高考物理共点力作用下物体的平衡复习教案1。

俗话说，磨刀不误砍柴工。作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，帮助授课经验少的高中教师教学。高中教案的内容要写些什么更好呢？小编经过搜集和处理，为您提供高考物理共点力作用下物体的平衡复习教案1，仅供您在工作和学习中参考。

第四课时共点力作用下物体的平衡
【教学要求】
1．了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决复杂连接体的平衡问题）
2．用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题。
【知识再现】
一、平衡状态、平衡力
物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个力的平衡力）
二、物体的平衡条件
共点力作用下平衡条件：
1、合外力为零，即：∑F=0或∑Fx=0∑Fy=0
2、共点力平衡的几何条件：
根据共点力作用下物体的平衡条件和力的合成的多边形定则可知，共点力平衡的几何条件是：各力首尾相接自行构成封闭的力多边形
议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？
知识点一平衡状态和平衡条件
下列情况可作平衡来处理：（1）静止：v=0，a=0；（2）匀速直线运动：v=恒量，a=0；（3）匀速转动：ω=恒量。
【应用1】（合肥市2007年教学质量检测一）在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有（）
A．蹦床运动员上升到最高点时
B．秋千摆到最低点时
C．相对静止于水平匀速运动的传送带上的货物
D．宇航员费俊龙、聂海胜乘坐“神舟”六号进入轨道做圆周运动时
导示:选择C。物体处于平衡状态时所受的合力为零。

知识点二物体的平衡条件的推论
共点力作用下物体的平衡条件的推论：
1、物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
2、物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中任意两个力的合力，一定与第三个力等值反向。
3、三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以，三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。
4、一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，第二个力方向不变，第三个力大小、方向都改变，则当第三个力与第二个力垂直时最小。
【应用2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（）
A、F1B、F2
C、F3D、F4
导示:选择BC。
小球处于静止状态，受到竖直向下的重力、沿绳向上的拉力和力F作用，合力为零，根据三力平衡条件知，力F作用的区域在AC的右方、OD的上方。F2、F3符合条件。

类型一平衡条件的应用问题
【例1】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，要在客厅里挂一幅质量m=1.2kg的画（含画框），
已知画框背面有两个相距l=0.8m、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fmax=10N，g取10m/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。
导示；画（含画框）受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度x；作细绳拉力的合力F合（见图），
由平衡条件有：
由相似三角形的相似比有
代入数据解得x=1m。
本题的关键是正确对研究对角进行受力分析，灵活运用平衡条件和数学中三角形有关知识进行求解。WWW.jaB88.cOm

类型二临界极值问题
【例2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，拉力F1与水平面夹角为θ=45°，g=10m/s2。求：
（1）绳子的拉力F1为多少？
（2）该同学能否用比F1小的力拉着箱子匀速前进？如果能，请求出拉力的最小值。若不能，请说明理由。
导示；（1）对该同学进行受力分析，由平衡条件得：F1cos45°=μ(mg－F1sin45°)；
所以，F1=μmgcos45°+μsin45°=1002N；
（2）设拉力与水平方向夹角为θ，则
Fcosθ=μ(mg－Fsinθ)；F=μmgcosθ+μsinθ；
当θ=arctanμ时，F有最小值，其值为：
Fmin=μmg1+μ2=605N。
本题的关键是求cosθ+μsinθ的极值，难度较大，希引起注意。
类型三辨析题
【例3】．(08孝感一中届高三期中检测)在倾角为α的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为β的力拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，圆柱体质量为m，求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力N的大小。
某同学分析过程如下：
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。
沿斜面方向：Fcosβ＝mgsinα
沿垂直于斜面方向：Fsinβ＋N＝mgcosα
问：你同意上述分析过程吗？若同意，按照这种分析方法求出F及N的大小；若不同意，指明错误之处并求出你认为正确的结果。
导示：不同意。因为平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用，该同学没有考虑。
（1）式应改为：Fcosb＋F＝mgsina
由上式得F＝mgsina1＋cosb
所以，N＝mgcosa－Fsinb
＝mgcosa－mgsinbsina1＋cosb

类型四实际问题分析
【例4】我国第一座跨度超千米的特大悬索桥在江阴正式通车．该桥主跨为1385m,桥全长3071m,桥下通航高度为50m，两岸的桥塔高196m横跨长江南北两岸的两根主缆绕过桥塔顶鞍座，由南北锚旋固定，整个桥面和主缆的4.8万吨重量都悬在这两根主缆上．为计算方便起见，其整体结构可简化为如图所示，每根主缆的张力约为（）
A、2.4×108NB、6×108N
C、1.2×l09ND、2.4×109N
【解析】选择B。对大桥进行受力分析（如图），
图甲中大桥受整个桥面和主缆的总重力以及四段钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥处于静止的平衡状态．这些力可等效为平面共点力系，设其延长线相交于O点，其受力如图乙所示．设总重力为G（4．8×108N），四段钢缆每段拉力均为F，则由相似三角形关系：
解得F=5．8×108N．故选项B正确．

1、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，A与B两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮，A物体在Q位置时处于静止状态，若将A物体移到P位置，仍然能够处于静止状态，则A物体由Q移到P后，作用于A物体上的力中增大的是()
A．地面对A的摩擦力B．地面对A的支持力
C．绳子对A的拉力
D．A受到的重力

