专题05 动态平衡问题-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第一册）

专题05动态平衡问题-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第一册）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容分析1.本节课的主要教学内容：人教版2019必修第一册高中物理中的“专题05动态平衡问题”，主要包括物体在共点力作用下的平衡条件、物体在非共点力作用下的平衡条件、物体在静摩擦力与滑动摩擦力作用下的平衡问题等。

2.教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的学习中已经掌握了牛顿第一定律、牛顿第二定律以及摩擦力的概念，本节课将在此基础上进一步探讨物体在复杂力作用下的平衡问题，与教材第三章“牛顿运动定律”以及第四章“摩擦力”内容紧密相连，有助于学生深化对力的理解和应用。核心素养目标1.理解并应用物理概念，通过分析动态平衡问题，培养学生的科学思维能力和科学探究精神。

2.培养学生运用数学工具解决物理问题的能力，提升学生的逻辑推理和数学建模素养。

3.通过实验观察和理论分析，培养学生的实验操作能力和实践创新能力。

4.引导学生关注物理学在生活中的应用，增强学生的社会责任感和科学态度。重点难点及解决办法重点：

1.理解共点力作用下物体的平衡条件。

2.掌握静摩擦力与滑动摩擦力的计算及应用。

难点：

1.非共点力作用下物体平衡问题的解决方法。

2.复杂情境下摩擦力的判断和计算。

解决办法：

1.对于共点力平衡条件的理解，通过实例讲解和图示分析，让学生直观感受力与力的合成。

2.利用实验和实际案例分析静摩擦力与滑动摩擦力的区别和计算方法，强化学生的实际应用能力。

3.对于非共点力平衡问题，引导学生使用力的分解和合成方法，结合三角形法则或平行四边形法则进行解题。

4.对于复杂情境下的摩擦力问题，通过小组讨论和问题解答，帮助学生形成解决复杂问题的策略，提高分析问题和解决问题的能力。教学方法与策略1.采用讲授法介绍平衡条件的基本概念和原理，结合生活实例辅助理解。

2.设计小组讨论活动，让学生针对具体案例进行分析，探讨动态平衡问题的解决方法。

3.利用实验演示，让学生直观观察摩擦力的作用，通过实验数据分析验证理论。

4.运用多媒体教学，播放动态平衡问题的动画演示，增强学生对抽象概念的理解。

5.安排项目导向学习，让学生在解决实际问题的过程中，运用所学知识，培养解决复杂问题的能力。教学过程1.导入新课

-各位同学，大家好！今天我们将开始学习一个新的专题——动态平衡问题。在之前的学习中，我们已经了解了牛顿的运动定律和摩擦力的概念，那么，当一个物体受到多个力的作用时，它会处于怎样的状态呢？这就是我们今天要探究的问题。

2.讲解平衡条件的基本概念

-首先，我们需要明确什么是平衡状态。当一个物体受到多个力作用时，如果它能保持静止或匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。

-接下来，我们来看共点力作用下物体的平衡条件。共点力指的是作用在物体上的所有力的作用点相同。在这个条件下，物体平衡的必要充分条件是：所有力的合力为零，即各个力的矢量和为零。

