1、第四节 平衡条件的应用从容说课力的平衡要有正确的思路：首先确定研究对象，其次是正确分析物体的受力，然后根据平衡条件列方程求解.对于比较简单的问题，可以用直角三角形的知识求解，对于不成直角的受力问题可以用正交分解方法求解.三维目标知识与技能1.知道共点力作用下物体的平衡概念.2.掌握在共点力作用下物体的平衡条件.3.知道如何用实验验证共点力作用下的物体的平衡条件.4.应用共点力的平衡条件解决具体问题.过程与方法1.正确判断物体的运动状态，培养学生的观察和鉴别能力.2.进一步培养学生分析物体受力的能力.3.应用平衡条件解决实际问题的能力.情感态度与价值观1.了解运动和静止的相对性，培养学生的辩证唯
2、物主义观点.2.通过对周围处于静止状态的物体的观察和实验，总结出力的平衡条件，再用这个理论来解决和处理实际问题，使学生树立正确的认识观.通过对物体受力分析图的绘画，使学生了解到物理学中的对称美.教学设计教学重点 1.共点力的平衡条件.2.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.3.进一步熟练受力分析的方法.教学难点 1.物体的受力分析.2.物体在什么条件下，可以认为是受到共点力作用？3.物体受到三个不在一条直线上的力作用而处于平衡状态时，这三个力一定共点.教具准备 投影仪、投影片.课时安排 1 课时教学过程导入新课式1.用投影片出示复合题：(1)如果一个物体能够保持_或_，我们就
3、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，教师进行评价和纠正.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.推进新课1.共点力作用下物体的平衡条件的应用举例：用投影片出示例题 1：例题剖析 1如图 5-4-1 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？图 5-4-1解:先以物体 m 为研究对象，它受到两
4、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 Fmg.再取 O 点为研究对象，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 5-4-2 所示：图 5-4-2 图 5-4-3a.用力的分解法求解：将 Fmg 沿 F1和 F2的反方向分解，得到F=mgtan;F=mg/cos,得到 F1=mg/cos;F 2=mgtanb.用正交分解合成法求解:建立平面直角坐标系由 Fx 合 =0 及 Fy 合 =0 得到:21sin0comg解得:F 1=mg/cos F 2=mgtan2.结合例题总结求解共点力作用
5、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下面例题，并抽查部分同学的答案在投影仪上进行评析.例题剖析 2如图 5-4-4 所示，两物体重分别为 G1、G 2，两弹簧劲度系数分别为k1、k 2，弹簧两端与物体和地面相连.用竖直向上的力缓慢向上拉 G2，最后平衡时拉力F=G1+2G2.求该过程系统重力势能的增量.图 5-4-4解：关键是搞清两个物体高度的增量 h 1和 h 2跟初、末状态两根弹簧的形变量x 1、x 2、x 1
6、、x 2间的关系.无拉力 F 时:x 1=(G1+G2)/k1，x 2=G2/k2，(x 1、x 2为压缩量)加拉力 F 时:x 1=G 2/k1，x 2=(G 1+G2)/k2，(x 1、x 2为伸长量)而 h 1=x 1+x 1，h 2=(x 1+x 2)+(x 1+x 2)系统重力势能的增量 E p=G1h 1+G2h 2整理后可得：E p=(G1+2G2)( 21kG)4.讲解有关斜面问题的处理方法例题剖析 3如图 5-4-5 所示，将重力为 G 的物体 A 放在倾角 的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为 ，那么对 A 施加一个多大的水平力 F1，可使物体沿斜面匀速上滑？分析本题:图
7、5-4-5a.定物体 A 为研究对象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 F1、垂直于斜面斜向上方的支持力 F2、平行于斜面向下的滑动摩擦力 F3，其中 G 和 F1是已知的.由滑动摩擦定律F3F 2可求得 F2和 F3，就可以求出 .c.画出物体的受力图如图 5-4-6.d.本题采用正交分解法：图 5-4-6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
8、求解，由平衡条件可知，在这两个方向上的合力 Fx 合 和 Fy 合 应分别等于零，即Fx 合 =F3-F1cos+Gsin=0Fy 合 =F2-F1sin-Gcos=0并且 F3=F2解得：F 1= sincoG.5.巩固训练如图 5-4-7 所示,重为 G10 N 的小球在竖直挡板作用下静止在倾角为 =30的光滑斜面上，已知挡板也是光滑的，求：图 5-4-7(1)挡板对小球弹力的大小；(2)斜面对小球弹力的大小.课堂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)确定研究对象；(2)对
9、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.布置作业练习 1.如图 5-4-8 所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，碗的内表面及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为 m1和 m2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为 m1的小球与 O 点的连线与水平线的夹角为 =60.两小球的质量比为(A)图 5-4-8A. 3 B. 32 C. 23 D. 2练习 2.如图 5-4-9 所示，人重 600 N，木板重 400 N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为 0.2.现在人用水平力拉绳，
10、使他与木块一起向右匀速运动，则(BC)图 5-4-9A.人拉绳的力是 200 N B.人拉绳的力是 100 NC.人的脚给木块摩擦力向右 D.人的脚给木块摩擦力向左练习 3.如图 5-4-10 所示，两个完全相同的小球，重力大小为 G，两物体与地面间的动摩擦因数均为 ，一根轻绳的两端固定在两个球上，在绳的中点施加一个竖直向上的拉力，当绳被拉直后，两段绳的夹角为 .求当 F 至少为多大时，两球将会发生相对滑动？(F=2tanG)图 5-4-10练习 4.如图 5-4-11 所示，两个固定的光滑硬杆 OA 与 OB，夹角为 ，各套一轻环 C、D，且 C、D 用细绳相连.现在用一水平恒力 F 沿 O
11、B 方向拉环 D，当两环平衡时，绳子的拉力是多大?(F/sin)图 5-4-11 图 5-4-12练习 5.如图 5-4-12 所示,均匀杆 AB 重为 G,A 端用细绳吊在 O 点,在 B 端加一水平力 F,使AB 静止,此时杆与水平方向夹角为 ,细绳与竖直方向成 角.则(B)A.拉力 F 一定大于 G B.绳子拉力 T 一定大于 GC.AB 杆与水平夹角 必小于 D.F 足够大时细绳可在水平方向上板书设计共点力平衡条件的应用 列 出 平 衡 方 程 求 解选 择 适 当 方 法运 用 平 衡 条 件 平 衡 状 态分 析 研 究 对 象 是 否 处 于 并 画 出 受 力 示 意 图析对 研 究 对 象 进 行 受 力 分物 体 或 结 点确 定 研 究 对 象解 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 合合 ,)(0yxF活动与探究观察高压电线的塔架有何特点.