2、如图示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，BC边水平，AC边竖直，∠ABC=β，AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环M、N，当它们静止时，细线跟AB所成的角θ的大小为（细线长度小于BC）（）
A.θ=β
B.θπ/2
C.θβ
D.βθπ/2

3．（镇江市08届高三教学情况调查）如图物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，则关于A受力的个数，下列说法中正确的是（）
A、A一定是受两个力作用
B、A一定是受四个力作用
C、A可能受三个力作用
D、A不是受两个力作用就是受四个力作用

4、(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，整个装置处于静止状态，A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆OD上，且A球与斜面不接触，B与斜面的接触面光滑，C处滑轮摩擦不计，C、B之间的绳与竖直方向成300角，C、A之间的绳与斜面平行，斜面倾角为300，则A、B两球的质量比为（）
A、B、1C、D、

5、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，质量为ｍ、顶角为α的直角劈和质量为Ｍ的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.若不计一切摩擦，求：
（1）水平面对正方体的弹力大小；
（2）墙面对正方体的弹力大小。

答案：1、AB2、D3、D4、C
5、（1）(M+m)g（2）mg/tanα

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共点力作用下物体的平衡

教学目标：

一、知识目标

1、知道什么是共点力作用下物体的平衡状态；

2、掌握共点力的平衡条件。

二、能力目标：

通过观察三个共点力平衡的演示实验，推出共点力作用下物体的平衡条件，培养学生的观察能力，分析推理能力。

三、德育目标

通过共点力平衡条件的得出过程，培养学生理论联系实际的观点。

教学重点

1：共点力作用下物体的平衡状态。

2：共点力的平衡条件。

教学难点：

共点力的平衡条件。

教学方法：

实验法、归纳法、讲练法

教学用具：

演示物体一个，弹簧秤三个

教学步骤：

一、导入新课：

生活中的物体有的处于平衡状态，有的处于非平衡状态；其中物体的平衡状态比较常见，而且很有实际意义。那么：什么是物体的平衡状态，物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？本章我们就来学习这方面的问题。本节课我们就来学习共点力的平衡条件。

二、新课教学

（一）用投影片出示本节课的学习目标：

1：了解共点力作用下物体平衡的概念；

2：理解共点力的平衡条件。

（二）学习目标完成过程：

1：共点力作用下物体的平衡状态。

（1）复习什么是共点力：

几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。

（2）介绍物体在共点力作用下的平衡状态。

a：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。

b：请学生举例：哪些物体属于在共点力作用处于平衡状态。

c：同学们刚才举的例子中，有的物体在两个力作用下处于平衡，有的物体在三个力的作用下处于平衡。那么，在共点力作用下的物体在什么条件下才能处于平衡状态呢？

2：共点力作用下物体的平衡条件

（1）理论推导：

从牛顿第二定律知道：当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动，即物体处于平衡状态，所以：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。

即F合＝0

（2）平衡条件的实验验证：

a：请三位同学把三个弹簧秤的挂钩挂到同一个物体，分别向三个方向弹簧秤，记下弹簧秤的示数和方向。

注意：用力不能太大，以免超出弹性限度。

b：请同志们按各力的大小和方向作出力的图示，根据力的平行四边形法则，求出三个力的合力。

c：请几位同学说明作图得到的结果：

这三个力的合力为零（在误差范围内）；

任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

三、巩固训练：

（1）一个物体在共点力的作用下处于平衡状态，那么这个物体一定保持。

（2）在共点力作用下物体的平衡条件是，此时物体的加速度等于。

（3）下列关于质点处于平衡状态的论述，正确的是。

A：质点一定不受力的作用；

B：质点一定没有加速度；

c：质点一定没有速度；

d：质点一定保持静止。

（4）要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足一定的条件，这个条件就叫做。

四、小结

1：本节课我们学习了共点力的平衡条件是F合＝0；

2：平衡状态的二个特征是：

①a＝0；

②速度v恒定；

3、物体所受的合力为零，在正交分解时常采用：

①Fx合=0;②Fy合=0

五、作业

一个物体受到五个共点力F1、F2、F3、F4、F5的作用，处于平平衡。

1：如果将F3撤去，而其他力保持不变，则F1、F2、F4、F5的合力是多大？方向如何？

2：如果将F2、F5两个力撤去，而其余力保持不变，则F1、F3、F4的合力在什么范围内？

六、板书设计：

高考物理第一轮能力提升复习：共点力作用下物体的平衡

第四课时共点力作用下物体的平衡

【教学要求】
1．了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决复杂连接体的平衡问题）
2．用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题。
【知识再现】
一、平衡状态、平衡力
物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个力的平衡力）
二、物体的平衡条件
共点力作用下平衡条件：
1、合外力为零，即：∑F=0或∑Fx=0∑Fy=0
2、共点力平衡的几何条件：
根据共点力作用下物体的平衡条件和力的合成的多边形定则可知，共点力平衡的几何条件是：各力首尾相接自行构成封闭的力多边形
议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？
知识点一平衡状态和平衡条件
下列情况可作平衡来处理：（1）静止：v=0，a=0；（2）匀速直线运动：v=恒量，a=0；（3）匀速转动：ω=恒量。
【应用1】（合肥市2007年教学质量检测一）在下列运动状态下，物体处于平衡状态的有（）
A．蹦床运动员上升到最高点时
B．秋千摆到最低点时
C．相对静止于水平匀速运动的传送带上的货物
D．宇航员费俊龙、聂海胜乘坐“神舟”六号进入轨道做圆周运动时
导示:选择C。物体处于平衡状态时所受的合力为零。

