、钩码、细绳六、教学过程七、课堂反馈的内容设计①请学生画出图中物体受力的示意图,并分析物体是否受到平衡力,哪一对力是二力平衡。
力与平衡动力关系是高中物理的主线。
二、弹力的特点例1、如图所示,三个质量均为m 的弹性小球用两根长均为L 的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上.现给中间的小球B 一个水平初速度v 0,方向与绳垂直.小球相互碰撞时无机械能损失,轻绳不可伸长.求:(1)当小球A 、C 第一次相碰时,小球B 的速度.(2)当三个小球再次处在同一直线上时,小球B 的速度.(3)运动过程中小球A 的最大动能E KA 和此时两根绳的夹角θ。
(隐含条件:当小球A 的动能最大时,小球B 的速度为零。
)例2、如图所示,两木块的质量分别为m 1和m 2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k 1和k 2,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态。
现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧,在这过程中下面木块移动的距离为多少?三、摩擦力的特点例1、(摩擦力被动性)一质量为m 的货物放在倾角为α的传送带上随传送带一起做加速运动.设加速度大小为α,试求两种情况下货物所受的摩擦力,(1)向上;(2)向下。
答案:向上:f=mg sin α+m a 。
向下:当a <g sin α时,f=m a-mg sin α;当a >g sin α时,f=mg sin α-m a F >0;当a =g sin α时,f =0。
.例2、(摩擦力被动性)如图abcd 为导体作成的框架,其平面于水平面成θ角,质量为m 的导体棒PQ 与ab 、cd 接触良好,回路的电阻为R ,整个装置放于垂直框架变化的磁场中,磁感应强度B 的变化情况如图乙所示,PQ 始终静止,则在(0-t)时间内,PQ 受到的摩擦力的变化情况是是什么?答案:(1)先减小后增大;(2)先增大后减小。
例3、如图所示,甲带正电,乙是不带电的绝缘块,甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地面上,空间存在水平方向的匀强磁场,在水平恒力F 的作用下,甲、乙一起向左加速运动,那么在加速运动阶段( ) A .甲、乙之间的摩擦力不断增大 B. 甲、乙之间的摩擦力不变 C. 甲、乙两物体的加速度不断减小 D .甲对乙的压力不断增大四、三角法的应用例1、如图所示,在水平面上放有一个带转动轴的木板A ,在其上放有一物块B 。
3.4 分析物体的受力情况【学习目标】掌握物体受力分析的步骤和方法。
【名师点拨】 1.知识概要受力分析的方法主要有隔离法和整体法。
隔离法分析的步骤如下: (1)恰当选择研究对象并将其隔离出来。
(2)按照重力、弹力、摩擦力、其他外力的顺序进行分析。
(3)画出各力的示意图,加以处理整体法就是将几个物体作为一个整体进行隔离分析,只分析外力而不必考虑内力,从而把握系统所受的各个外力。
一般受力分析时是整体和部分相结合,最终得出结果。
2.我的思考(1)马拉车,车才会走,所以运动的物体前面一定有力的作用。
这种推理对吗?为什么? (2)放在桌子上的书,受到桌面的支持力的作用,同时由于桌面形变,还会对书施以向上的弹力,所以书除受重力、支持力外还有弹力的作用。
你认为对吗?(3)静止于水平桌面上的物体受重力、支持力和向下的压力,你认为错在哪里,应该怎样分析?【典例精析】例1.如图静止斜挂在墙上的一个篮球,分析其受力。
解析:将篮球隔离出来如图,可知篮球受到竖直向下的重力G 、沿绳子收缩方向的弹力T 、墙壁水平向右的支持力N 。
那么墙壁有没有摩擦力呢?观察可得:绳子作用点的延长线并不过球心。
所以球有逆时针旋转的趋势,因此墙壁对球有竖直向上的静摩擦力f 。
受力如图所示。
例2.将4块重为20 N 的砖用两块木板夹起后保持静止,则2、3两块砖间的摩擦力为多少?4mg3解析:以4块砖整体为研究对象,受力如右图所示。
受到重力和两板的摩擦力和压力(未画出)。
竖直方向平衡得:f+f=4mg,f=40 N再以1、2为研究对象分析如右图所示,有f+f23=2mg,解得:f23=0。
5.3 力的平衡 学案6
【学习目标】
1、知道共点力作用下的平衡状态.
2、通过理论分析和实验探究掌握共点力的平衡条件.
