2019-2020年高一物理 第四章 物體的平衡 力矩平衡條件的應(yīng)用 第一課時(shí) 4教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.理解有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件.2.能應(yīng)用力矩平衡條件處理有關(guān)問(wèn)題.二、能力目標(biāo)1.學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理物理問(wèn)題.2.進(jìn)一步熟悉對(duì)物體的受力分析.三、德育目標(biāo)具體問(wèn)題具體分析的科學(xué)思維方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象的能力，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維方法.教學(xué)重點(diǎn)力矩平衡條件的應(yīng)用.教學(xué)難點(diǎn)力臂和力矩正確分析和確定.教學(xué)方法講練法、歸納法、分層教學(xué)法.教學(xué)用具投影儀.課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.應(yīng)用力矩平衡條件解決有關(guān)力矩平衡的問(wèn)題.2.進(jìn)一步提高受力分析的能力.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程一、導(dǎo)入新課1.用投影片出示復(fù)習(xí)題（1）一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，在力的作用下，如果保持_或_，我們稱(chēng)這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài).(2)力矩是指_，表達(dá)式為_(kāi).(3)轉(zhuǎn)動(dòng)平衡條件為_(kāi).學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)獨(dú)立回顧提問(wèn)作答（A）2.引入這節(jié)課我們將運(yùn)用有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件來(lái)分析解決一些實(shí)際問(wèn)題.二、新課教學(xué)1.有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件的應(yīng)用舉例（1）學(xué)生閱讀課本例題1學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)A：試著寫(xiě)出分析步驟BC：標(biāo)出自己的疑點(diǎn)，思考“橫梁為什么保持水平”或“橫梁保持水平”的意思是什么？教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生發(fā)表個(gè)人的見(jiàn)解，提出自己的疑問(wèn)，互相給予解釋.教師針對(duì)共性的問(wèn)題點(diǎn)評(píng).例：“橫梁保持水平”的意思析：隱含條件：橫梁處于（有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的）轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài).投影本題分析a.研究對(duì)象：橫梁OB（一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體）b.所處狀態(tài)：轉(zhuǎn)動(dòng)平衡（隱含，橫梁保持水平）c.受力分析如圖所示d.寫(xiě)出各力矩，注意正負(fù)=-F1lsin MN=0=-G =-G2le.應(yīng)用力矩平衡條件M合=0求解F1.投影解題步驟（示范）教學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范解題步驟.解：研究對(duì)象：橫梁OB（處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)）各力力矩：=F1lsin=-G1 =G2l應(yīng)用平衡條件得F1lsin-G1-G2l=0所以F1=560 N即鋼繩對(duì)橫梁的拉力F1為560 N.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)再次討論該例題，深入認(rèn)識(shí)理解.B、C同學(xué)歸納這類(lèi)問(wèn)題的解題步驟.A拔高訓(xùn)練一根粗細(xì)不均勻的木料AB，平放在水平地面上，木料長(zhǎng)為9 m，已知抬起木料A端至少需要用力1000 N，抬起B(yǎng)端至少用力800 N，求木料的重心位置和重量.分析如右圖可看作有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，若將B端作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，則木料受重力G，拉力F1，若將A端作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，則木料受重力G，拉力F2，根據(jù)力矩平衡條件列兩個(gè)方程，解方程組，即可求出重心的位置和木料的重量.解析：取木料AB為研究對(duì)象，設(shè)木料長(zhǎng)為L(zhǎng)，重心到A端的距離為x，以B端為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，由平衡條件有：F1L=G（L-x） 以A端為轉(zhuǎn)動(dòng)端，由平衡條件有：F2L=Gx 聯(lián)立可得：所以x=4 m所以G=F2=1800 N強(qiáng)化訓(xùn)練一根均勻的木棒長(zhǎng)1 m，在棒的左端掛一個(gè)質(zhì)量為6 kg的物體，然后在距棒左端0.2 m處將棒支起，棒恰平衡，則棒的質(zhì)量是_.