知识点二物体的平衡条件的推论
共点力作用下物体的平衡条件的推论：
1、物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
2、物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中任意两个力的合力，一定与第三个力等值反向。
3、三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以，三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。
4、一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，第二个力方向不变，第三个力大小、方向都改变，则当第三个力与第二个力垂直时最小。
【应用2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，用两根细线把A、B两小球悬挂在天花板上的同一点O，并用第三根细线连接A、B两小球，然后用某个力F作用在小球A上，使三根细线均处于直线状态，且OB细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静止状态。则该力可能为图中的（）
A、F1B、F2
C、F3D、F4
导示:选择BC。
小球处于静止状态，受到竖直向下的重力、沿绳向上的拉力和力F作用，合力为零，根据三力平衡条件知，力F作用的区域在AC的右方、OD的上方。F2、F3符合条件。

类型一平衡条件的应用问题
【例1】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，要在客厅里挂一幅质量m=1.2kg的画（含画框），
已知画框背面有两个相距l=0.8m、位置固定的挂钩。现将轻质细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为Fmax=10N，g取10m/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。
导示；画（含画框）受到重力mg和两个大小相等的细绳拉力F的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度x；作细绳拉力的合力F合（见图），
由平衡条件有：
由相似三角形的相似比有
代入数据解得x=1m。
本题的关键是正确对研究对角进行受力分析，灵活运用平衡条件和数学中三角形有关知识进行求解。

类型二临界极值问题
【例2】(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为m=30kg的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为μ=0.5，拉力F1与水平面夹角为θ=45°，g=10m/s2。求：
（1）绳子的拉力F1为多少？
（2）该同学能否用比F1小的力拉着箱子匀速前进？如果能，请求出拉力的最小值。若不能，请说明理由。
导示；（1）对该同学进行受力分析，由平衡条件得：F1cos45°=μ(mg－F1sin45°)；
所以，F1=μmgcos45°+μsin45°=1002N；
（2）设拉力与水平方向夹角为θ，则
Fcosθ=μ(mg－Fsinθ)；F=μmgcosθ+μsinθ；
当θ=arctanμ时，F有最小值，其值为：
Fmin=μmg1+μ2=605N。
本题的关键是求cosθ+μsinθ的极值，难度较大，希引起注意。
类型三辨析题
【例3】．(08孝感一中届高三期中检测)在倾角为α的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为β的力拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，圆柱体质量为m，求拉力F的大小和斜面对圆柱体的弹力N的大小。
某同学分析过程如下：
将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。
沿斜面方向：Fcosβ＝mgsinα
沿垂直于斜面方向：Fsinβ＋N＝mgcosα
问：你同意上述分析过程吗？若同意，按照这种分析方法求出F及N的大小；若不同意，指明错误之处并求出你认为正确的结果。
导示：不同意。因为平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用，该同学没有考虑。
（1）式应改为：Fcosb＋F＝mgsina
由上式得F＝mgsina1＋cosb
所以，N＝mgcosa－Fsinb
＝mgcosa－mgsinbsina1＋cosb

类型四实际问题分析
【例4】我国第一座跨度超千米的特大悬索桥在江阴正式通车．该桥主跨为1385m,桥全长3071m,桥下通航高度为50m，两岸的桥塔高196m横跨长江南北两岸的两根主缆绕过桥塔顶鞍座，由南北锚旋固定，整个桥面和主缆的4.8万吨重量都悬在这两根主缆上．为计算方便起见，其整体结构可简化为如图所示，每根主缆的张力约为（）
A、2.4×108NB、6×108N
C、1.2×l09ND、2.4×109N
【解析】选择B。对大桥进行受力分析（如图），
图甲中大桥受整个桥面和主缆的总重力以及四段钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥处于静止的平衡状态．这些力可等效为平面共点力系，设其延长线相交于O点，其受力如图乙所示．设总重力为G（4．8×108N），四段钢缆每段拉力均为F，则由相似三角形关系：
解得F=5．8×108N．故选项B正确．

1、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，A与B两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮，A物体在Q位置时处于静止状态，若将A物体移到P位置，仍然能够处于静止状态，则A物体由Q移到P后，作用于A物体上的力中增大的是()
A．地面对A的摩擦力B．地面对A的支持力
C．绳子对A的拉力
D．A受到的重力

2、如图示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，BC边水平，AC边竖直，∠ABC=β，AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环M、N，当它们静止时，细线跟AB所成的角θ的大小为（细线长度小于BC）（）
A.θ=β
B.θπ/2
C.θβ
D.βθπ/2

3．（镇江市08届高三教学情况调查）如图物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，则关于A受力的个数，下列说法中正确的是（）
A、A一定是受两个力作用
B、A一定是受四个力作用
C、A可能受三个力作用
D、A不是受两个力作用就是受四个力作用

4、(08孝感一中届高三期中检测)如图所示，整个装置处于静止状态，A、B两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆OD上，且A球与斜面不接触，B与斜面的接触面光滑，C处滑轮摩擦不计，C、B之间的绳与竖直方向成300角，C、A之间的绳与斜面平行，斜面倾角为300，则A、B两球的质量比为（）
A、B、1C、D、

5、（无锡市08届高三基础测试）如图所示，质量为ｍ、顶角为α的直角劈和质量为Ｍ的正方体放在两竖直墙和水平面问，处于静止状态.若不计一切摩擦，求：
（1）水平面对正方体的弹力大小；
（2）墙面对正方体的弹力大小。

答案：1、AB2、D3、D4、C
5、（1）(M+m)g（2）mg/tanα

高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡 》教学设计

一名优秀的教师在每次教学前有自己的事先计划，高中教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点，帮助授课经验少的高中教师教学。高中教案的内容具体要怎样写呢？为了让您在使用时更加简单方便，下面是小编整理的“高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡 》教学设计”，欢迎您参考，希望对您有所助益！

高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡 》教学设计

教学目标

一、知识目标

1、知道什么叫共点力作用下的平衡状态.