3、用实例了解平衡的种类以及稳度问题. 【知识点导学】
[知识点一] 平衡状态
平衡的标志:物体的加速度为零(物体处于静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态)。
[知识点二] 平衡条件
作用在物体上的合力为零,即F 合 = 0. 它有如下推论:
若将处于平衡状态的物体的受力正交分解,则有F x 合 = 0,F y 合 = 0 若物体受两个力作用而处于平衡状态,则两个力大小相等、方向相反。
若物体受三个力作用而处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反。
若物体受N 个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(N
– 1)个力的合力大小相等、方向相反。
若物体受三个不平行外力作用而处于平衡状态,则这三个力的作用线必在同一平面上,而且必为共点力。
[知识点三] 平衡的种类和稳度
处于平衡状态的物体,如果使之稍微偏离平衡位置,它的重心降低,物体失去平衡,而且不能自动回到平衡位置。
这种平衡叫做不稳平衡。
处于平衡状态的物体,如果使之稍微偏离平衡位置,它的重心升高,物体失去平衡,但在重力的作用下能自动回到平衡位置,继续保持平衡状态。
这种平衡叫做稳定平衡。
处于平衡状态的物体,偏离平衡位置后,它的重心既不降低也不升高,始终保持平衡状态,这种平衡叫做随遇平衡。
处于平衡状态的物体的稳定程度叫做稳度。
物体稳度的大小由重心的高低和支持面的大小两个因素决定。
重心越低、支持面越大,稳度就越大。
【典例解析】
例1 如图5
– 13a 所示,物块A 、B 重均为10N ,A 与水平桌面间的动摩擦因数μ = 0.2,设最大静摩擦力和滑动摩擦力大小相等,绳重、绳与定滑轮间的摩擦均不计,为使A 处于静止状态,水平拉力F 应取何值?
解析:隔离B 并对其受力分析,B 受到重力G 、绳的拉力F
′作用,根据平
衡条件知,F ′ = G 。
隔离A 并对其受力分析,A 受到重力G 、绳的拉力F
′是已知量,桌面对A 的支持力N 方向竖直向上,大小未知,A 受到的摩擦力f 是未知量。
未知量应由A 的平衡状态来求。
作出A 的受力示意图,如图5
– 13b
所示,再进行估算,判定N 的大小和摩擦力的情况。
将F ′正交分解后,N = G
– F ′sin60° > 0,F 1′ = F
′ cos60° = 5N 。
若取F = 5N ,满足A 静止的条件,所以f = 0。
若F > 5N ,即F > F 1′时,静摩擦力f 应水平向左;同理,当F < 5N ,即F < F 1′时,静摩擦力f 应水平向右。
综上分析可知:F 的取值有一个范围。
答案:隔离出A 为研究对象,画出受力示意图,如图5
– 13b 所示,根据题意A 静止,合力为零,则有 N + F
′sin60° = G ,得N = 1.34N ,所以A
(图5 – 13a )
F
与桌面间的最大静摩擦力f m = μN = 0.27N ,即得到静摩擦力的取值范围是0 < f ≤ 0.27N 。
当F > F 1′时, f 水平向左,F 取最大值F max ,由平衡条件得F max = F 1′ + f m = 5.27N ; 当F < F 1′时, f 水平向右,F 取最小值F min ,由平衡条件得F min = F 1′ – f m = 4.73N ; F 的取值范围:4.73N ≤ F ≤ 5.27N 。
例2 如图5
– 15所示,放在斜面上的物块m ,在沿斜面向上的推力F 作用下,处于静止状态,则斜面对物块的静摩擦力 ( )
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F
D .大小可能等于零
解析:由于物体处于静止状态,合力为零,而静摩擦力f 的大小随物体受力情况变化而改变,可在0至最大静摩擦力之间变化,方向也不定。
可用定量假设分析方法即假设f 沿斜面向下,则有
f = F
– mg sin θ
当F > mg sin θ时,f > 0,方向沿斜面向下; 当F = mg sin θ时,f = 0;
当F < mg sin θ时,f < 0,方向沿斜面向上;
当F = 12 mg sin θ时,f = – 1
2
mg sin θ,大小与F 相等。
答案:ABCD
同步练习
1.测定患者的血沉,在医学上有助于医生对病情作出判断,设血液是由红血球和血浆组成的悬浮液。
