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《共点力的平衡及其应用》教学设计【教材分析】《共点力的平衡及其应用》是沪科版物理教材必修1第四章的第三节内容，本章的前两节主要研究了如何求合力与分力，为本节课共点力的平衡做了很好的铺垫，而共点力的平衡又是第五章运用牛顿运动定律求解动力学问题的必要手段，因此本节课在必修一教材中起着承上启下的衔接作用。
【学习者分析】首先，在初中物理的学习中，学生已经对二力平衡有一定的了解和理解，为本节课多个共点力平衡的学习做了铺垫；其次，学生在高中入学三个月以来，已经适应了高中物理的学习方式，具有一定的逻辑思维能力和抽象概括能力，这些都为本节课的学习打下了基础。
另一方面，本次参赛班级学生学习习惯普遍较差，例如书写不规范，作图不准确等，同时，大部分学生的基础知识比较薄弱，数学计算能力不尽如人意，实验操作能力不强，这些都是影响本节课学习效果的因素。
【教学目标】1. 知识与技能①理解什么是平衡状态；②知道共点力的平衡条件。
2. 过程与方法①通过实验探究三个共点力的平衡条件，使学生理解等效替代的物理方法；3. 情感、态度与价值观①通过探究实验，使学生逐渐形成实事求是的科学态度；【教学重点】平衡状态的概念和共点力的平衡条件。
【教学难点】运用共点力的平衡条件解决平衡问题。
【教学策略】1. 由精彩视频激发学生的好奇心和探究欲。
2. 在实验探究中，学生分组完成实验操作，并对实验现象进行分析和解释。
3. 利用多媒体展示重点内容，提高课堂效率。
4. 当堂检测，在学习平衡状态和平衡条件之后，对学生进行当堂检测，检测和巩固重点知识。
【教学活动过程】【板书设计】4.3共点力的平衡及其应用一、平衡状态内容：如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则物体处于平衡状态二、从二力平衡到共点力平衡1. 二力平衡条件：合力为零2. 共点力平衡条件：合力为零三、用合成法求解共点力平衡问题。
3、共点力的平衡及其应用-沪科教版必修一教案1. 知识点概述在物理学的力学中，我们常常用向量来描述力的大小和方向。
对于处于不动或以恒定速度运动状态下的物体，力的合力为零。
在这种情况下，我们说物体处于平衡状态。
本次教案将主要介绍共点力系统的平衡状态及其应用。
2. 教学目标•了解共点力的概念和性质。
•理解共点力系统对物体的影响。
•掌握分析共点力系统的方法。
•了解共点力平衡的判定条件。
•培养分析和解决实际问题的能力。
3. 教学内容3.1 共点力的概念共点力是指几个力作用于一个物体上的情况。
比如一个球在桌子上，重力、支持力和摩擦力都作用于这个球的同一点上，这些力就是共点力。
3.2 共点力的性质共点力有以下几个性质：•共点力作用在物体的同一点上。
•共点力的合力作用方向和作用点相同。
•共点力的合力大小等于各力的代数和。
3.3 共点力系统的分析方法在分析共点力系统时，我们通常使用以下方法：•将各力按照大小和方向用向量表示。
•将所有力的起点放在同一点上，即物体的作用点。
•将所有力的终点向两侧移动，形成一个封闭的图形。
•求出各力的合力向量，判断是否为零。
3.4 共点力平衡的判定条件共点力系统达到平衡的条件是合力为零。
这个条件可以通过以下几种方式判断：•向量法：画出力的向量图，看向量图的几何关系是否构成一个平衡的图形。
•解析法：通过代数运算计算出所有力的分量的代数和是否为零。
•装置法：使用天平等装置，测量各力大小，判断物体是否水平。
3.5 共点力平衡的应用共点力平衡的应用包括以下几个方面：•建筑工程：结构物的设计和施工时需要考虑共点力平衡的问题。
•机械工程：机器和装置的设计和制造中需要考虑共点力平衡的问题。
•生命科学：了解共点力平衡对人体静态平衡的影响。
4. 教学方法•让学生掌握基础的力学知识，如向量运算、平衡条件等。
•通过实验和案例分析，让学生深入了解共点力系统的特点和分析方法，以及其在现实问题中的应用。
•利用课堂互动，引导学生思考和解决实际问题，培养其动手能力和创新能力。