2、掌握共点力的平衡条件.

3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题.

二、能力目标

1、培养学生应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的能力.

2、培养学生全面分析问题的能力和推理能力.

三、情感目标

1、教会学生用辨证观点看问题，体会团结协助.

教学建议

教材分析

1、通过实际(生产生活中)的例子来说明怎样的状态是平衡状态，使学生全面理解平衡状态——静止或匀速直线运动.

2、共点力作用下物体的平衡条件在实际中的应用，是本节课教学的重点.对于不同类型的平衡问题，如何依据平衡条件建立方程，对于学生来说是学习中的难点.(平衡系统中取一个物体为研究对象，即隔离体法处理;取二以上物体为研究对象，即整体法处理.建立方程时可利用矢量三角形法或多边形法的合成和正交分解法来处理.)

教法建议

1、本节例题的教学重在引导学生学习分析方法.由于学生已经掌握了动力学问题的一般分析方法，教学时可先回顾动力学问题的分析方法，然后引导学生迁移到静力学问题中去.

2、本节例题代表了两种典型的静力学问题.建议教学中引导学生做出小结.

教学设计方案

第一节 共点力作用下物体的平衡

一、平衡状态

如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平衡状态.由此可见，平衡状态分两种情况：一种是静态平衡状态，此时，物体运动的速度 ，物体的加速度 ;另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度 ，物体的加速度 .

注意：

1、物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态.例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度 ，但物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动，由牛顿第二定律可得，物体此时的加速度 ，只有当物体能保持静止状态即其加速度也为零，物体才是处于静平衡状态.

2、物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，即要多小有多小，故可认为其移动速度趋于零，因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态.

二、共点力

如果几个力的作用点相同，或作用线(或反向延长线)交于一点，这几个力就叫做共点力.

三、共点力的平衡条件

从牛顿第二定律知道，当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动，即物体处于平衡状态，因此，在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即 .

解题的基本思路和方法：

解物体的平衡问题的程序是：确定平衡体，作出受力图，正交分解好，定向列方程.

第一步确定研究对象，根据题意将处于平衡状态的物体或结点作为研究对象，通常用隔离体法将确定的研究对象从它所处的环境中隔离出来.但有时要将研究对象连同它的关联物一起作为研究系统(整体法)，反而运算方便，请注意研究下文将要给出的例题.

第二步进行受力分析，作出研究对象的受力图.这一步是解题成败之关键，务必细致周到，不多不漏.(判断分析的力是不是正确，可用假定拆除法和条件法来处理)

第三步建立坐标系或规定正方向.如何建立合适的坐标系，要看问题的已知量、未知量而定.原则是要使力与坐标轴的夹角简单而明确，这样可使方程明快.坐标设置不当，会引起需要使用三角中的和差化积、半角倍角公式等运算工具，使计算大为繁冗.一般选未知量的方向为坐标系的正方向为宜，建立坐标系后，把不在坐标轴上的力用正交分解法分解到坐标轴上，并画出其分力的准确图示备用.

第四步根据物体平衡的充要条件列出平衡方程组，运算求解.对结论进行评估.必要时对结论进行讨论.

探究活动

重心与平衡

活动内容：探讨重心与平衡的知识在实际生活中的应用.

活动目的：

1、了解考虑物体重心的意义，知道找物体重心的方法.

2、了解物体的平衡状态、平衡位置.知道不同平衡位置的稳定性不同，稳定性与重心的关系及在生活中的实际应用.

3、激发学生爱科学、学科学的兴趣;培养运用物理知识，分析、解决实际问题的能力.

活动准备：

长方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圆环)、烟盒、奶瓶、细竹竿、硬币、梯形皮包、支架及茶杯、走索演员在一根高空钢丝上表演的投影片，在绳索上驾驶摩托车下挂载人“车厢”的投影片.

活动过程：

科学讲座，并进行讨论与思考

①你能回答老师给你提出的问题吗?

②你觉得重心和平衡的知识在生活中的应用广泛吗?你能举出实例吗?物理学中的其它知识呢?

1、分析确定重心的问题

重心是重力在物体上的作用点也就是物体各部分所受重力的合力的作用点.

为什么要考虑物体的重心呢?当我们希望一个物体保持平衡时，就要用到重心的概念.例如，这里有一把尺子，为了把尺子支撑住，有一个办法就是把它放在桌子上.这时，桌子向尺子的各个部分都施加了支撑力，但是尺子的重力也可以被看作只作用在重心上.我们可以把一个手指尖放在尺子重心的下面，这时，仅仅支在一个点上就能把尺子支撑起来.你可以用手指尖按照上述办法使尺子保持平衡.下面，我们将用平衡点作为重心的别名.