-现在，请同学们翻开课本，我们一起来看第三章第三节的内容，了解共点力平衡条件的具体表述。

3.案例分析与讨论

-下面，我们来分析几个案例，看看如何运用共点力平衡条件解决问题。

-案例一：一个物体放在水平面上，受到重力、支持力和拉力的作用。请同学们思考，这个物体是否处于平衡状态？它受到的力是否符合平衡条件？

-请同学们分组讨论，每组选一个代表来回答这个问题。

4.学生讨论与展示

-（学生讨论后）好的，我们请一位同学来分享一下他的答案。他认为，这个物体处于平衡状态，因为它受到的三个力——重力、支持力和拉力的合力为零。

-非常棒的分析！这就是共点力平衡条件的应用。接下来，我们再来看一个更复杂的情况。

5.讲解非共点力平衡问题

-非共点力指的是作用在物体上的力的作用点不在同一点。在这种情况下，物体平衡的条件是：所有力的合力为零，且所有力的力矩之和为零。

-现在，请同学们阅读第四章第四节的内容，了解非共点力平衡条件的具体表述。

6.实验演示与数据分析

-为了更好地理解摩擦力在动态平衡问题中的作用，我们来进行一个实验。我将演示一个物体在斜面上受到摩擦力作用的情况，并记录数据。

-（实验演示后）现在，请同学们根据实验数据，分析摩擦力对物体平衡的影响。

7.小组讨论与解决问题

-接下来，我们将进行一个小组讨论活动。每个小组都会得到一个动态平衡问题，你们需要运用所学知识，讨论并解决这个问题。

-（学生讨论后）好的，我们请每个小组的代表来分享一下他们的答案和解题过程。

8.总结与拓展

-通过今天的学习，我们了解了动态平衡问题的基本概念和解决方法。在解决实际问题时，我们要注意分析物体受到的力，运用平衡条件进行判断。

-现在，请同学们思考一个问题：动态平衡问题在现实生活中有哪些应用？请举例说明。

-（学生回答后）非常好，动态平衡问题在工程、建筑等领域都有广泛的应用。希望同学们能够将所学知识运用到实际生活中，解决实际问题。

9.课堂小结

-今天，我们学习了动态平衡问题，包括共点力平衡条件和非共点力平衡条件。通过案例分析、实验演示和小组讨论，我们掌握了如何运用这些条件解决实际问题。

-下节课，我们将继续深入学习动态平衡问题的相关内容，包括摩擦力的计算和平衡问题的实际应用。

10.布置作业

-作为课后作业，请同学们完成以下任务：

-1.复习今天所学的内容，整理笔记。

-2.完成教材第三章第三节和第四章第四节的相关练习题。

-3.思考动态平衡问题在生活中的应用，并准备在下节课上分享。知识点梳理1.动态平衡问题的基本概念

-平衡状态：物体受到多个力作用时，能保持静止或匀速直线运动的状态。

-平衡条件：物体受到的力的合力为零，且所有力的力矩之和为零。

2.共点力平衡条件

-定义：作用在物体上的所有力的作用点相同。

-平衡条件：所有力的合力为零，即各个力的矢量和为零。

3.非共点力平衡条件

-定义：作用在物体上的力的作用点不在同一点。

-平衡条件：所有力的合力为零，且所有力的力矩之和为零。

4.摩擦力的概念和计算

-摩擦力：两个物体接触面之间阻碍相对运动的力。

-静摩擦力：物体在静止状态下受到的摩擦力。

-滑动摩擦力：物体在运动状态下受到的摩擦力。

-摩擦力的计算公式：Ff=μN，其中μ为摩擦系数，N为物体受到的垂直于接触面的力。

5.动态平衡问题的解决方法

-分析物体受到的力：包括重力、支持力、拉力、摩擦力等。

-应用平衡条件：根据共点力平衡条件或非共点力平衡条件进行判断。

-解题步骤：画图表示、列出力的方程、解方程求解。

6.动态平衡问题在生活中的应用

-静止物体的平衡：如建筑物、桥梁等。

-匀速直线运动的物体：如汽车在平直道路上行驶。

7.实验与数据分析

-实验方法：通过实验观察物体在斜面上受到摩擦力作用的情况。

-数据分析：记录实验数据，分析摩擦力对物体平衡的影响。

8.案例分析与讨论

-案例分析：分析实际生活中的动态平衡问题，如物体在斜面上受到的力。

-讨论内容：探讨如何运用平衡条件解决实际问题。

9.核心素养目标

-科学思维能力：通过分析动态平衡问题，培养逻辑推理和科学探究能力。

-数学建模素养：运用数学工具解决物理问题，提升数学建模能力。

-实践创新能力：通过实验操作和理论分析，培养实践创新能力。

-社会责任感和科学态度：关注物理学在生活中的应用，增强社会责任感和科学态度。

10.教学方法与策略

-讲授法：介绍平衡条件的基本概念和原理。

-案例分析法：分析具体案例，探讨动态平衡问题的解决方法。

-实验法：通过实验演示，观察摩擦力的作用。

-多媒体教学：播放动态平衡问题的动画演示。

-项目导向学习：解决实际问题的过程中，运用所学知识。