共点力的平衡及其应用-教学参考突破思路本节的重点和难点是共点力平衡的数学处理．学习中必须按照共点力平衡问题的解题步骤，即在确定研究对象、准确进行受力分析的基础上进行．许多同学不按解题程序就急于列方程求解，只能是欲速则不达，结果是适得其反．教学中要注意从学生已有的知识出发采用理论分析和实验探究双管齐下的方法进行教学．关于共点力平衡条件的应用，要选择有代表性的题目进行分析讲解，解题过程中要以学生为主体，引导学生进行受力分析，画出受力图，总结出应用共点力平衡条件解题的思路和步骤．合作与讨论1．物体保持静止状态、匀速直线运动状态和匀速转动状态时，物理学上称物体处于平衡状态．请在日常生活中找出几个物体处于平衡状态的例子．2．课本上在得出共点力平衡条件时，采用了两种方法．·实验探究法的实验原理、实验器材、实验步骤和实验结论是什么?·分析论证法使用的原理是什么?规律总结共点力作用下物体的平衡条件是合外力为零．解题时，经常碰到两个问题，一是研究对象的选择问题，在碰到多个对象的时候，应该优先考虑整体法，只有在求整体法无法解决的内力时，才考虑隔离法，或者两种方法交叉使用．二是力的处理．一般的，在物体受到三个共点力时使用的是力的合成法和力的分解法，在受到多于三个力时用正交分解法．正交分解建立坐标系时，应让尽可能多的力建立在坐标轴上，即分解尽可能少的力．对于方向未知的力，通常先用假设法．先假定力指向某一方向，然后利用平衡条件求解，求出的力如果为正值，说明假设的力的方向正确，如果为负值，说明力的方向与假设的方向正好相反．相关链接世纪彩虹－－卢浦大桥：横空出世的上海卢浦大桥又把全钢结构拱桥的单孔跨度，扩展到世界级的550米．当代中国造桥人以杰出的智慧迎接挑战，神州大地上矗立起又一座世界桥梁史上的里程碑!根据力学的原理，拱桥的主拱合龙之后，在自身重量的作用下会产生很大的、向外的水平推力，必须有一个相反的力来平衡它，才能保证桥梁整体的稳定．工程师们对卢浦大桥进行的结构计算分析表明：这座550米跨度的全钢结构拱桥，主拱将产生约2万吨的水平推力．卢浦大桥项目部总工程师蔡忠明：“如果说我们是在山区里面造桥，这座桥架在两座山之间，那么，这个水平推力就可以由山体来平衡．现在我们这座桥是建在黄浦江上的，上海又是处于软土地基，如果说这个水平推力没有被平衡的话，这座桥就会垮掉．设计院在设计过程中就采用了16根水平拉索，来平衡这2万吨的水平推力．”设计的巧妙之处在于：贯穿桥身的16根钢索就像弓箭上的弦，它以强大的拉力抵消了主拱的推力，两者始终处于一种平衡状态．利用相似比解决三力共点平衡问题：在某些物理问题中，若巧用三力共点平衡的特点，并结合三角形相似的比例关系．可避免用正交分解法带来的繁琐过程，使得问题简化． 例：重10 N 的小球，用长为l ＝1 m 的细绳挂在A 点，靠在光滑的半径为R ＝1.3 m 的大球面上．已知A 点离球顶的距离d ＝0.7 m ，小球半径不计，则小球对绳的拉力和小球对大球的压力各为多少?分析：小球受三个力G 、N 、T 作用平衡．若建立坐标系，利用正交分解法，则有两个力在分解时夹角未知，需要用三角函数关系求解．这样，运算量加大，过程繁琐．解：在图中把三个力用力的三角形表示．从图中可以看出力的矢量三角形与ΔAOB 相似，则有：AB T ＝OB N ＝AOG 得T ＝)(R d Gl +＝5N ，N ＝)(R d GR +＝6.5 N ．。
共点力的平衡及其应用
教学目标：
一、知识目标
1：能用共点力的平衡条件，解决有关力的平衡问题；
2：进一步学习受力分析，正交分解等方法。
二、能力目标：
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。
三、德育目标：
培养学生明确具体问题具体分析：
教学重点：
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：
讲练法、归纳法
教学用具：
投影仪、投影片
教学步骤：
一、导入新课
（1）如果一个物体能够保持或，我们就说物体处于平衡状态。
（2）当物体处于平衡状态时：
a：物体所受各个力的合力等于，这就是物体在共点力作用下的平衡条件。
b：它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是。