①你可以用实验的方法来寻找尺子的平衡点.首先，把尺子放在互相隔开的两个食指尖上.然后，慢慢地让两个手指向一起靠拢，方法是先移动一个手指，再移动另一个手指.最后，这两个食指将在尺子的中点处靠在一块.于是，平衡点就是尺子的中点.就是那些非均匀物体，也可以用这种滑动手指的方法找到它们的平衡点.你可以采用同样的方法，试着找出铅笔、钢笔和高尔夫球棒的重心.你将会很容易地找到这些物体的平衡点.但是，在这些情况下手指每次应向前移动多少，可能估计得不很恰当.你可以先用一把扫帚试着估计一下，然后再进行实验.

②寻找不规则形状物的重心，还有一种方法可供使用.如寻找一个心形卡片重心的方法是用两个手指轻轻地把心形卡片捏起来，卡片就会前后摆动起来，最终它将静止下来.当卡片静止后，通过手捏卡片的那个点在卡片上画一条铅垂线.用手指在另外一点(这点不应在刚才画的那条铅垂线上)把卡片捏起来，待卡片静止后，再画一条铅垂线.这两条线相交的那一点，就是心形卡片的重心或平衡点.当你把手指支在这一点的下面，就可以把卡片平衡地支撑起来.

③任何物体都有一个重心.人的重心大约是在肚脐的后面、身体的中心处.假设让一个人躺在跷跷板上，让他的肚脐恰好在跷跷板支撑点的上方，这样，人体通常能够达到平衡，跷跷板的两端都将不接触地面.

④一段中空的管子，重心位于管的空心内，而不是在制作这管子的材料(管壁)上.这是与重心的定义相符合的.重心不一定要位于物体内.如果你试着使一段管子或圆环达到平衡，你可以用手指支撑它们的外侧，这是一种不稳定的平衡状态.如果一段管子处于竖直状态或圆环是处在水平状态(即它们的圆形截面处在水平面内)，又要用一个手指支撑它们，就必须用一块硬纸板托在圆环(或管子)下面，再用手指支在纸板上即可.

任何物体的形状和物质结构的改变，都可以使它的重心发生移动.当我们把尺子从一端削掉一段之后，尺子余下部分的重心，就移动到新的位置了.与此相似，如果在尺子的一端粘上一团油灰，尺子也有一个新的平衡点.试问，平衡点是朝油灰移动，还是朝相反方向移动?

2、探讨物体平衡的问题

对于一个物体来说，当共点力的合力为零时，我们就说该物体是处于平衡状态.

①例如在地板上放着电冰箱、电冰箱受到重力和支持力的合力为零，我就说，电冰箱是处于平衡状态.在地面上的任何静止的物体，都是处于平衡状态.

②桌面上的某个物体，在外力作用下作变速运动，这物体便不是处于平衡状态.在这种情况下，重力方向仍然是与支持力的方向相反，但是使物体作变速运动的外力却是水平方向的.

③根据物体形状的不同，各种物体可以有一个或更多个平衡位置.让我们把一枚硬币放在水平的桌面上，它有两种平衡位置：让硬币的某个平面接触桌面，这是一种平衡位置，把硬币立起来，让它的侧面接触桌面，这是另一种平衡位置.请注意，硬币有两个平面，我们把它们看作是一种平衡位置;让硬币的侧面接触桌面，使它达到平衡，这种平衡位置可以有无数种情况，但我们都把它们看成是一种平衡位置.我们再以烟盒为例，说明怎样分析物体的平衡位置.把烟盒放在水平的桌面上，它有三种平衡位置：一种平衡位置是让烟盒底面(或者顶面)接触桌面;第二种平衡位置是让烟盒后面(或者前面)接触桌面;第三种平衡位置是让烟盒的一个端面(或者另一个端面)接触桌面.你能举出一个具有四种平衡位置的物体来吗?

④假设某个物体处于非平衡位置，当人们把它放开以后，它将朝着平衡位置运动.让我们手持一个烟盒，在桌子上方将烟盒松开，它将落在桌面上，并将迅速地静立在烟盒的某个面上.当我们做这个实验时，你怎样放开烟盒是没有关系的;不管你是在怎样的状态下放开烟盒，它总是要达到某个平衡位置.我们还可以手执一枚硬币将它放下，硬币落到桌面上以后，也会达到它的某一平衡状态.

⑤并非所有的平衡位置都相同，各种平衡位置之间的差异，是它们的稳定性不同.

3、讲解稳定平衡问题

①迫使一物体产生一个很小的位置移动或运动，在引起一阵摆动以后，它最终将回到原来的平衡位置，这物体便处于稳定平衡状态.

桌上放着一个直立的奶瓶，当我们轻轻地推一下瓶的颈部，它便会前后摆动，但最终将回到原来的直立位置.

②与稳定平衡相对立的是不稳定平衡.如果使物体产生一个很小的位置移动或运动，它未能引起摆动，则该物体处于不稳平衡状态.随之而来的，是这物体将发生运动，到达另一个平衡位置.例如，一枚硬币，当它的平面接触桌面时，要比它的周边接触桌面有较好的稳定性.当你极其轻微地碰一下硬币时，它将前后摆动，但最后硬币仍回到原来的平衡位置.当然，如果你用大一点的力碰它，它将会翻倒，变成硬币平面接触桌面.

假设你现在使一根针或一根细竹竿直立，并可能使它达到平衡，这时，它是处在不稳平衡位置.当我们给它施加一个极微弱的力时，这根针或细竹竿将会倒下来，达到整个长度都接触地面的新的平衡状态.

