共点力平衡条件的应用

共点力平衡条件的应用(教学设
计)(共12页)
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第二节共点力平衡条件的应用
一、教材与学情分析：
1.教材分析
（1）教学内容
《共点力平衡条件的应用》是人民教育出版社高中物理第一册（必修）第四章第二节的内容。

其主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件的应用。

（2）教材的地位与作用
本章是在前几章知识的基础上提出的物体运动的一种特殊状态—平衡态。

要解决好共点力下物体的平衡问题，受力分析是基础，也是关键。

教材列举了两个例题，不仅要让学生加深对平衡条件的理解，更是要让他们学习和掌握解决共点力物体平衡问题的基本思路和方法（即：力的合成法、正交分解法等等）。

因此，它对训练学生的思维能力有着十分重要的作用。

2.学情分析
高一学生学习了“受力分析”、“牛顿第二定律”等基础知识，已经具有一些分析简单物理问题的能力。

在此基础上我们处理平衡问题，利用平衡条件来解题应该问题不大。

但是，由于高一学生对受力分析理解不透彻，而且又是首次接触正交分解法的应用，所以还不能很灵活地用。

二、教学目标
依据新课程标准的理念和学生情况，现制定如下教学目标：
1.知识与技能：
①能利用共点力物体的平衡条件解决平衡问题；
②通过解决平衡问题进一步理解共点力平衡状态；
③能够熟练地应用〝力的合成法、分解法、正交分解法〞等方法来解决实际的物理问题。

2.过程与方法：
①通过学案导学让学生自己探究共点力作用下物体平衡条件的应用思路和方法。

②通过经历完整的探究过程，培养学生灵活分析和解决问题的能力。

③通过学生间的交流和评价培养了学生合作学习的能力。

3．态度情感与价值观：
①通过处理平衡问题培养学生养成具体问题具体分析的科学思维方式。

②通过平衡问题让学生认识到平衡问题中的平衡美、对称美等美育教育。

4.教学重点：
①受力分析
②正交分解法
5、教学难点：
受力分析，正交分解法，共点力平衡条件的综合应用。

三、教学媒体：
多媒体课件、展示台、学案。

五、教学过程
图1 教学环节 （时间）
教学内容与教师活动
学生活动
设计意图 复习导入(利用学案)(约5分钟) （1）如果一个物体能够保持 静止或 匀速直线运
动，我们就说该物体处于平衡状态。

(2)当物体处于平衡状态时
a.物体所受各个力的合力等于零这就是物体在共点力
作用下的平衡条件；如果把这些共点力分解在相互垂
直的坐标轴上，其平衡方程是Fx ＝0 Fy ＝0
b.它所受的某一个力与它所受的其它各力的合力的关系是:
①二力平衡时：二力等大反向,作用在同一条直线上 ②三力平衡时：其中一个力与其它两个力的合力等大
反向.（而且这三个力可以构成一个封闭的三角形）
③多力平衡时：其中一个力与其它所有力的合力等大
反向. （而且这多个力可以构成一个封闭的多边形） 〖组织形式〗复习共点力平衡状态和平衡条件。

让学
生做二力平衡、三力平衡、多力平衡的实验，并把上
面的填空做一做。

⑴让一个学生双脚站在
讲台上不
动，再单脚站起来（体会二力平
衡）；⑵让
学生把文具
盒放在书上不滑下（体会三力平
衡）；
⑶让学生轻
轻推书缓慢移动（即：匀速运动）
（体会多力
平衡）。

然
后，回忆总结出物体处于平衡状态
的条件。

让学生体会二力平衡、三力平衡、多力平衡。

同时也通过学生的参与来调动学生学习的积极性和主动性，创设一个和谐的学习氛围。

进行新课
探究1：三力平衡的解题思路与方法。

（约13分钟） 一、三力平衡问题的解题思路和方法。

【问题情境】（教材72页的例题1）
例题1：沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A 点，如图1，足球的质量为m ，网兜的质量不计。

