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4 力的合成教案2

日期:2016-1-8 13:59 阅读:
1课时

4 力的合成 高中物理       人教2003课标版

1教学目标 2学情分析 3重点难点 4教学过程 4.1第一学时    教学活动 活动1【活动】力与物体的平衡——高三二轮复习课

力与物体的平衡——高三二轮复习课

吴江中学 物理组 刘瑶

一、教学目标

1、知识目标

1)把握重力、弹力、摩擦力的产生条件、大小、方向和作用效果;

2)掌握力的基本特征:力的物质性、相互性、矢量性和独立性;

3)能按照力的作用效果进行合成与分解。

2、能力目标

1)能利用力的平衡条件处理共点力的常见问题;

2通过课堂练习,训练学生进行知识迁移及应用。

3情感目标

培养学生科学探究精神和理论联系实际的科学态度

 

二、教学设计

(一)受力分析

1、一般方法有:

1)条件法:根据各种力产生的条件及特征来分析

2)状态法:根据研究对象所处的状态,如:平衡、匀变速运动、匀速圆周运动等,并结合各种状态的动力学特征来分析。

3)假设法:假设物体受到某个力或不受某个力,再结合物体的运动状态所对应的受力特征进行推理和判断。

 

2、例题分析

1)例1:如图所示,固定在水平地面上的物体P左侧是光滑圆弧面。一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4kg的小球,小球与圆心的连线跟水平方向夹角θ=60°,绳的另一端水平且连接物块3。三个物块重力均为50N,作用在物块2的水平力F=20N。整个系统平衡,取g=10m/s2。则下列说法中正确的是 B  

 A12之间的摩擦力是20N 

B23之间的摩擦力是20N

 C3与桌面间摩擦力为20N

D.物块36个力作用 

 

2分析:

A、研究物块112之间的摩擦力是0

B、研究物:12整体:23之间的摩擦力是20N

C、研究物块123整体:3与桌面间摩擦力为0

D、研究物块3:物块35个力

 

 

 

 

 

 

 

3、变式训练

  如图所示,质量mA > mB 的两个物体AB叠放在一起,靠着竖直墙面。让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落的过程中,物体B的受力示意图是 A 

AB只受重力的作用
B
B受重力和A的压力作用
C
B受重力、A的压力和墙面的摩擦力三个力的作用
D
B受重力、A的压力、墙面的摩擦力和推力四个力的作用

 

分析:物体和竖直墙壁之间没有压力,因此B只受重力

 

 

(二)平衡条件

1、共点力作用下物体的平衡条件是:合外力为零。常用方法有:

1)平行四边形定则

2)矢量三角形定则

3)正交分解

4)相似三角形

5)正弦或余弦定理

 

2、例题分析

1)例2:如图所示,形状相同的物块AB,其截面为直角三角形,相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体C架在两物块的斜面上,系统处于静止状态.已知物块AB质量都是Mθ=60°,光滑球体C的质量m,求:地面对物块A的摩擦力大小和物块A对地面的压力大小。

 

 

 

 

 

 

 

 

分析:C为研究对象受力分析,运用合成法作图,根据平衡条件ABC的弹力的合力与重力等大反向,如图:

由几何知识得:NA=mg,故C错误;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A为研究对象受力分析,如图:

根据平衡条件,水平方向:f=Nsinθ= mg,故B正确A错误;
竖直方向:FN=Mg+N•cosθ=Mg+ mg,根据牛顿第三定律FN′=Mg+ mg

 

 

 

 

3、变式训练

体育器材室里,篮球摆放在图示的球架上。已知球架的宽度为d,每只篮球的质量为m、直径为D,不计球与球架之间的摩擦,则每只篮球对一侧球架的压力大小为多少?