③哪些因素决定了物体的稳定程度呢?一个因素是支持面的大小.当支持面大时，平衡的稳定性也增大.例如，一个长方体的桶，当它放倒时，比它直立时的稳定性要好.再举一个例子，有一种冰淇淋盒是圆锥形的，当盒里没有装入冰淇淋时，我们将杯口朝下放在桌上，这时它的稳定性较好;但如果将它锥体的尖端朝下放置，冰淇淋盒的稳定性则很差.实际上，如果圆锥体的尖端朝下而且达到平衡，它是处于不稳平衡状态，这正像任何其它物体平衡于一个点或一个角上，也都属于不稳平衡状态.

④决定物体稳定性的另一个因素是重心相对于支持面(或支持点)的位置.一个物体，它的重心越低、越是接近支持面，则稳定性越好.我们可举这样一个例子，一个普通梯形皮包，倒放时比正放时的重心位置要高.试问：在这种情况下，重心各在哪里?

近年来的赛车，为了降低所使用的赛车的重心高度，制造出了更加低矮的“低悬挂”型赛车.对于低悬挂型的赛车来说，由于以下的各种原因可能造成的翻车事故，是不大容易发生的：赛车在侧向气流作用下而翻车;在和其它车碰撞后而翻车;以及赛车本身由于某种原因而产生了横滑所造成的翻车.换句话说，由于低悬挂型赛车在正常行驶状态时重心极低，要把它弄翻，从正常的平衡状态，翻到车的侧面着地或车的顶面着地的另一个平衡状态，是不太容易的.

⑤假设一个物体的重心是在物体支持面的底下，那么，这个物体的稳定性是很强的.把一个茶杯吊挂在钩子上，如上图所示.就是稳定平衡的一例.如果你把这茶杯推一下，也不管你是怎样推法，那么最终这茶杯必然要恢复到原来的稳定平衡状态上.

走索演员在一根高空钢丝上表演的时候，重心总是在支持面上的，而支持面又很小，怎样保持稳定性呢?它是通过调整姿态，使重心总是在支持面的正上方而保持平衡的.一般的走索演员在表演时要手持一根长长的平衡杆，主要通过调整平衡杆的位置来调整整体重心的位置，以保持平衡.有经验的演员，则可以不要平衡杆，通过自己的身体姿态进行调整，而使身体的重心保持在钢丝绳的正上方.

活动小结

本科学讲座以丰富多彩的生活实际展示了物体重心、平衡等问题，开阔了学生视野.只要学生养成良好习惯，做一个有心人，善于观察，勤于思考，就会弄懂很多科学道理，并运用所学的知识去创造更加美好的生活!

高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡》教学设计

一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性，教师要准备好教案，这是教师需要精心准备的。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，让教师能够快速的解决各种教学问题。那么，你知道教案要怎么写呢？考虑到您的需要，小编特地编辑了“高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡》教学设计”，供大家参考，希望能帮助到有需要的朋友。

高一物理教案：《共点力作用下物体的平衡》教学设计

教学目标

一、知识目标

1、知道什么叫共点力作用下的平衡状态.

2、掌握共点力的平衡条件.

3、会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题.

二、能力目标

1、培养学生应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的能力.

2、培养学生全面分析问题的能力和推理能力.

三、情感目标

1、教会学生用辨证观点看问题，体会团结协助.

教学建议

教材分析

1、通过实际(生产生活中)的例子来说明怎样的状态是平衡状态，使学生全面理解平衡状态——静止或匀速直线运动.

2、共点力作用下物体的平衡条件在实际中的应用，是本节课教学的重点.对于不同类型的平衡问题，如何依据平衡条件建立方程，对于学生来说是学习中的难点.(平衡系统中取一个物体为研究对象，即隔离体法处理;取二以上物体为研究对象，即整体法处理.建立方程时可利用矢量三角形法或多边形法的合成和正交分解法来处理.)

教法建议

1、本节例题的教学重在引导学生学习分析方法.由于学生已经掌握了动力学问题的一般分析方法，教学时可先回顾动力学问题的分析方法，然后引导学生迁移到静力学问题中去.

2、本节例题代表了两种典型的静力学问题.建议教学中引导学生做出小结.

教学设计方案

第一节 共点力作用下物体的平衡

一、平衡状态

如果物体保持静止或者做匀速直线运动，则这个物体处于平衡状态.由此可见，平衡状态分两种情况：一种是静态平衡状态，此时，物体运动的速度 ，物体的加速度 ;另一种是动态平衡，此时，物体运动的速度 ，物体的加速度 .

注意：

1、物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态.例如，将物体竖直上抛，物体上升到最高点时，其瞬时速度 ，但物体并不能保持静止状态，物体在重力作用下将向下运动，由牛顿第二定律可得，物体此时的加速度 ，只有当物体能保持静止状态即其加速度也为零，物体才是处于静平衡状态.

2、物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，即要多小有多小，故可认为其移动速度趋于零，因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态.

二、共点力

如果几个力的作用点相同，或作用线(或反向延长线)交于一点，这几个力就叫做共点力.

三、共点力的平衡条件

从牛顿第二定律知道，当物体所受合力为零时，加速度为零，物体将保持静止或者做匀速直线运动，即物体处于平衡状态，因此，在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即 .

解题的基本思路和方法：

解物体的平衡问题的程序是：确定平衡体，作出受力图，正交分解好，定向列方程.

