高中物理教科版必修1课件第4章物体平衡2份打包

教师用书独具演示课标要求1．知识和技能(1)进一步加深对共点力平衡条件的理解，并能解决实际问题．能够熟练应用“力的合成法、分解法、正交分解法”等方法解决共点力的平衡问题．了解稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡．

2．过程与方法通过完整的探究过程，培养学生灵活分析和解决问题的能力．通过学生间的交流和评价，培养学生合作学习的能力．3．情感态度与价值观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．通过平衡问题让学生认识到平衡问题中的平衡美、对称美．课标解读通过本节的学习能使学生解决较复杂的共点力的平衡问题．能区分现实生活中的稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡．知道平衡与物体重心的关系．教学地位本节是高中物理的重要内容之一，它涉及力的概念，受力分析，力的合成与分解、列方程运算等多方面的物理知识和能力的综合性问题．是高一物理的一个难点，也是高中力学问题的基础.这节课我们进一步探究共点力平衡问题的应用．●教学流程设计演示结束课

标

解

读重

点

难

点熟练应用合成与分解法(正交分解法、相似三角形法)等方法解决平衡类问题．进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能．知道稳度的概念和影响稳度大小的因素.对静态平衡和某一方向上平衡的理解和应用．(重点)用图解法、三角形相似法处理平衡问题．(难点)1.基本知识选取研究对象．对所选取的研究对象进行受力分析，并画出

受力图．对研究对象所受的力进行处理．一般情况下需要建立合适的

坐标系

，对各力按坐标轴进行正交分解．(4)建立平衡方程．若各个力作用在同一直线上，可直接用F合＝0的代数式列方程．若几个力不在同一直线上，可用

联立列出方程组．Fx合＝0

和

Fy合＝0(5)对方程(组)求解，必要时需对解进行讨论．建立直角坐标系时，一般使尽量多的力落在坐标轴上，以减少分解力的个数，从而达到简化计算的目的．2．思考判断直道上高速匀速跑过的赛车处于平衡状态．(√)百米竞赛中，运动员在起跑时速度为零的瞬间处于平衡状态．(×)合力保持恒定的物体处于平衡状态．(×)【提示】

这尊东汉青铜器名为“马踏飞燕”，它充分展现了古人对平衡的理解和准确的把握.1.基本知识(1)稳定平衡：如果平衡的物体受外界的微小扰动而偏离平衡位置时，这物体在所受各力作用下将回到平衡位置，这种平衡叫

稳定平衡

．如用细线拴着的小球悬挂在天花板上．不稳定平衡：当物体达到平衡以后受到微小扰动而偏离平衡位置时，如果此物体在各力的作用下将继续偏离平衡位置而不会再回复到

平衡位置

，这种平衡叫不稳定平衡．如用杆支撑的小球立在地板上．随遇平衡：如果平衡的物体受外界的微小扰动而偏离平衡位置时，此物体所受的合力仍为零，而能在新位置继续保持平衡状态，这种平衡叫随遇平衡．如与液体密度相同的实心物体浸没在液体内部．(4)稳度①物体稳定平衡的程度叫做

稳度

．②物体偏离竖直方向一定角度后不易倒下的，稳度

大

，反之，稳度小

．③稳度的大小由物体

重心

的高度和支持面的大小决定．重心低、支持面大的物体稳度大，反之则稳度小．2．思考判断平放的砖的稳度小于竖放的砖的稳度．(×)实验室的天平、铁架台都安装在面积较大且较重的底座上，其做法是为了增大稳度．(√)车、船装载货物时，要把轻货放在下面，重货放在上面，以增大稳度．(×)3．探究交流玩具“不倒翁”为什么不会倒？【提示】

物体的重心越低，稳定性越好，“不倒翁”的重心设计得很低.【问题导思】三力平衡常用的解答方法有哪些？三力以上的平衡问题常用什么方法求解？1．合成法与分解法对于三力平衡问题，一般根据“任意两个力的合力与第三个力等大反向”的关系，借助三角函数；或将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到的这两个力必定与另外两个力等大．该法常用于三力中有两个力相互垂直的平衡问题．正交分解法物体所受的合力为零，则在任一方向上物体所受的合力都为零，如果把物体所受的各个力进行正交分解，则共点力作用下物体的平衡条件还可以表示为：Fx合＝0，Fy合＝0.相似三角形法：通常是寻找一个矢量三角形与一个结构(几何)三角形相似．4．矢量三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接(如图4－2－3所示)，构成一个矢量三角形．若三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零．利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力．矢量三角形作图分析法优点是直观、简便，但它仅适于解决三力平衡问题．【审题指导】

