高中物理力与平衡--共点力平衡的应用学案必修1

( 鲁科 J) 3．为了帮助学生进一步纠正“处于平衡状态的物体一定是静止不动的”这一错误认识，本节教材特意安排了“物体的动态平
衡”这一内容，在教学中教师应注意引导学生通过对匀速直线运动状态和某一方向上的平衡状态等情况的分析，来全面认识共点力作用下
物体的平衡状态。
【 课型安排 】
【 课时安排 】
【相关 知识准备 】
【 教学建议 】
（人教 J）教科书中牛顿运动定律的应用分为两个部分，第一，应用牛顿运动定律解决的一般问题，即从物体的受力情况确定物体的运动 情况，或从物体的运动情况确定物体的受力情况。第二，对两种实际问题进行分析，即，共点力作用下物体的平衡和人们常见的超重、失 重问题。
【 学习方法 】
【 导语引入 】
（沪科 K）．桥的重力鳖直向下，钢索的拉力斜向两侧，它们之间有什么关系？
（沪科 K）．塔柱两侧的钢索看上去是对称分布的，这样做有什么方便之处
?如果不对称分布，对两侧钢索的拉力有什么要求？
（沪科 K）．斜拉桥的塔柱高高耸立在桥墩上，保持它的平衡需要满足什么样的条件
?
Fra Baidu bibliotek……
专心 爱心 用心
1
斜拉桥是近半个世纪以来才得到迅速发展的新型桥梁，其中涉及的力学知识十分丰富和复杂。本章将通过简化模型，从研究斜拉桥
( 图 5-39) 。
( 鲁科 K) 许多现代大型展览馆、体育馆，为了尽可能地减少支柱，大多采用钢架结构做屋顶。在这类屋顶中，你可以看到大量三角形
的受力结构。那些钢梁大都是在多个共点力的作用下而处于平衡状态
( 图 5-40) 。
( 鲁科 K) 物体在某方向的平衡 ( 鲁科 K) 运动中的物体也能处于平衡状态，跳伞运动员在降落过程中，当其匀速降落时，他所受的重力与降落伞的拉力及空气阻力平
状态。
( 鲁科 K) 大型斜拉桥受到重力、桥上承载物的压力以及钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥也处于静止的平衡状态
( 图 5-37) 。
( 鲁科 K) 在日常生活中，三角形支架结构以其优越的平衡稳定性能而被广泛采用
( 图 5-38) 。在不少古建筑大立柱的顶端，都采用三角
形结构来稳固巨大的石梁。这些三角形结构被工匠们用华丽的外装饰巧妙地隐藏起来
【 知识与能力 】
【 过程与方法 】
( 鲁科 J) 尝试运用共点力合成、分解及平衡的规律和研究方法解决一些与生产和生活相关的实际问题。
【 情感态度与价值观 】
【 重难点知识 】
【 内容结构概述 】
【 教学建议 】
( 鲁科 J) 1．本节教材从静态平衡到动态平衡， 运用许多实例和图片介绍了共点力作用下物体的平衡条件的应用，
使学生对物理学在社
会生产和人类生活中的实际应用有更丰富的感性认识。
( 鲁科 J) 2．对静态平衡的情况学生通常比较熟悉， 但要在生产和生活的具体情境中运用共点力作用下物体的平衡条件来分析物理问题，
也不是一件容易的事情。 教师要注意引导学生学会如何把生产和生活中的具体情境转换成物理模型，
然后应用相关的物理规律来进行分析。
中一对钢索的拉力效果开始，弄清力的合成与分解。然后，在二力平衡条件的基础上，研究物体受到几个共点力作用时的平衡条件，并学
会分析一些物体的平衡问题，
（沪科 K）通过本章的学习， 你将从物理学的原理上对斜拉桥的力学结构形成初步的认识，
体会到基础知识在实际问题中的应用价值。
（沪科 J） 引言极富时代气息，饱含爱国激情，结合斜拉桥自然地提出了一连串问题，展示了全章的研究线索，有机地渗入对学生的
价值观教育。
（沪科 J）建议：对图 4-1 或另取当地的斜拉桥作投影显示，结合介绍桥的建设，抒发爱国情怀。
【 知识点讲解 】
( 人教 K) 共点力的平衡条件
桌上的书、屋顶的灯，虽然都受到力的作用，但仍保持静止。火车车厢虽然受到重力、支持力、牵引力、阻力的作用，但仍可能做匀
速直线运动。如果一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态
(equilibrium) 。
受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢 ?牛顿第二定律告诉我们，当物体所受合力为
或匀速直线运动状态。因此，在共点力作用下物体的平衡条件是合力为
0。
0 时，加速度为 0，物体将保持静止
（人教 J ） (2) 共点力作用下物体的平衡
①共点力：所谓共点力并不一定是几个力都作用在同一点上，还应包括几个力的作用线交于一点的情况，因为作用在物体上的力沿着 力作用线平移，其作用效果是相同的。还应注意，我们在这里讨论的共点力，仅限于在同一平面上的共点力。
（沪科 K）在祖国的东海之滨，有一条闻名遐迩的黄浦江，她，曾经淌过血，留下了因落后遭受挨打的创伤；她，也曾经落过泪…… （沪科 K）如今，她欢笑着，奔腾着，那新建的一座座斜拉桥，仿佛一架架巨大的竖琴，弹奏着新时代的赞歌， （沪科 K）几位同学漫步在斜拉桥上，一边观赏着浦江两岸迷人的景色，一边探讨着有关斜拉桥的一些问题：
衡( 图 5—41) 。 ( 鲁科 K) 有时，物体就整体而言并不处于平衡状态，但它却可以在某一方向上大致保持平衡。例如，在
海面上加速行驶的快艇，在水平方向做变速运动。可是，它在竖直方向上受到的重力和浮力可看成一对平衡 力，因此它在竖直方向上可近似认为处于平衡状态 ( 图 5—42) 。
( 鲁科 K) 从斜坡上滚下的球，在平行于斜面的方向上既不静止，也不是做匀速直线运动，但是它在垂直 于斜面的方向上所受的合力为零 ( 图 5—43) 。
【知识点名称】平衡条件的应用
【 课标内容对照
（沪科 J）《课程标准》的要求 （沪科 J）* 通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。
【 版本对照（含选修） 】
【 三维目标 】
( 鲁科 J) 1．了解共点力作用下物体的平衡条件在生产和生活中的实际应用。 ( 鲁科 J) 2．了解静态平衡与动态平衡。
②对平衡状态的理解：教科书中指出，如果一个物体在力的作用下，保持静止或匀速直线运动状态，这个物体就处于平衡状态。但并 不等于说物体不静止和不是匀速直线运动就不是平衡状态。所以根据牛顿第二定律，共点力作用下物体的平衡条件就是合力为零。
( 鲁科 K) 物体的静态平衡 ( 鲁科 K) 现实生活中，物体在力的作用下处于静态平衡的情况随处可见。站着的人，在重力和地面支持力的作用下，处于静止的平衡