 

 

 

 

 

 

分析:以任意一只篮球为研究对象,分析受力情况,设球架对篮球的支持力N与竖直方向的夹角为α

由几何知识得: ,
根据平衡条件得:2Ncosα=mg

解得:N=
则得篮球对球架的压力大小为:N′=N=

 

 

 

 

 

 

 

 

(三)动态平衡

1、处理方法:在原来处理平衡问题的基础上,注意分析由于某一物理量的变化带来的其他变化,审题时注意抓住“缓慢”之类的关键词语。

 

2、例题分析

1)例3:如图所示,粗糙的水平面上放有一个截面为半圆的柱状物体AA与竖直挡板间放有一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现将挡板水平向右缓慢平移,A始终保持静止.则在B着地前的过程中( B )

A.     挡板对B的弹力减小

B.      地面对A的摩擦力增大

C.      AB的弹力减小

D.     地面对A的弹力增大

 

 

 

分析:先对B受力分析,受重力、AB的支持力和挡板对B的支持力,如图:

 

 

N1=mg/cosθ

N2=mgtanθ

 

 

再对AB整体受力分析,受重力、地面支持力、挡板对其向左的支持力和地面对其向右的静摩擦力,如图:

根据共点力平衡条件,有
f=N2
N=M+mg

f=mgtanθ

挡板保持竖直且缓慢地向右移动过程中,角θ不断变大,故f变大,N不变,N1变大,N2变大;
故选:B

本题关键是先对物体Q受力分析,再对PQ整体受力分析,然后根据共点力平衡条件求出各个力的表达式,最后再进行讨论.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、变式训练

如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移。在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力N的大小变化情况是(    C 

  AF不变,N增大          BF不变,N 减小

CF减小,N不变          DF增大,N减小

 

 

 

 

 

 

分析:小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动,对小球进行受力分析,小球受重力GFN,三个力.满足受力平衡.作出受力分析图如下
由图可知△OAB∽△GFA

G/R =F/AB =N/R

A点上移时,半径不变,AB长度减小,故F减小,N不变,故C正确;
故选C

 

 

 

 

三、小结

1、受力分析是解决平衡问题和动力学问题的前提和关键

2、选择合适的研究对象是解决问题的捷径

3、灵活运用已学的方法可以事半功倍

4、这些规律在电磁学中同样适用

 

四、布置作业

配套检测与评估相应练习

4 力的合成

课时设计 课堂实录

4 力的合成

1第一学时     教学活动 活动1【活动】力与物体的平衡——高三二轮复习课

力与物体的平衡——高三二轮复习课

吴江中学 物理组 刘瑶

一、教学目标

1、知识目标

1)把握重力、弹力、摩擦力的产生条件、大小、方向和作用效果;

2)掌握力的基本特征:力的物质性、相互性、矢量性和独立性;

3)能按照力的作用效果进行合成与分解。

2、能力目标

1)能利用力的平衡条件处理共点力的常见问题;

2通过课堂练习,训练学生进行知识迁移及应用。

3情感目标

培养学生科学探究精神和理论联系实际的科学态度

 

二、教学设计

(一)受力分析

1、一般方法有:

1)条件法:根据各种力产生的条件及特征来分析

2)状态法:根据研究对象所处的状态,如:平衡、匀变速运动、匀速圆周运动等,并结合各种状态的动力学特征来分析。

3)假设法:假设物体受到某个力或不受某个力,再结合物体的运动状态所对应的受力特征进行推理和判断。

 

2、例题分析

1)例1:如图所示,固定在水平地面上的物体P左侧是光滑圆弧面。一根轻绳跨过物体P顶点上的小滑轮,一端系有质量为m=4kg的小球,小球与圆心的连线跟水平方向夹角θ=60°,绳的另一端水平且连接物块3。三个物块重力均为50N,作用在物块2的水平力F=20N。整个系统平衡,取g=10m/s2。则下列说法中正确的是 B  

 A12之间的摩擦力是20N 

B23之间的摩擦力是20N

 C3与桌面间摩擦力为20N

D.物块36个力作用 

 

2分析:

A、研究物块112之间的摩擦力是0

B、研究物:12整体:23之间的摩擦力是20N

C、研究物块123整体:3与桌面间摩擦力为0

D、研究物块3:物块35个力

 

 

 

 

 

 

 

3、变式训练

  如图所示,质量mA > mB 的两个物体AB叠放在一起,靠着竖直墙面。让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落的过程中,物体B的受力示意图是 A 