对O点的受力情况分析；可以根据合成法求解，也可以根据正交分解法求解1F＝G，F

＝Gsin

30°

12＝20

N＝40

N2F

＝Gtan

30°

33＝

20

N≈34.6N根据牛顿第三定律可知，杆OB所受的拉力与F1大小相等，方向相反；横梁所受的压力与F2大小相等，方向相反．【答案】

40

N 34.6

N由于FT1、FT2、FT三力平衡，故FT1、FT2的合力与FT等大反向，利用平行四边形定则作FT1、FT2的合力FT′，则FT′＝FT＝mg.由图可知：cos

θ1

2FT

＝

mg

，FT

＝mgtan

θ【答案】mg/cos

θmgtan

θ【问题导思】动态平衡有什么特点？临界问题、极值问题常与哪些状态相对应？1．动态平衡问题所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化，而变化过程中的任何一个状态都是平衡的，解决这一问题的关键是理解“缓慢”的含义，即物体在一连续过程中始终保持平衡状态，因此始终满足平衡条件，常用的分析方法是“图解法”，即对研究对象的任一状态进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形法则画出不同状态下力的矢量图，然后根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况．2．临界问题和极值问题从某种物理现象变化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态，是指物体所处的平衡要破坏而尚未破坏的状态，也可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”“刚好”等状态．在平衡物体的极值问题中，一般是指在力的变化过程中的最大值和最小值问题．解决极值问题和临界问题的方法：物理分析法：通过对物理过程的研究，分析某个物理量变化的特征，确定出临界状态(或极值条件)进行求解．数学分析法：通过对问题的分析，依据物理规律写出物理量之间的函数关系(或画出函数图像)用数学方法(如二次函数极值、三角函数极值或几何法)求极值，但要注意根据物理意义对解的合理性进行讨论．绳OB的拉力逐渐增大绳OB的拉力逐渐减小绳OA的拉力先增大后减小

D．绳OA的拉力先减小后增大【审题指导】

(1)准确画出物体的受力分析图，明确哪些量变哪些量不变．(2)图解法可适用于“三力平衡”的问题，且三力中一个力为恒力，一个力方向不变，第三个力大小方向都变．【解析】

在绳OA的连接点A向上移动的过程中，结点O始终处于平衡状态．取结点O为研究对象，受力情况如图所示，图中FTOA、FTOB、F3分别是绳OA、绳OB、电灯对结点O的拉力，F3′是FTOA和FTOB的合力，且F3′与F3大小相等．在A点向上移动的过程中，F3的大小和方向都保持不变，FTOB的方向保持不变．由图可知，当绳OA垂直于OB

时，绳OA的拉力最小，所以绳OA的拉力先减小后增大，绳

OB的拉力逐渐减小，选项B、D正确．【答案】

BDA．N1和N2都增大B．N1和N2都减小C．N1增大，N2减小

D．N1减小，N2增大【解析】

球所受的重力G产生的效果有两个：使球压墙的力F1和使球对板的压力F2，根据G产生的效果将其分解，如图所示，则F1＝N1，F2＝N2，从图中不难看出，当板BC逐渐被放平的过程中，F1的方向保持不变而大小逐渐减小，F2与G的夹角逐渐变小，其大小也逐渐减小，因此本题的正确答案为B.【答案】

B【审题指导】

审题时注意静止状态或匀速直线运动状态属于平衡状态，若不涉及物体间的作用力，可以将物体和斜面当做一个整体来研究．【答案】

26

N 135

N通过在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析各物体之间的相互作用时，用隔离法；有时在解答问题时多次转换研究对象，需要整体法、隔离法交叉使用．【备课资源】牛顿第三定律的实际应用——气垫船气垫船是一种具备航速快、噪声小、甲板面积大、水陆两栖等特点的现代船舶．km/h.在行驶时，船体可以离开水面，速度可达到100是什么力使数百吨重的船脱离水面？这种船上装有很大的鼓风机，鼓风机产生的压缩空气由船底四周的环行通道以很高的速度向下喷出，使船体得到一个向上的反作用力，当这个反作用力足以托起船体时，船体就脱离水面，由于水面和船体之间形成一层高压空气垫，所以这种船被命名为气垫船．它比在水中行驶的船受到的阻力小得多，因此可以达到很大的速度．1959年英国建造了第一艘载人气垫船，航行于英吉利海峡．气垫船多为客船，也可做渡船或交通船．按气垫船提升高度，可分为全垫升式或部分垫升式．全垫升式气垫船又称全浮式气垫船，是在船底四周有柔性围裙，推进使用空气螺旋桨，用空气舵控制方向．部分垫升式气垫船即侧壁气垫船，是在船体两舷设刚性侧壁，而在首尾设柔性气片装置，以维持气垫．部分垫升式气垫船只能航行于水面，推进使用水下螺旋桨式喷水装置，航行速度高于普通船舶，但不及全垫升式气垫船．气垫船结构材质要求强度高、质量轻，使用铝合金、玻璃或高强度钢制造，采用航空发动机、高速柴油机等作为动力装置．现在许多国家的气垫船不仅能在水面航行，也可以在沼泽、沙漠或冰面上航行，是沼泽地区和冰封海面的理想运载工具.1A．F

＝mgsin

θ1B．F

＝

mg

sin

θ2C．F

＝mgcos

θ2D．F

＝

mgcos

θ【答案】

DA．F＝μm1g＋μm2g＋kΔxFB．Δx＝kC．F＝μm1g＋μm2gD．Δx＝F－μm2gk【解析】

对1、2整体分析：F＝μ(m1＋m2)g，故C正1确．对1分析：kΔx＝μm

g，故Δx＝μm1gk，对2分析：F－2kΔx＝μm

g，故Δx＝2F－μm

gk，故D正确．【答案】

CD【解析】

因匀速运动，所以对A分析合力为零，fA＝0，μ1可以为零也可以不为零；对B分析水平方向受外力F，地面对B一定有摩