将此悬浮液放入竖直放置的血沉管内,红血球就会在血浆中匀速下沉,其下沉速率称为血沉。
某人的血沉υ的值大约是10mm/h.,如果把红血球近似看作是半径为 R 的
小球,且认为它在血浆中所受的粘滞阻力为f = 6πηR υ。
在室温下η ≈ 1.8 × 10–
3Pa · s 。
已知血浆的密度ρ0 ≈ 1.0 × 103 kg/m 3,红血球的密度ρ ≈ 1.3 × 103 kg/m 3,取g = 10N/kg 。
试由以上数据估算红血球半径R 的大小(结果取一位有效数字)。
解析:红细胞在血浆中匀速下沉,它共受三个力作用,即重力G 、浮力F 和粘滞阻力f ,处于平衡状态,根据平衡条件求解。
答案:红血球的重力G = 43πR 3
ρg
浮力 F = 43πR 3
ρ0g
由平衡条件得 f + F = G
即 6πηR υ + 43πR 3ρ0g = 43πR 3
ρg
解得R =
9ηυ
2g (ρ - ρ0)
= 3×10– 6m
2.如图5
– 17a 所示,长为5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m 的两杆的顶端A 、B 。
绳上挂一个光滑的轻质挂钩,其下边挂着一个重为12N 的物体。
试求平衡时绳中的拉力大小。
解析:设物体平衡时挂钩的位置为O 。
因为挂钩光滑,所以挂钩两侧绳AO 与BO 的拉力必然等大。
以表示绳AO
与BO 的拉力的线段为邻边所画的平行四边形为菱形,而这两个力的合力等于物体的重力,两侧绳AO 与BO 与竖直线的夹
(图5 - 15)
(图5 – 17a )
角相等,延长AO 交B 杆于C 点,△OBC 为等腰三角形,OB = OC ,故AC = AO + BO = 5m 。
从C 点向A 杆作垂线CD 交A 杆于D 点,如图5
– 17b 所示。
因为CD = 4m ,根据△ACD 可求得角α,进一步就可求绳的拉力大小。
答案:根据Rt △ACD 可求得
sin α = CD AC = 45,cos α = 3
5
取O 点为研究对象,将物体对O 点的拉力沿AO 、BO 延长线分解,由平衡条件得
2F cos α = G 得 F = G
2cos α
= 10N
3.如图5
– 19所示,《马踏飞燕》是汉代艺术家高度智慧、丰富想象、浪漫主义精神和高超的艺术技巧的结晶,是我国古代雕塑艺术的稀世之宝,飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上是因为( )
A .马跑得快的缘故
B .马蹄大的缘故
C .马的重心在飞燕上
D .马的重心位置和飞燕在一条竖直线上
解析:飞奔的骏马之所以能用一只蹄稳稳地踏在飞燕上,和马跑的快慢没有关系,和马蹄的大小也没有关系,而是因为马处于平衡状态,飞燕对马的支持力和马的重力一定在一条直线上,二力是平衡的,所以马的重心位置和飞燕在一条
直线上。
因此A 、B 选项均错误,D 正确;根据雕塑的形态可知,马的重心不在飞燕上,C 选项错误。
答案:D 。
变形题 静止于在水平桌面上的《马踏飞燕》雕塑所处的状态是属于哪一类平衡? 提示:稍微将《马踏飞燕》雕塑倾斜,则其重心会升高。
答案:稳定平衡
4.如图12所示,拉力F 作用在重为G 的物体上,使它沿水平地面匀速前进,若物体与地面间的动摩擦因数为μ,当拉力最小时拉力与地面的夹角θ为多大?最
小的拉力F min 为多大? 【解析】 物体受到重力G 、拉力F 、支持力F N 、摩擦力F f 共同作用而平衡。
由于F f = μF N ,且F f ⊥F N ,所以F f 与F N 关系最密切,可以先合成如图13所示,其合力F fN 方向始终保持不变,因为tan α = F f F N
= μ 即α = arctan μ不变。
这样就可认为物体受到G 、F 、F fN 而平衡如图14所示,由于G ′=G 大小和方向都不变,F fN 的方向和α也不变,根据“直线外一点与直线上各点连结的所有线段中垂直线段最短”可知,如图15所示,当F ⊥F fN 时即当θ = α = arctan μ时,F 最小,且F min = G ′sin α= G sin α,而由图16
可知,sin α= μ1 + μ2
, 所以F min =
μG
1 + μ
2
【反思】
(图5 – 19)
(图5 – 17b )
F
√
──── 1+μ2
图16
1 α μ 图13 N
F F 图12。