AB只受重力的作用
B
B受重力和A的压力作用
C
B受重力、A的压力和墙面的摩擦力三个力的作用
D
B受重力、A的压力、墙面的摩擦力和推力四个力的作用

 

分析:物体和竖直墙壁之间没有压力,因此B只受重力

 

 

(二)平衡条件

1、共点力作用下物体的平衡条件是:合外力为零。常用方法有:

1)平行四边形定则

2)矢量三角形定则

3)正交分解

4)相似三角形

5)正弦或余弦定理

 

2、例题分析

1)例2:如图所示,形状相同的物块AB,其截面为直角三角形,相对排放在粗糙水平地面上,光滑球体C架在两物块的斜面上,系统处于静止状态.已知物块AB质量都是Mθ=60°,光滑球体C的质量m,求:地面对物块A的摩擦力大小和物块A对地面的压力大小。

 

 

 

 

 

 

 

 

分析:C为研究对象受力分析,运用合成法作图,根据平衡条件ABC的弹力的合力与重力等大反向,如图:

由几何知识得:NA=mg,故C错误;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A为研究对象受力分析,如图:

根据平衡条件,水平方向:f=Nsinθ= mg,故B正确A错误;
竖直方向:FN=Mg+N•cosθ=Mg+ mg,根据牛顿第三定律FN′=Mg+ mg

 

 

 

 

3、变式训练

体育器材室里,篮球摆放在图示的球架上。已知球架的宽度为d,每只篮球的质量为m、直径为D,不计球与球架之间的摩擦,则每只篮球对一侧球架的压力大小为多少?

 

 

 

 

 

 

分析:以任意一只篮球为研究对象,分析受力情况,设球架对篮球的支持力N与竖直方向的夹角为α

由几何知识得: ,
根据平衡条件得:2Ncosα=mg

解得:N=
则得篮球对球架的压力大小为:N′=N=

 

 

 

 

 

 

 

 

(三)动态平衡

1、处理方法:在原来处理平衡问题的基础上,注意分析由于某一物理量的变化带来的其他变化,审题时注意抓住“缓慢”之类的关键词语。

 

2、例题分析

1)例3:如图所示,粗糙的水平面上放有一个截面为半圆的柱状物体AA与竖直挡板间放有一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现将挡板水平向右缓慢平移,A始终保持静止.则在B着地前的过程中( B )

A.     挡板对B的弹力减小

B.      地面对A的摩擦力增大

C.      AB的弹力减小

D.     地面对A的弹力增大

 

 

 

分析:先对B受力分析,受重力、AB的支持力和挡板对B的支持力,如图:

 

 

N1=mg/cosθ

N2=mgtanθ

 

 

再对AB整体受力分析,受重力、地面支持力、挡板对其向左的支持力和地面对其向右的静摩擦力,如图:

根据共点力平衡条件,有
f=N2
N=M+mg

f=mgtanθ

挡板保持竖直且缓慢地向右移动过程中,角θ不断变大,故f变大,N不变,N1变大,N2变大;
故选:B

本题关键是先对物体Q受力分析,再对PQ整体受力分析,然后根据共点力平衡条件求出各个力的表达式,最后再进行讨论.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3、变式训练

如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔。质量为m的小球套在圆环上。一根细线的下端系着小球,上端穿过小孔用手拉住。现拉动细线,使小球沿圆环缓慢上移。在移动过程中手对线的拉力F和轨道对小球的弹力N的大小变化情况是(    C 

  AF不变,N增大          BF不变,N 减小

CF减小,N不变          DF增大,N减小

 

 

 

 

 

 

分析:小球沿圆环缓慢上移可看做匀速运动,对小球进行受力分析,小球受重力GFN,三个力.满足受力平衡.作出受力分析图如下
由图可知△OAB∽△GFA

G/R =F/AB =N/R

A点上移时,半径不变,AB长度减小,故F减小,N不变,故C正确;
故选C

 

 

 

 

三、小结

1、受力分析是解决平衡问题和动力学问题的前提和关键

2、选择合适的研究对象是解决问题的捷径

3、灵活运用已学的方法可以事半功倍

4、这些规律在电磁学中同样适用

 

四、布置作业

配套检测与评估相应练习

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