11.教学过程

-导入新课：介绍动态平衡问题的基本概念。

-讲解平衡条件：讲解共点力平衡条件和非共点力平衡条件。

-案例分析与讨论：分析实际案例，探讨解决方法。

-实验演示与数据分析：观察摩擦力的作用，分析实验数据。

-小组讨论与解决问题：分组讨论，解决动态平衡问题。

-总结与拓展：总结所学内容，拓展动态平衡问题的应用。

-课堂小结：回顾所学知识点，布置作业。

12.作业布置

-复习今天所学的内容，整理笔记。

-完成教材第三章第三节和第四章第四节的相关练习题。

-思考动态平衡问题在生活中的应用，并准备在下节课上分享。板书设计①动态平衡问题的基本概念

-平衡状态

-平衡条件

②共点力与非共点力平衡条件

-共点力平衡条件：力的合力为零

-非共点力平衡条件：力的合力为零，力矩之和为零

③摩擦力的概念和计算

-静摩擦力

-滑动摩擦力

-摩擦力的计算公式：Ff=μN

④动态平衡问题的解决方法

-分析物体受到的力

-应用平衡条件

-解题步骤

⑤动态平衡问题在生活中的应用

-静止物体的平衡

-匀速直线运动的物体

⑥实验与数据分析

-实验方法

-数据分析

⑦案例分析与讨论

-案例分析

-讨论内容

⑧核心素养目标

-科学思维能力

-数学建模素养

-实践创新能力

-社会责任感和科学态度

⑨教学方法与策略

-讲授法

-案例分析法

-实验法

-多媒体教学

-项目导向学习

⑩教学过程

-导入新课

-讲解平衡条件

-案例分析与讨论

-实验演示与数据分析

-小组讨论与解决问题

-总结与拓展

-课堂小结

⑾作业布置

-复习内容

-练习题

-思考与分享重点题型整理题型一：简答题

1.题目：简述共点力平衡条件。

答案：共点力平衡条件是指作用在物体上的所有力的作用点相同，且所有力的合力为零，即各个力的矢量和为零。

题型二：计算题

2.题目：一个物体放在水平面上，受到重力G、支持力N和拉力T的作用。已知重力G=10N，拉力T=6N，且与水平面的夹角为30°。求物体受到的静摩擦力大小。

答案：首先计算拉力T在水平方向和垂直方向的分量，Thorizontal=T*cos(30°)=6N*√3/2≈5.2N，Tvertical=T*sin(30°)=6N*1/2=3N。由于物体处于平衡状态，静摩擦力Ff与Thorizontal大小相等，方向相反，所以Ff=5.2N。

题型三：分析题

3.题目：一个物体在斜面上受到重力、支持力和摩擦力的作用。斜面倾角为θ，物体与斜面间的摩擦系数为μ。分析物体在斜面上平衡的条件。

答案：物体在斜面上平衡的条件是：重力沿斜面方向的分量与摩擦力相等，重力垂直斜面方向的分量与支持力相等。即：mg*sin(θ)=μmg*cos(θ)和mg*cos(θ)=N。

题型四：应用题

4.题目：一个质量为m的物体悬挂在两个斜拉的绳子上，绳子与水平面的夹角分别为θ1和θ2。求绳子的拉力。

答案：由于物体处于平衡状态，两个绳子的拉力T1和T2的垂直分量之和等于物体的重力，即T1*sin(θ1)+T2*sin(θ2)=mg。同时，两个绳子的拉力在水平方向的分量相等且相反，即T1*cos(θ1)=T2*cos(θ2)。通过这两个方程可以求解出绳子的拉力T1和T2。

题型五：实验题

5.题目：在实验中，通过测量一个物体在斜面上受到的摩擦力，记录了以下数据：斜面倾角θ，物体质量m，摩擦力Ff。请根据数据绘制摩擦力Ff与斜面倾角θ的关系图，并说明摩擦力与斜面倾角的关系。

答案：根据实验数据，绘制摩擦力Ff与斜面倾角θ的关系图。通常情况下，摩擦力Ff随着斜面倾角θ的增大而增大，直到物体开始滑动。在物体开始滑动之前，摩擦力与斜面倾角的关系可以近似看作线性关系。当物体开始滑动后，摩擦力变为滑动摩擦力，其大小通常小于最大静摩擦力，且与斜面倾角的变化关系较小。教学反思今天的教学内容是关于动态平衡问题，这是高中物理中一个非常重要的专题。通过本节课的教学，我发现学生在理解共点力平衡条件和非共点力平衡条件方面还存在一些困难，需要进一步加强练习和指导。

首先，在讲解共点力平衡条件时，我采用了讲授法，通过图示和实例分析，帮助学生理解力的合成和平衡条件。然而，我发现学生在实际应用时，对于如何确定力的方向和大小还存在一定的困惑。为了解决这个问题，我计划在下一节课中增加一些互动环节，让学生亲自操作，通过实际感受来加深对力的理解。

其次，在讲解非共点力平衡条件时，我发现学生在计算力矩方面存在一定的困难。为了帮助学生更好地理解力矩的概念，我计划在下一节课中增加一些案例分析，让学生通过实际案例来应用力矩的计算方法。同时，我还会结合实验演示