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物理教案-共點力作用下物體的平衡

    06-21 12:35:04    瀏覽次數: 439次    欄目:高二物理教案

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教學目標
一、知識目標
  1、知道什么叫共點力作用下的平衡狀態.
  2、掌握共點力的平衡條件.
  3、會用共點力的平衡條件解決有關平衡問題.

二、能力目標
  1、培養學生應用力的矢量合成法則平行四邊形定則進行力的合成、力的分解的能力.
  2、培養學生全面分析問題的能力和推理能力.

三、情感目標
  1、教會學生用辨證觀點看問題,體會團結協助.

教學建議

教材分析
  1、通過實際(生產生活中)的例子來說明怎樣的狀態是平衡狀態,使學生全面理解平衡狀態——靜止或勻速直線運動.
  2、共點力作用下物體的平衡條件在實際中的應用,是本節課教學的重點.對于不同類型的平衡問題,如何依據平衡條件建立方程,對于學生來說是學習中的難點.(平衡系統中取一個物體為研究對象,即隔離體法處理;取二以上物體為研究對象,即整體法處理.建立方程時可利用矢量三角形法或多邊形法的合成和正交分解法來處理.)

教法建議
  1、本節例題的教學重在引導學生學習分析方法.由于學生已經掌握了動力學問題的一般分析方法,教學時可先回顧動力學問題的分析方法,然后引導學生遷移到靜力學問題中去.
  2、本節例題代表了兩種典型的靜力學問題.建議教學中引導學生做出小結.


教學設計方案

第一節   共點力作用下物體的平衡

一、平衡狀態   

  如果物體保持靜止或者做勻速直線運動,則這個物體處于平衡狀態.由此可見,平衡狀態分兩種情況:一種是靜態平衡狀態,此時,物體運動的速度 ,物體的加速度 ;另一種是動態平衡,此時,物體運動的速度 ,物體的加速度

注意:

  1、物體的瞬時速度為零時,物體不一定處于平衡狀態.例如,將物體豎直上拋,物體上升到最高點時,其瞬時速度 ,但物體并不能保持靜止狀態,物體在重力作用下將向下運動,由牛頓第二定律可得,物體此時的加速度 ,只有當物體能保持靜止狀態即其加速度也為零,物體才是處于靜平衡狀態.

  2、物理中的緩慢移動可認為物體的移動速度很小,即要多小有多小,故可認為其移動速度趨于零,因此,習題中出現“緩慢移動”都可理解為物體處于動態平衡狀態.

二、共點力

  如果幾個力的作用點相同,或作用線(或反向延長線)交于一點,這幾個力就叫做共點力.

三、共點力的平衡條件

  從牛頓第二定律知道,當物體所受合力為零時,加速度為零,物體將保持靜止或者做勻速直線運動,即物體處于平衡狀態,因此,在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零,即

解題的基本思路和方法:

  解物體的平衡問題的程序是:確定平衡體,作出受力圖,正交分解好,定向列方程.

  第一步確定研究對象,根據題意將處于平衡狀態的物體或結點作為研究對象,通常用隔離體法將確定的研究對象從它所處的環境中隔離出來.但有時要將研究對象連同它的關聯物一起作為研究系統(整體法),反而運算方便,請注意研究下文將要給出的例題.

  第二步進行受力分析,作出研究對象的受力圖.這一步是解題成敗之關鍵,務必細致周到,不多不漏.(判斷分析的力是不是正確,可用假定拆除法和條件法來處理)

  第三步建立坐標系或規定正方向.如何建立合適的坐標系,要看問題的已知量、未知量而定.原則是要使力與坐標軸的夾角簡單而明確,這樣可使方程明快.坐標設置不當,會引起需要使用三角中的和差化積、半角倍角公式等運算工具,使計算大為繁冗.一般選未知量的方向為坐標系的正方向為宜,建立坐標系后,把不在坐標軸上的力用正交分解法分解到坐標軸上,并畫出其分力的準確圖示備用.

