共点力平衡--【新教材】人教版高中物理必修第一册教案

共点力平衡—-【新教材】人教版高中物理必修第一册教案一、教学目标1.知识与技能目标理解共点力平衡的概念，能准确判断物体在共点力作用下是否处于平衡状态。掌握共点力平衡的条件，能运用平衡条件解决简单的受力分析和计算问题。学会用正交分解法建立共点力平衡的方程，并求解相关未知量。2.过程与方法目标通过对物体受力分析和平衡条件的探究，培养学生的逻辑推理能力和科学思维方法。通过运用平衡条件解决实际问题，提高学生分析问题和解决问题的能力，体会正交分解法在处理矢量问题中的优越性。3.情感态度与价值观目标通过探究活动，激发学生的学习兴趣和探索精神，培养学生严谨的科学态度。让学生体会物理知识在实际生活中的广泛应用，增强学生将物理知识应用于实际的意识。二、教学重难点1.教学重点共点力平衡的条件及其应用。正交分解法在共点力平衡问题中的应用。2.教学难点物体受力分析，特别是弹力和摩擦力的分析。如何引导学生根据平衡条件建立合适的方程来解决实际问题。三、教学方法讲授法、讨论法、探究法、练习法相结合四、教学过程（一）导入新课（5分钟）通过展示一些生活中物体处于静止或匀速直线运动状态的图片，如静止在水平桌面上的茶杯、匀速行驶的汽车等，引导学生观察并思考这些物体的受力情况，从而引出共点力平衡的课题。教师提问：同学们，我们观察这些图片中的物体，它们都处于静止或匀速直线运动状态，也就是平衡状态。那么大家想一想，物体要保持这样的平衡状态，受力需要满足什么条件呢？学生思考回答：略教师总结：这就是我们今天要深入探讨的共点力平衡问题，通过本节课的学习，我们将找到物体在共点力作用下保持平衡的条件，并学会运用这个条件解决相关的物理问题。（二）新课教学1.共点力平衡的概念（5分钟）讲解：如果一个物体在共点力的作用下处于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。此时物体所受的合力为零。举例说明：比如刚才提到的静止在水平桌面上的茶杯，它受到重力和桌面的支持力，这两个力就是共点力，而且茶杯处于平衡状态，所以这两个力的合力为零。2.共点力平衡的条件（15分钟）实验探究实验器材：弹簧测力计、钩码、木板、细线等。实验步骤：用细线将一个钩码悬挂在弹簧测力计下方，静止时观察弹簧测力计的示数，记录钩码重力的大小。在木板上用两个弹簧测力计通过细线拉住一个钩码，调整弹簧测力计的方向，使钩码处于静止状态。记录两个弹簧测力计的示数，并画出力的示意图。改变两个弹簧测力计的方向和大小，多次重复上述实验，记录数据。引导学生分析实验数据：让学生计算每次实验中两个拉力的合力大小，与钩码重力大小进行比较。提问学生：通过实验数据，你们发现物体处于平衡状态时，所受各力的合力有什么特点？学生总结得出：物体在共点力作用下处于平衡状态时，所受合力为零，即\(F_{合}=0\)。如果用正交分解法表示，则有\(\sumF_{x}=0\)，\(\sumF_{y}=0\)。理论推导以一个在三个共点力作用下处于平衡状态的物体为例，画出受力示意图。利用平行四边形定则，将其中两个力合成，得到一个合力\(F_{12}\)。因为物体处于平衡状态，所以\(F_{12}\)与第三个力\(F_{3}\)大小相等、方向相反，即\(F_{12}+F_{3}=0\)，从而得出\(F_{合}=0\)。3.正交分解法在共点力平衡问题中的应用（20分钟）例题讲解例1：一个重为\(G=10N\)的物体，放在水平地面上，受到一个与水平方向成\(37^{\circ}\)角斜向上的拉力\(F=5N\)作用而处于静止状态，求物体受到的摩擦力和支持力。（已知\(\sin37^{\circ}=0.6\)，\(\cos37^{\circ}=0.8\)）分析：对物体进行受力分析，物体受到重力\(G\)、拉力\(F\)、支持力\(N\)和摩擦力\(f\)。建立正交坐标系，以水平方向为\(x\)轴，竖直方向为\(y\)轴。将拉力\(F\)进行正交分解，\(F_{x}=F\cos37^{\circ}=5\times0.8=4N\)，\(F_{y}=F\sin37^{\circ}=5\times0.6=3N\)。解题过程：根据共点力平衡条件\(\sumF_{x}=0\)，可得\(f=F_{x}=4N\)。根据\(\sumF_{y}=0\)，可得\(N=GF_{y}=103=7N\)。总结：通过这道例题，我们看到正交分解法在解决共点力平衡问题时的应用步骤。首先对物体进行受力分析，然后建立合适的正交坐标系，将力进行分解，最后根据平衡条件列出方程求解未知量。课堂练习练习1：质量为\(m=2kg\)的物体，静止在倾角为\(30^{\circ}\)的斜面上，求物体受到的支持力和摩擦力。（\(g=10m/s^{2}\)）练习2：如图所示，用两根等长的绳子悬挂一个重为\(G=100N\)的物体，两绳夹角为\(60^{\circ}\)，求每根绳子的拉力大小。（三）课堂小结（5分钟）1.请学生回顾：本节课所学的主要内容，包括共点力平衡的概念、平衡条件以及正交分解法在平衡问题中的应用。2.教师总结强调：共点力平衡是物体在共点力作用下保持静止或匀速直线运动的状态，其平衡条件是合力为零，用正交分解法表示为\(\sumF_{x}=0\)，\(\sumF_{y}=0\)。在解决共点力平衡问题时，关键是正确进行受力分析，合理建立正交坐标系，然后根据平衡条件列出方程求解。鼓励学生在课后多做一些相关练习题，加深对共点力平衡条件的理解和应用能力。（四）布置作业（5分钟）1.书面作业教材课后习题第1、2、3题。质量为\(m=5kg\)的物体，在水平拉力\(F=20N\)作用下，沿水平地面向右做匀速直线运动，求物体与地面间的动摩擦因数。（\(g=10m/s^{2}\)）2.拓展作业思考生活中还有哪些地方应用了共点力平衡的知识，并举例说明。尝试自己设计一个共点力平衡的实验，并写出实验步骤和结论。五、教学反思通过本节课的教学，学生对共点力平衡的概念和条件有了初步的理解，掌握了正交分解法在解决共点力平衡问题中的应用。在教学过程中，通过实验探究和例题讲解，引导学生积极思考，培养