足球与墙壁的接触点为B ，悬绳与墙壁的夹角为。

求：悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。

〖问题〗 ①你准备选哪个物体作为研究对象？
②分析你所选的研究对象处于什么状态？ ③分析你所选的研究对象的受力情况。

④可以用哪些方法来求解？
⑴学生思考并分组讨
论，画出受
力分析图。

教师在实物投影仪上展示。

⑵学生分组讨论用尽可
能多的方法解决本题。

教师在实物投影仪上展示学生的解法。

⑶同时分组
让学生来进行讲解，并
展开竞争。

①通过学生的讨论与思考培养学生的合作学习能力。

②通过学生的分组竞争培养他们竞争的意识，同时可以活跃课堂氛
⑤能否概括一下用共点力平衡条件来解题的步骤？
〖组织形式〗⑴在学习例题时，请先遮住例1的解答自已思考并分组讨论，画出受力分析图；
⑵让学生还要分组讨论用尽可能多的方法解决本题
（3）把学生分成几个小组进行竞争、比赛，教师要适当点拨。

［教师分析］取足球和网兜作为研究对象，分析它受
到那些力的作用。

如图2所示。

它共受到三个力的作用：重力G ＝mg ，墙壁的支持力F 1,悬绳的拉力F 2. 这三个力一定是共点力。

重力的作用点在球心O 点，支
持力F 1，沿球的半径方向,G 和F 1的作用线必交与O
点。

用平行四边形定则求出它们的合力F ，这时足球和网兜相当于受到两个力（F 和F 2）。

由二力平衡条件可判定F 2的作用线也必过O 点，即原来的三个力是共点
力。

（投影仪展示解法）
解法一:合成法 ［解］取足球和网兜为研
究对象。

由共点力的平衡
条件可知，F 1和mg 的合力
F 与F 2大小相等、方向相
反。

从图示的平行四边形
可求
得： F 1 =mgtan
F 2=mg/cos
（这个方法很多同学都能够想到，它实际就是把三力平衡转化为二力平衡）
【拓展】：由F 1和F 2的合力与重力G 等大反向；或则由F 2和重力G 的合力与F 1等大反向能够求出F 1和F 2吗（可能有同学提出：分解的方法） 解法二：分解法
F 2 F 1
G
F
［解］取足球和网兜为研究对象，受三个共点力作用，如图所示，将重力G 分解为F '1
和F '2
，由共点力平衡条
件可知，F 1 和F '
1的合力必为零，F 2 和F '2的合力必为零。

所以：
F 1 = F '
1 =mgtan
F 2 =F '2=mg/cos
（预案）（可能有同学提出：正交分解的方法） 处理方法：把正交分解的方法放在后面多力平衡中作为重点来讲。

【反思】：力的合成法、力的分解法实际上就是解三角形。

【总结】求解共点力下物体平衡的一般步骤： 〖组织形式〗让学生总结并进行概括 （1）选择研究对象。

（2）受力分析并画出受力示意图。

（3）根据平衡条件列方程
（4）求解，必要时需要进行讨论。

下面我们来看一个例题（投影题目），想一想：你会
怎样做看用上面的方法能否做出来
二、多个共点力下用平衡条件解题的思路与方法（正交分解法）
从上面的分析可以知道物体在三个共点力作用下平衡，其中任意两个力的合力一定跟第三个力大小相等，方向相反，当物体受到三个以上共点力作用时，我们又将怎样分析解答呢？
【问题情境】 例题2：
物体A 在沿斜面向上的外力F 作用下，沿倾角的斜面匀速下滑，如图2。

物体A 受的重力为G 。

求斜面对
物体A 的支持力和A 与斜面间的动摩擦因数。

F 2
G
F
`
F
`
F 1
O
′
α
〖问题〗
①物体处于什么状态？
②分析你所选的研究对象的受力情况。

③能否画出物体的受力分析图。

④选取什么方法求解又如何建立坐标系呢
⑤让一部分学生沿斜面和垂直斜面建系再让另一部分学生沿水平方向与竖直方向建系，并比较二者的优越性。

如此探究用正交分解法解题的方法。

（这样先把力F 设计成沿斜面方向就使题的难度减少了，同时也遵循了循序渐进的原则）
〖组织形式〗⑴学生独立思考2min ，然后周围分小组讨论、交流和探究，交流过程中可以请教老师。

