高中物理必修一4.4 平衡條件的應(yīng)用 教案

1、4.4《平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用》教案教案一.教學(xué)內(nèi)容：平衡條件的應(yīng)用二、教學(xué)目標(biāo)：掌握求解共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用問題的一般方法和步驟［教學(xué)過程］1.共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用現(xiàn)實(shí)生活中，物體在力的作用下處于平衡狀態(tài)的情況隨處可見，站著的人在重力和地面支持力的作用下，處于靜止平衡狀態(tài)，這叫靜態(tài)平衡；跳傘運(yùn)動(dòng)員在降落過程中，當(dāng)其勻速降落時(shí)，他所受的重力與降落傘的拉力及空氣阻力平衡，這是動(dòng)態(tài)平衡。有時(shí)，物體就整體而言并不處于平衡狀態(tài)，但它可以在

2、某一方向上處于平衡狀態(tài)。如在海面上加速行駛的快艇，在水平方向做變速運(yùn)動(dòng)，可是它在豎直方向上只受重力和浮力這一對(duì)平衡力作用，因此它在豎直方向上處于平衡狀態(tài)。2.依平衡條件列方程可對(duì)任一方向也可在某一方向（1）在共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)，則物體所受合力為零，因此物體在任一方向上的合力都為零。（2）如果物體只是在某一方向上處于平衡狀態(tài)，則該方向上合力為零，因此可以在該方向上應(yīng)用平衡條件列方程求解。3.求解共點(diǎn)力作用下物體平衡的方法（1）解

3、三角形法：這種方法主要用來解決三力平衡問題，是根據(jù)平衡條件并結(jié)合力的合成或分解的方法，把三個(gè)平衡力轉(zhuǎn)化為三角形的三條邊，然后通過解這個(gè)三角形求解平衡問題，解三角形多數(shù)情況是解直角三角形，如果力的三角形并不是直角三角形，能轉(zhuǎn)化為直角三角形的盡量轉(zhuǎn)化為直角三角形，如利用菱形的對(duì)角線相互垂直的特點(diǎn)就得到了直角三角形，確實(shí)不能轉(zhuǎn)化為直角三角形時(shí)，可利用力的三角形與空間幾何三角形的相似等規(guī)律求解。（2）正交分解法：正交分解法在處理四力或四力以上的

4、平衡問題時(shí)非常方便，將物體所受各個(gè)力均在兩互相垂直的方向上分解，然后分別在這兩個(gè)方向上列方程。此時(shí)平衡條件可表示為???????0F0Fyx合合說明：應(yīng)用正交分解法解題的優(yōu)點(diǎn)：①將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)變?yōu)榇鷶?shù)運(yùn)算，使難度降低；②將求合力的復(fù)雜的解三角形問題，轉(zhuǎn)化為正交分解后的直角三角形問題，使運(yùn)算簡(jiǎn)便易行；③當(dāng)所求問題有兩個(gè)未知條件時(shí)，這種表達(dá)形式可列出兩個(gè)方程，則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖（畫在同一圖中），然后根據(jù)有向線段（表示力）

5、的長(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況。【典型例題】題型1平衡問題的基本解法（正交分解法）例1、如圖（1）所示，重40N的物體與豎直墻間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。若受到與水平線成45角的斜向上的推力F作用而沿豎直墻勻速上滑，則F多大？解析：取物體為研究對(duì)象，其受力情況如圖（2）所示，取沿墻面方向?yàn)閥軸，垂直于墻面為x軸，由平衡條件可知0cosFFFNx?????合，①0FGsinFFfy??????合，②另外考慮到滑動(dòng)摩擦力fF與彈力NF之間有Nf

6、FF??③由①②③式可解得N71)cos(sinGF??????，即當(dāng)推力F大小為71N時(shí)，物體沿墻面勻速上滑。點(diǎn)評(píng)：用正交分解法求解時(shí)，坐標(biāo)軸的建立應(yīng)盡量減少力的分解。題型2感受整體與隔離法的精妙例2.有一直角支架AOB，桿AO水平放置，表面粗糙，桿BO豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)P，BO上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)線相連，并在某一位置平衡如圖（甲）所示，現(xiàn)將P向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到