高一物理沪科版必修一第四章第3节 共点力的平衡及其应用 教案

《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学案一、一周知识概述本章主要研究的是物体在共点力的作用下的平衡,要求掌握共点力的概念,掌握什么是共点力的平衡,学会灵活的运用整体法,隔离法分析物体的平衡,要熟练的运用平行四边形合成法,矢量三角形法,正交分解法列平衡方程.二、重难点知识的归纳与讲解(一)平衡状态一个物体在共点力作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则这个物体就处于平衡状态。

如光滑水平面上匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等，这些物体都处于平衡状态。

注意：①物体处于平衡状态时分为两类：一类是共点力作用下物体的平衡；另一类是有固定转动轴物体的平衡。

在这一节我们只研究共点力作用下物体的平衡。

共点力作用下物体的平衡又分为两种情形，即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线运动)。

②对静止的理解：静止与速度v=0不是一回事。

物体保持静止状态，说明v=0，a=0，两者同时成立。

若仅是v=0，a≠0，如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止，上抛到最高点的物体并非处于平衡状态。

所以平衡状态是指加速度为零的状态，而不是速度为零的状态。

(二)共点力作用下的平衡条件处于平衡状态的物体，其加速度a=0，由牛顿第二定律F=ma知，物体所受合外力F合=0，即共点力作用下物体处于平衡状态的力学特点是所受合外力F合=0。

例如下左图所示中，放在水平地面上的物体保持静止，则所受重力和支持力是一对平衡力，其合力为零。

又如上右图所示中，若物体沿斜面匀速下滑，则F与F N的合力必与重力G等大反向，故仍有F合=0。

注意：(1)若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零，这就是初中学过的二力平衡。

(2)若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态，这三个力必定共面共点(三力汇交原理)，合力为零，称为三个共点力的平衡，其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

4.3 共点力的平衡及其应用教材分析《共点力作用下物体的平衡》是人教版新课标教材高中物理必修Ⅰ第四章《怎样求合力与分力》中的第三小节的内容，是学完了力的合成后的应用。

本内容的重点是共点力的平衡条件：F=0，学生动手试验，总结得出结论；合难点是物体的受力分析，通过课堂实例分析来形成分析方法；学生比较容易产生疑惑的地方是物体受力在什么情况下可以认为是共点力，通过实例分析来归纳条件。

学法分析学生要思考物体受共点力的作用处于平衡状态时，这些共点力满足什么条件。

注意物体受三力平衡时的分析和研究，动态平衡题目的分析与研究，加深物体平衡与生活实例的结合。

教学目标一、知识能力目标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.二、过程与方法目标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、情感态度与价值观目标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。

教学重点共点力平衡条件的综合应用。

教学难点受力分析、正交分解、动态平衡。

提炼课题会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题教学过程一、复习旧知，引出新课：提问：什么是共点力？(如果几个力的作用点相同，或作用线交于一点，这几个力就叫做共点力)教师：今天我们来一起学习共点力作用下的物体平衡以及相关知识。

二、共点力作用下物体的平衡☻物体平衡状态的概念教学1、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。

2、讨论交流呈现实际例子，反馈学生对概念的理解。

问题：分析下面实际例子中，物体在全过程中的哪些阶段，物体是处于平衡状态？实例1：飞机从起飞，到一一定的速度平稳飞行，再到降落，最后停留在机场的停机坪上。