第一步确定研究对象，根据题意将处于平衡状态的物体或结点作为研究对象，通常用隔离体法将确定的研究对象从它所处的环境中隔离出来.但有时要将研究对象连同它的关联物一起作为研究系统(整体法)，反而运算方便，请注意研究下文将要给出的例题.

第二步进行受力分析，作出研究对象的受力图.这一步是解题成败之关键，务必细致周到，不多不漏.(判断分析的力是不是正确，可用假定拆除法和条件法来处理)

第三步建立坐标系或规定正方向.如何建立合适的坐标系，要看问题的已知量、未知量而定.原则是要使力与坐标轴的夹角简单而明确，这样可使方程明快.坐标设置不当，会引起需要使用三角中的和差化积、半角倍角公式等运算工具，使计算大为繁冗.一般选未知量的方向为坐标系的正方向为宜，建立坐标系后，把不在坐标轴上的力用正交分解法分解到坐标轴上，并画出其分力的准确图示备用.

第四步根据物体平衡的充要条件列出平衡方程组，运算求解.对结论进行评估.必要时对结论进行讨论.

探究活动

重心与平衡

活动内容：探讨重心与平衡的知识在实际生活中的应用.

活动目的：

1、了解考虑物体重心的意义，知道找物体重心的方法.

2、了解物体的平衡状态、平衡位置.知道不同平衡位置的稳定性不同，稳定性与重心的关系及在生活中的实际应用.

3、激发学生爱科学、学科学的兴趣;培养运用物理知识，分析、解决实际问题的能力.

活动准备：

长方形的塑料尺、心形卡片、中空的管子(圆环)、烟盒、奶瓶、细竹竿、硬币、梯形皮包、支架及茶杯、走索演员在一根高空钢丝上表演的投影片，在绳索上驾驶摩托车下挂载人“车厢”的投影片.

活动过程：

科学讲座，并进行讨论与思考

①你能回答老师给你提出的问题吗?

②你觉得重心和平衡的知识在生活中的应用广泛吗?你能举出实例吗?物理学中的其它知识呢?

1、分析确定重心的问题

重心是重力在物体上的作用点也就是物体各部分所受重力的合力的作用点.

为什么要考虑物体的重心呢?当我们希望一个物体保持平衡时，就要用到重心的概念.例如，这里有一把尺子，为了把尺子支撑住，有一个办法就是把它放在桌子上.这时，桌子向尺子的各个部分都施加了支撑力，但是尺子的重力也可以被看作只作用在重心上.我们可以把一个手指尖放在尺子重心的下面，这时，仅仅支在一个点上就能把尺子支撑起来.你可以用手指尖按照上述办法使尺子保持平衡.下面，我们将用平衡点作为重心的别名.

①你可以用实验的方法来寻找尺子的平衡点.首先，把尺子放在互相隔开的两个食指尖上.然后，慢慢地让两个手指向一起靠拢，方法是先移动一个手指，再移动另一个手指.最后，这两个食指将在尺子的中点处靠在一块.于是，平衡点就是尺子的中点.就是那些非均匀物体，也可以用这种滑动手指的方法找到它们的平衡点.你可以采用同样的方法，试着找出铅笔、钢笔和高尔夫球棒的重心.你将会很容易地找到这些物体的平衡点.但是，在这些情况下手指每次应向前移动多少，可能估计得不很恰当.你可以先用一把扫帚试着估计一下，然后再进行实验.

②寻找不规则形状物的重心，还有一种方法可供使用.如寻找一个心形卡片重心的方法是用两个手指轻轻地把心形卡片捏起来，卡片就会前后摆动起来，最终它将静止下来.当卡片静止后，通过手捏卡片的那个点在卡片上画一条铅垂线.用手指在另外一点(这点不应在刚才画的那条铅垂线上)把卡片捏起来，待卡片静止后，再画一条铅垂线.这两条线相交的那一点，就是心形卡片的重心或平衡点.当你把手指支在这一点的下面，就可以把卡片平衡地支撑起来.

③任何物体都有一个重心.人的重心大约是在肚脐的后面、身体的中心处.假设让一个人躺在跷跷板上，让他的肚脐恰好在跷跷板支撑点的上方，这样，人体通常能够达到平衡，跷跷板的两端都将不接触地面.

④一段中空的管子，重心位于管的空心内，而不是在制作这管子的材料(管壁)上.这是与重心的定义相符合的.重心不一定要位于物体内.如果你试着使一段管子或圆环达到平衡，你可以用手指支撑它们的外侧，这是一种不稳定的平衡状态.如果一段管子处于竖直状态或圆环是处在水平状态(即它们的圆形截面处在水平面内)，又要用一个手指支撑它们，就必须用一块硬纸板托在圆环(或管子)下面，再用手指支在纸板上即可.

任何物体的形状和物质结构的改变，都可以使它的重心发生移动.当我们把尺子从一端削掉一段之后，尺子余下部分的重心，就移动到新的位置了.与此相似，如果在尺子的一端粘上一团油灰，尺子也有一个新的平衡点.试问，平衡点是朝油灰移动，还是朝相反方向移动?

2、探讨物体平衡的问题

对于一个物体来说，当共点力的合力为零时，我们就说该物体是处于平衡状态.

①例如在地板上放着电冰箱、电冰箱受到重力和支持力的合力为零，我就说，电冰箱是处于平衡状态.在地面上的任何静止的物体，都是处于平衡状态.