  第四步根據物體平衡的充要條件列出平衡方程組,運算求解.對結論進行評估.必要時對結論進行討論.
探究活動

重心與平衡

活動內容:探討重心與平衡的知識在實際生活中的應用.
活動目的:
  1、了解考慮物體重心的意義,知道找物體重心的方法.
  2、了解物體的平衡狀態、平衡位置.知道不同平衡位置的穩定性不同,穩定性與重心的關系及在生活中的實際應用.
  3、激發學生愛科學、學科學的興趣;培養運用物理知識,分析、解決實際問題的能力.
活動準備:
  長方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圓環)、煙盒、奶瓶、細竹竿、硬幣、梯形皮包、支架及茶杯、走索演員在一根高空鋼絲上表演的投影片,在繩索上駕駛摩托車下掛載人“車廂”的投影片.
活動過程:
  科學講座,并進行討論與思考
 、倌隳芑卮鹄蠋熃o你提出的問題嗎?
 、谀阌X得重心和平衡的知識在生活中的應用廣泛嗎?你能舉出實例嗎?物理學中的其它知識呢?
  1、分析確定重心的問題
  重心是重力在物體上的作用點也就是物體各部分所受重力的合力的作用點.
為什么要考慮物體的重心呢?當我們希望一個物體保持平衡時,就要用到重心的概念.例如,這里有一把尺子,為了把尺子支撐住,有一個辦法就是把它放在桌子上.這時,桌子向尺子的各個部分都施加了支撐力,但是尺子的重力也可以被看作只作用在重心上.我們可以把一個手指尖放在尺子重心的下面,這時,僅僅支在一個點上就能把尺子支撐起來.你可以用手指尖按照上述辦法使尺子保持平衡.下面,我們將用平衡點作為重心的別名.
 、倌憧梢杂脤嶒灥姆椒▉韺ふ页咦拥钠胶恻c.首先,把尺子放在互相隔開的兩個食指尖上.然后,慢慢地讓兩個手指向一起靠攏,方法是先移動一個手指,再移動另一個手指.最后,這兩個食指將在尺子的中點處靠在一塊.于是,平衡點就是尺子的中點.就是那些非均勻物體,也可以用這種滑動手指的方法找到它們的平衡點.你可以采用同樣的方法,試著找出鉛筆、鋼筆和高爾夫球棒的重心.你將會很容易地找到這些物體的平衡點.但是,在這些情況下手指每次應向前移動多少,可能估計得不很恰當.你可以先用一把掃帚試著估計一下,然后再進行實驗.


物理教案-共點力作用下物體的平衡由www.562527.site收集及整理,轉載請說明出處www.562527.site
www.562527.site  、趯ふ也灰巹t形狀物的重心,還有一種方法可供使用.如尋找一個心形卡片重心的方法是用兩個手指輕輕地把心形卡片捏起來,卡片就會前后擺動起來,最終它將靜止下來.當卡片靜止后,通過手捏卡片的那個點在卡片上畫一條鉛垂線.用手指在另外一點(這點不應在剛才畫的那條鉛垂線上)把卡片捏起來,待卡片靜止后,再畫一條鉛垂線.這兩條線相交的那一點,就是心形卡片的重心或平衡點.當你把手指支在這一點的下面,就可以把卡片平衡地支撐起來.
 、廴魏挝矬w都有一個重心.人的重心大約是在肚臍的后面、身體的中心處.假設讓一個人躺在蹺蹺板上,讓他的肚臍恰好在蹺蹺板支撐點的上方,這樣,人體通常能夠達到平衡,蹺蹺板的兩端都將不接觸地面.
 、芤欢沃锌盏墓茏,重心位于管的空心內,而不是在制作這管子的材料(管壁)上.這是與重心的定義相符合的.重心不一定要位于物體內.如果你試著使一段管子或圓環達到平衡,你可以用手指支撐它們的外側,這是一種不穩定的平衡狀態.如果一段管子處于豎直狀態或圓環是處在水平狀態(即它們的圓形截面處在水平面內),又要用一個手指支撐它們,就必須用一塊硬紙板托在圓環(或管子)下面,再用手指支在紙板上即可.
  任何物體的形狀和物質結構的改變,都可以使它的重心發生移動.當我們把尺子從一端削掉一段之后,尺子余下部分的重心,就移動到新的位置了.與此相似,如果在尺子的一端粘上一團油灰,尺子也有一個新的平衡點.試問,平衡點是朝油灰移動,還是朝相反方向移動?
  2、探討物體平衡的問題
  對于一個物體來說,當共點力的合力為零時,我們就說該物體是處于平衡狀態.
 、倮缭诘匕迳戏胖姳、電冰箱受到重力和支持力的合力為零,我就說,電冰箱是處于平衡狀態.在地面上的任何靜止的物體,都是處于平衡狀態.
 、谧烂嫔系哪硞物體,在外力作用下作變速運動,這物體便不是處于平衡狀態.在這種情況下,重力方向仍然是與支持力的方向相反,但是使物體作變速運動的外力卻是水平方向的.
 、鄹鶕矬w形狀的不同,各種物體可以有一個或更多個平衡位置.讓我們把一枚硬幣放在水平的桌面上,它有兩種平衡位置:讓硬幣的某個平面接觸桌面,這是一種平衡位置,把硬幣立起來,讓它的側面接觸桌面,這是另一種平衡位置.請注意,硬幣有兩個平面,我們把它們看作是一種平衡位置;讓硬幣的側面接觸桌面,使它達到平衡,這種平衡位置可以有無數種情況,但我們都把它們看成是一種平衡位置.我們再以煙盒為例,說明怎樣分析物體的平衡位置.把煙盒放在水平的桌面上,它有三種平衡位置:一種平衡位置是讓煙盒底面(或者頂面)接觸桌面;第二種平衡位置是讓煙盒后面(或者前面)接觸桌面;第三種平衡位置是讓煙盒的一個端面(或者另一個端面)接觸桌面.你能舉出一個具有四種平衡位置的物體來嗎?

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