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2014-07-01
【例3】质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个? A.μmg B.μ(mg+Fsinθ)
C.μ(mg+Fsinθ) D.Fcosθ
解析:木块匀速运动时受到四个力的作用:重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fμ.沿水平方向建立x轴,将F进行正交分解如图(这样建立坐标系只需分解F),由于木块做匀速直线运动,所以,在x轴上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y轴上向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡).即
Fcosθ=Fμ ①
FN=mg+Fsinθ ②
又由于Fμ=μFN ③
∴Fμ=μ(mg+Fsinθ) 故B、D答案是正确的.
三、综合应用举例
【例4】水平横粱的一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10 kg的重物,∠CBA=30°,如图甲所示,则滑轮受到绳子的作用力为(g=10m/s2)
A.50N B.50 N C.100N D.100 N
解析:取小滑轮作为研究对象,悬挂重物的绳中的弹力是T=mg=10×10N=100 N,故小滑轮受绳的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N,分析受力如图(乙)所示. ∠CBD=120°,∠CBF=∠DBF,∴∠CBF=60°,⊿CBF是等边三角形.故F=100 N。故选C。
【例5】已知质量为m、电荷为q的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角),那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少?
解析:根据题意,释放后小球所受合力的方向必为OP方向。用三角形定则从右图中不难看出:重力矢量OG的大小方向确定后,合力F的方向确定(为OP方向),而电场力Eq的矢量起点必须在G点,终点必须在OP射线上。在图中画出一组可能的电场力,不难看出,只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq才会最小,所以E也最小,有E =
【例6】 A的质量是m,A、B始终相对静止,共同沿水平面向右运动。当a1=0时和a2=0.75g时,B对A的作用力FB各多大?
解析:一定要审清题:B对A的作用力FB是B对A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。
当a1=0时,G与 FB二力平衡,所以FB大小为mg,方向竖直向上。
当a2=0.75g时,用平行四边形定则作图:先画出重力(包括大小和方向),再画出A所受合力F的大小和方向,再根据平行四边形定则画出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg,方向与竖直方向成37o角斜向右上方。
3.5 共点力的平衡条件
一、教学任务分析
本节的教学任务有:
(1)基于生活中力的平衡的实例,引出在共点力作用下物体平衡的概念。
(2)联系“力的合成”和“力的分解”的知识以及对物体受力情况的分析,通过DIS实验探究,分析归纳共点力的平衡条件F合=0。
(3)在课内的学习讨论与训练中,巩固对物体在共点力作用下平衡条件的理解。
(4)通过对共点力的平衡条件的科学探究过程,体验科学方法的应用,了解古代科学家张衡的科学成就,激发爱国主义情怀和对科学热爱。
二、教学目标
1、知识与技能
(1)知道什么是共点力,及在共点力作用下物体平衡的概念。
(2)理解物体在共点力作用下的平衡条件。
(3)知道我国古代科学家张衡的相关科学成就。
(4)会应用实验研究物体在共点力作用下的平衡条件。
2、过程与方法
(1)在对共点力平衡问题的探究中,感受等效、图示、归纳推理等科学方法。
(2)在共点力平衡条件的实验研究中,感受猜想、方案设计、实验探究、分析归纳结论的科学探究方法。
3、情感、态度与价值观
(1)在共同的实验探究过程中,体验合作,乐于合作。
(2)通过了解张衡的相关科学成就,激发爱国主义情感和对科学的热爱。
三、教学重点和难点
重点:共点力作用下物体的平衡条件。
难点:共点力平衡条件的探究过程。
四、教学资源
1、学生分组实验:DIS实验设备或弹簧秤;学生实验器材。
2、多媒体资源:张衡及相关资料的课件,举重运动员奥运会比赛夺冠录像,东方明珠、赵州桥等图片。
五、教学设计思路
以多媒体资源情景和实验为基础,通过观察、分析认识什么是共点力,形成物体在共点力作用下平衡的概念。再由DIS实验探究,分析、归纳得出物体在共点力作用下的平衡条件
F合= 0。最后通过我国古代科学家张衡的相关科学成就的介绍,激发爱国主义情怀和对科学的追求,巩固所学的知识,感悟物理学在社会发展中的重要作用。本节课要突出的重点是,物体在共点力作用下的平衡条件。突出重点的方法是,从观看奥运会我国举重运动员夺冠的录像,及东方明珠、赵州桥及静止的花盆等多媒体资源情景,结合学生的亲身感受,分析归纳得到物体在共点力作用下的平衡概念。再以分组DIS实验探究活动,运用等效、图示、推理等科学方法得出物体在共点力作用下的平衡条件。本节课要突破的难点是,共点力作用下物体平衡条件的建立过程。突破难点的方法是,从二力平衡的条件F合= 0出发,以“力的合成”(或“力的分解”)为基础,通过DIS实验,运用等效替代的方法,得出不在一直线上、三个共点力的平衡条件F合= 0,并推广到一般情况,即共点力的平衡条件为F合= 0,体现从特殊到一般的归纳推理过程。
六、教学流程
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