②桌面上的某个物体，在外力作用下作变速运动，这物体便不是处于平衡状态.在这种情况下，重力方向仍然是与支持力的方向相反，但是使物体作变速运动的外力却是水平方向的.

③根据物体形状的不同，各种物体可以有一个或更多个平衡位置.让我们把一枚硬币放在水平的桌面上，它有两种平衡位置：让硬币的某个平面接触桌面，这是一种平衡位置，把硬币立起来，让它的侧面接触桌面，这是另一种平衡位置.请注意，硬币有两个平面，我们把它们看作是一种平衡位置;让硬币的侧面接触桌面，使它达到平衡，这种平衡位置可以有无数种情况，但我们都把它们看成是一种平衡位置.我们再以烟盒为例，说明怎样分析物体的平衡位置.把烟盒放在水平的桌面上，它有三种平衡位置：一种平衡位置是让烟盒底面(或者顶面)接触桌面;第二种平衡位置是让烟盒后面(或者前面)接触桌面;第三种平衡位置是让烟盒的一个端面(或者另一个端面)接触桌面.你能举出一个具有四种平衡位置的物体来吗?

④假设某个物体处于非平衡位置，当人们把它放开以后，它将朝着平衡位置运动.让我们手持一个烟盒，在桌子上方将烟盒松开，它将落在桌面上，并将迅速地静立在烟盒的某个面上.当我们做这个实验时，你怎样放开烟盒是没有关系的;不管你是在怎样的状态下放开烟盒，它总是要达到某个平衡位置.我们还可以手执一枚硬币将它放下，硬币落到桌面上以后，也会达到它的某一平衡状态.

⑤并非所有的平衡位置都相同，各种平衡位置之间的差异，是它们的稳定性不同.

3、讲解稳定平衡问题

①迫使一物体产生一个很小的位置移动或运动，在引起一阵摆动以后，它最终将回到原来的平衡位置，这物体便处于稳定平衡状态.

桌上放着一个直立的奶瓶，当我们轻轻地推一下瓶的颈部，它便会前后摆动，但最终将回到原来的直立位置.

②与稳定平衡相对立的是不稳定平衡.如果使物体产生一个很小的位置移动或运动，它未能引起摆动，则该物体处于不稳平衡状态.随之而来的，是这物体将发生运动，到达另一个平衡位置.例如，一枚硬币，当它的平面接触桌面时，要比它的周边接触桌面有较好的稳定性.当你极其轻微地碰一下硬币时，它将前后摆动，但最后硬币仍回到原来的平衡位置.当然，如果你用大一点的力碰它，它将会翻倒，变成硬币平面接触桌面.

假设你现在使一根针或一根细竹竿直立，并可能使它达到平衡，这时，它是处在不稳平衡位置.当我们给它施加一个极微弱的力时，这根针或细竹竿将会倒下来，达到整个长度都接触地面的新的平衡状态.

③哪些因素决定了物体的稳定程度呢?一个因素是支持面的大小.当支持面大时，平衡的稳定性也增大.例如，一个长方体的桶，当它放倒时，比它直立时的稳定性要好.再举一个例子，有一种冰淇淋盒是圆锥形的，当盒里没有装入冰淇淋时，我们将杯口朝下放在桌上，这时它的稳定性较好;但如果将它锥体的尖端朝下放置，冰淇淋盒的稳定性则很差.实际上，如果圆锥体的尖端朝下而且达到平衡，它是处于不稳平衡状态，这正像任何其它物体平衡于一个点或一个角上，也都属于不稳平衡状态.

④决定物体稳定性的另一个因素是重心相对于支持面(或支持点)的位置.一个物体，它的重心越低、越是接近支持面，则稳定性越好.我们可举这样一个例子，一个普通梯形皮包，倒放时比正放时的重心位置要高.试问：在这种情况下，重心各在哪里?

近年来的赛车，为了降低所使用的赛车的重心高度，制造出了更加低矮的“低悬挂”型赛车.对于低悬挂型的赛车来说，由于以下的各种原因可能造成的翻车事故，是不大容易发生的：赛车在侧向气流作用下而翻车;在和其它车碰撞后而翻车;以及赛车本身由于某种原因而产生了横滑所造成的翻车.换句话说，由于低悬挂型赛车在正常行驶状态时重心极低，要把它弄翻，从正常的平衡状态，翻到车的侧面着地或车的顶面着地的另一个平衡状态，是不太容易的.

⑤假设一个物体的重心是在物体支持面的底下，那么，这个物体的稳定性是很强的.把一个茶杯吊挂在钩子上，如上图所示.就是稳定平衡的一例.如果你把这茶杯推一下，也不管你是怎样推法，那么最终这茶杯必然要恢复到原来的稳定平衡状态上.

走索演员在一根高空钢丝上表演的时候，重心总是在支持面上的，而支持面又很小，怎样保持稳定性呢?它是通过调整姿态，使重心总是在支持面的正上方而保持平衡的.一般的走索演员在表演时要手持一根长长的平衡杆，主要通过调整平衡杆的位置来调整整体重心的位置，以保持平衡.有经验的演员，则可以不要平衡杆，通过自己的身体姿态进行调整，而使身体的重心保持在钢丝绳的正上方.

活动小结

本科学讲座以丰富多彩的生活实际展示了物体重心、平衡等问题，开阔了学生视野.只要学生养成良好习惯，做一个有心人，善于观察，勤于思考，就会弄懂很多科学道理，并运用所学的知识去创造更加美好的生活!