參考答案：4 kg(2)用投影片出示例題2學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)A、C討論，寫(xiě)出分析過(guò)程B互相討論，明確關(guān)鍵所在，標(biāo)出疑點(diǎn).師生互動(dòng)學(xué)生提出問(wèn)題，互相解決，教師加以激勵(lì)指導(dǎo).解釋共有疑難問(wèn)題.投影例題分析過(guò)程a.研究對(duì)象：汽車(chē)（無(wú)明顯轉(zhuǎn)動(dòng)軸，看作處于將后輪與地面接觸處為轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩平衡狀態(tài)）b.處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)（隱含）c.受力分析：G、F支1、F支2d.MG=Gl M支1=-Fl M支2=0e.應(yīng)用平衡條件 M合=0 求解投影解題過(guò)程解：地秤示數(shù)指示的是車(chē)對(duì)地秤壓力的大小，由作用力和反作用力的關(guān)系知地秤對(duì)車(chē)支持力F1=6.7103 N.汽車(chē)處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)（以后輪與地接觸處為轉(zhuǎn)軸），則：-FL+GL=0所以l=1.5 m答：汽車(chē)重心的位置離后輪1.5 m.教學(xué)設(shè)計(jì)深入討論理解轉(zhuǎn)動(dòng)軸選取的重要性.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)A、C，B互相討論.討論題：能否將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸？提示假設(shè)能，列出力矩平衡方程看能否直接得出.師生互動(dòng)共析：如將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸不能直接得出.(F2L=G(L-l) 因F2未知.深入思考：能否求出F2？教師活動(dòng)設(shè)計(jì)鼓勵(lì)A(yù)討論解決.結(jié)論：能.利用F1+F2=G（力的平衡）歸納不將前輪與地秤接觸處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸是因?yàn)椴荒芎?jiǎn)便地直接求解.強(qiáng)化訓(xùn)練圖示為一把桿秤，提紐離掛鉤的距離OB是6.0 cm，秤錘的質(zhì)量是0.6 kg，不稱(chēng)物體時(shí)，把秤錘掛在A(yíng)點(diǎn)，桿秤平衡，A點(diǎn)就是刻度的起點(diǎn).設(shè)OA為1.6 cm，桿秤的質(zhì)量為0.24 kg，求桿秤的重心O到提紐的距離OO.參考答案：4.0 cm (3)投影例題3如圖所示，OAB是一個(gè)彎成直角的桿，可繞過(guò)O點(diǎn)垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，桿OA長(zhǎng)30 cm，AB段長(zhǎng)為40 cm，桿的質(zhì)量分布均勻，已知OAB的總質(zhì)量為7 kg，現(xiàn)在施加一個(gè)外力F，使桿的AB段保持水平，問(wèn)：該力作用于桿上哪一點(diǎn)，什么方向可以使F最?。壳蟪鲎钚×的大小.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)B、C：結(jié)合原有知識(shí)體系，分析解決問(wèn)題.A：明確清晰的推導(dǎo)思路.師生互動(dòng)共析解題步驟研究對(duì)象OAB（有轉(zhuǎn)軸）處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡（隱含，保持水平）各力及力矩 MG（順） MF未知應(yīng)用平衡條件 得MG+MF=0故MF為逆，大小等于MG為定值，根據(jù)M=FL，F(xiàn)min對(duì)應(yīng)Lmax.由數(shù)學(xué)知識(shí)可得作用點(diǎn)應(yīng)在B端，方向與OB兩點(diǎn)的連線(xiàn)垂直斜向上方.由題設(shè)可得MG+MF=0又MG=49.80.2 Nm=7.84 Nm所以Fmin=又Lmax=50 cm所以F=15.68 N答：該力應(yīng)作用于B點(diǎn)且垂直O(jiān)B斜向上，大小為15.68 N.強(qiáng)化訓(xùn)練用一根長(zhǎng)4 m的繩子拉住一根高為4 m的電線(xiàn)桿，繩子一端系于電線(xiàn)桿的A點(diǎn)，另一端系于地面木樁上，如右圖所示，當(dāng)A點(diǎn)離地面_時(shí)，繩子所受拉力最小.參考答案：2 m2.歸納解答力矩平衡問(wèn)題的步驟教學(xué)設(shè)計(jì)讓學(xué)生歸納這類(lèi)題目的求解思路、步驟，提高應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力.學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)前面的例題分析以及自己的已有知識(shí)體系獨(dú)立思考并設(shè)計(jì)不同的歸納形式.師生互動(dòng)激勵(lì)評(píng)價(jià)、給出典型歸納.投影解題步驟：選定研究對(duì)象，確定處于平衡狀態(tài).受力分析，確定出各力矩.應(yīng)用力矩平衡條件列方程.解方程.三、小結(jié)投影本節(jié)小結(jié)提綱1.本節(jié)應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)除了力矩平衡條件外還有哪些？2.應(yīng)用力矩平衡條件解題的步驟有哪些？四、作業(yè)1.課后作業(yè)練習(xí)二（2）（3）（4）2.升華作業(yè)畫(huà)本章知識(shí)框架圖總結(jié)該章3.閱讀P77“閱讀材料”4.查找與“閱讀材料”相關(guān)的資料5.思考題水平單臂吊橋OB，一端用鋼索AB斜拉著，另一端安裝在軸O上，一汽車(chē)自軸O沿橋面向B端行駛，則鋼索AB上的拉力F與汽車(chē)位置到O軸的距離（用x表示）的關(guān)系下列哪個(gè)圖是正確的參考答案：A五、板書(shū)設(shè)計(jì)