2：学生回答问题后，师进行评价和纠正。
3：引入：本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题。
二：新课教学
（一）用投影片出示本节课的学习目标：
1：熟练运用共点力的平衡条件，解决平衡状态下有关力的计算。
2：进一步熟练受力分析的方法。
（二）学习目标完成过程：
1：共点力作用下物体的平衡条件的应用举例：
（1）用投影片出示例题1：
如图所示：细线的一端固定于A点，线的中点挂一质量为m的物体，另一端B用手拉住，当AO与竖直方向成 角，OB沿水平方向时，AO及BO对O点的拉力分别是多大？
（2）师解析本题：
先以物体m为研究对象，它受到两个力，即重力和悬线的拉力，因为物体处于平衡状态，所以悬线中的拉力大小为F＝mg。
再取O点为研究对像，该点受三个力的作用，即AO对O点的拉力F1，BO对O点的拉力F2，悬线对O点的拉力F，如图所示：
a ：用力的分解法求解：
将F ＝mg 沿F 1和F 2的反方向分解，得到
,cos /;///θθmg F mgtg F ==
得到
θθmgtag ；F mg F ==21cos /
b
：用正交分解合成法求解
建立平面直角坐标系
由F x 合=0;及F y 合=0得到:
⎩⎨⎧==-2
11sin 0cos F F mg F θθ 解得: θθtan ;cos /21mg F mg F ==
2：结合例题总结求解共点力作用下平衡问题的解题步骤：
（1）确定研究对象
（2）对研究对象进行受力分析，并画受力图；
（3）据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题
方法；
（4）解方程，进行讨论和计算。
3：学生用上述方法求解课本上例1，并抽查部分同学的答案在投影仪上进行评析。
4：讲解有关斜面问题的处理方法：
（1）学生阅读课本例2，并审题；
（2）分析本题；
a ：定物体A 为研究对于；
b ：对物体A 进行受力分析。
物体A 共受四个力的作用：竖直向下的重力G ，水平向右的力F 1，垂直于斜面斜向上方的支持力F 2，平行于斜面向上的滑动摩擦里F 3，其中G 和F 1是已知的，由滑动摩擦定律F 3＝uF 2可知，求得F 2和F 3，就可以求出u 。
c ：画出物体的受力图：
d ：本题采用正交分解法：
对于斜面，常取平行于斜面的方向为x 轴，垂直于斜面的方向为y 轴，将力沿这两个方向分解，应用平衡条件求解：
e ：用投影片展示本题的解题过程：
解：取平行于斜面的方向为x 轴，垂直于斜面的方向为y 轴，分别在这两个方向上应用平衡条件求解，由平衡条件可知，在这两个方向深的合力F x 合和F y 合应分别等于零，即
27.0146;5460
cos sin 0
sin cos 23321213=====--==-+=F F u N
F N F
G F F F G F F F y x 所以：解得：合合θθθθ
5：巩固训练：
如图所示：重为G＝10N的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为 =30o的光滑斜面上，已知挡板也是光滑的，求：
（1）挡板对小球弹力的大小；
（2）斜面对小球弹力的大小。
三、小结
本节课我们主要学习了以下几点：
1：应用共点力平衡条件解题时常用的方法--力的合成法、力的分解法、正交分解法2：解共点力作用下物体平衡问题的一般步骤：
（1）定研究对象；
（2）对所选研究对象进行受力分析，并画出受力示意图
（3）分析研究对象是否处于平衡状态；
（4）运用平衡条件，选用适当方法，列出平衡方程求解。
四、作业，
练习一的1、2、3、4题
五、板书设计：
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧==列出平衡方程求解当方法，运用平衡条件，选择适平衡状态分析研究对象是否处于画出受力示意图析，并对研究对象进行受力分结点）确定研究对象（物体或解题的一般步骤正交分解法相似三角形法力的分解法力的合成法常用的方法共点力平衡条件的应用合合00y x F F。