⑵完成研究后，选两三个小组上台报告（包括演示过程、言语表述和板演），师生作出评价。

（3）学生要通过探究比较出沿斜面与垂直斜面和沿水平方向与垂直水平方向建系哪种方法好。

（投影仪展示解题过程） ［解］受力分析如图3所示： 1.沿斜面和垂直斜面建立坐标系
x 方向：0sin =-+=θμG F F F x 合 （1） y 方向：0cos =-=θG N F y 合 （2） 又因为: F µ=N
解得：
2.沿水平方向和竖直方向建立坐标系（如图4）
N=Gcos θ =θθcos sin G F G -
y G
F µ N 图3
F θ x
［解］
Fx合 = F
µ+ F1cosθ－Gsinθ=0 (1)
Fy合 =N-F1sinθ-Gcosθ=0 (2)
由(2)式得
N= Gcosθ+F1sinθ=564N
由（1）得
F
µ= G sinθ-F1cosθ=146 N
μ= F
µ/N =
【反思】
①如果沿水平与竖直方向建立坐标系又如何呢?
②建立坐标系的原则：i）要让更多的力落在坐标轴上;
ii）尽量让未知力落在轴上.高了学生的能力。

③让学生概括并回答可以培养学生的表达能力与思维能力。

【总结】
①求解共点力下物体平衡的方法：三力平衡时用力的合成法、力的分解法。

多力平衡时用正交分解法。

②用正交分解法解共点力平衡的一般步骤：
（1）选择研究对象。

（2）受力分析
（3）建立坐标系（要让尽可能多的力在轴上）
（4）根据平衡条件列方程Fx合＝0；
Fy
合
＝0。

（5）求解, 必要时需要进行讨论。

小结（约3min）对本节内容及探究思路进行小结，并对
学生活动进行评价。

学生共同
参与、相
互补充
归纳知
识、整
理思
路、总
结方
法。

六、板书设计：
七、教学反思：
《共点力平衡条件的应用》是人民教育出版社高中物理第一册（必修）第四章第二节的内容。

其主要内容是对共点力平衡状态的进一步理解和对平衡条件的应用。

在前一课时中，学生学习了什么是共点力的平衡状态与平衡条件。

那如何根据平衡条件来处理平衡问题呢？因此本节课重点是介绍了几种处理平衡问题的常用方法（如：力的合成法、正交分解法等）。

难点是对正交分解法的理解与应用。

希望通过学习解物体平衡问题的思路和方法，培养学生规范灵活分析、解决问题的能力。

本节课的教学程序安排如下：
1．知识回顾，引入新课：通过让全体学生共同参与小实验：①让学生起立后站在地上不动回答是平衡状态吗？②让学生把文具盒放在书上不滑下③让学生轻轻推书缓慢移动。

④让一部分学生站到过道上跳起来，在最高点时他们是不是也是处于平衡状态呢？然后回忆总结出物体处于平衡状态的条件。

2．教学过程：主要是通过教材第一个例题创设问题情景,然后让学生自己来探究:三力平衡的解题思路与方法---合成法、分解法；为了探究多力平衡的解
题思路与方法---正交分解法,精心设计了一个例题,起到了极佳的作用。

同时又层层推进,并通过教材上的例题2不但回顾了前面的解题方法而且又上升了一个层次即:对前面的解题思路加以了总结。

教学中，学生很是活跃，积极回答问题并上黑板板演。

更可喜的是有学生还有创新的想法。

如：有学生提出了用矢量三角形、正交分解的方法等等。

3．反思总结:主要是引导学生自己来反思、总结。

通过引导有学生能够积极主动地站起来对所讲的内容加以了总结，而且总结得特别清楚、完整、重点突出，以致把课堂推向了高潮。

整个课堂教学进程顺利，学生活跃,能够积极主动地探究、思考问题。

但是还存在不足：
1．在今后的教学中教师的主导作用还应该加强。

物理课堂不仅要闪耀着智慧的光辉，更要体现人性的魅力。

那我们要充分地相信学生，把课堂放心地交给学生，让他们成为课堂的主人。

2．板书设计不太合理。

板书其实也是教学中的重要组成部分。

本堂课为了给学生留下足够的空间，就忽略了自己板书的规范，今后要注意兼顾。

总之，通过这次的赛课我是受益匪浅，让我更明确了自己在教学中存在的问题。

在以后的工作中，我要不断改进，加强学习与反思，使自己进步更大更快。

11。