專題05 動態(tài)平衡問題-2024-2025學(xué)年高中物理同步練習(xí)分類專題教案（人教版2019必修第一冊）

專題05動態(tài)平衡問題-2024-2025學(xué)年高中物理同步練習(xí)分類專題教案（人教版2019必修第一冊）授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容：人教版2019必修第一冊高中物理中的“專題05動態(tài)平衡問題”，主要包括物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件、物體在非共點(diǎn)力作用下的平衡條件、物體在靜摩擦力與滑動摩擦力作用下的平衡問題等。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了牛頓第一定律、牛頓第二定律以及摩擦力的概念，本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討物體在復(fù)雜力作用下的平衡問題，與教材第三章“牛頓運(yùn)動定律”以及第四章“摩擦力”內(nèi)容緊密相連，有助于學(xué)生深化對力的理解和應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解并應(yīng)用物理概念，通過分析動態(tài)平衡問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和科學(xué)探究精神。

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力，提升學(xué)生的邏輯推理和數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)。

3.通過實驗觀察和理論分析，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和實踐創(chuàng)新能力。

4.引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)在生活中的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任感和科學(xué)態(tài)度。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.理解共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。

2.掌握靜摩擦力與滑動摩擦力的計算及應(yīng)用。

難點(diǎn)：

1.非共點(diǎn)力作用下物體平衡問題的解決方法。

2.復(fù)雜情境下摩擦力的判斷和計算。

解決辦法：

1.對于共點(diǎn)力平衡條件的理解，通過實例講解和圖示分析，讓學(xué)生直觀感受力與力的合成。

2.利用實驗和實際案例分析靜摩擦力與滑動摩擦力的區(qū)別和計算方法，強(qiáng)化學(xué)生的實際應(yīng)用能力。

3.對于非共點(diǎn)力平衡問題，引導(dǎo)學(xué)生使用力的分解和合成方法，結(jié)合三角形法則或平行四邊形法則進(jìn)行解題。

4.對于復(fù)雜情境下的摩擦力問題，通過小組討論和問題解答，幫助學(xué)生形成解決復(fù)雜問題的策略，提高分析問題和解決問題的能力。教學(xué)方法與策略1.采用講授法介紹平衡條件的基本概念和原理，結(jié)合生活實例輔助理解。

2.設(shè)計小組討論活動，讓學(xué)生針對具體案例進(jìn)行分析，探討動態(tài)平衡問題的解決方法。

3.利用實驗演示，讓學(xué)生直觀觀察摩擦力的作用，通過實驗數(shù)據(jù)分析驗證理論。

4.運(yùn)用多媒體教學(xué)，播放動態(tài)平衡問題的動畫演示，增強(qiáng)學(xué)生對抽象概念的理解。

5.安排項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生在解決實際問題的過程中，運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)解決復(fù)雜問題的能力。教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課

-各位同學(xué)，大家好！今天我們將開始學(xué)習(xí)一個新的專題——動態(tài)平衡問題。在之前的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)了解了牛頓的運(yùn)動定律和摩擦力的概念，那么，當(dāng)一個物體受到多個力的作用時，它會處于怎樣的狀態(tài)呢？這就是我們今天要探究的問題。

2.講解平衡條件的基本概念

-首先，我們需要明確什么是平衡狀態(tài)。當(dāng)一個物體受到多個力作用時，如果它能保持靜止或勻速直線運(yùn)動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。

-接下來，我們來看共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。共點(diǎn)力指的是作用在物體上的所有力的作用點(diǎn)相同。在這個條件下，物體平衡的必要充分條件是：所有力的合力為零，即各個力的矢量和為零。

-現(xiàn)在，請同學(xué)們翻開課本，我們一起來看第三章第三節(jié)的內(nèi)容，了解共點(diǎn)力平衡條件的具體表述。

3.案例分析與討論

-下面，我們來分析幾個案例，看看如何運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件解決問題。

-案例一：一個物體放在水平面上，受到重力、支持力和拉力的作用。請同學(xué)們思考，這個物體是否處于平衡狀態(tài)？它受到的力是否符合平衡條件？

-請同學(xué)們分組討論，每組選一個代表來回答這個問題。

4.學(xué)生討論與展示

-（學(xué)生討論后）好的，我們請一位同學(xué)來分享一下他的答案。他認(rèn)為，這個物體處于平衡狀態(tài)，因為它受到的三個力——重力、支持力和拉力的合力為零。

-非常棒的分析！這就是共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用。接下來，我們再來看一個更復(fù)雜的情況。

5.講解非共點(diǎn)力平衡問題

-非共點(diǎn)力指的是作用在物體上的力的作用點(diǎn)不在同一點(diǎn)。在這種情況下，物體平衡的條件是：所有力的合力為零，且所有力的力矩之和為零。

-現(xiàn)在，請同學(xué)們閱讀第四章第四節(jié)的內(nèi)容，了解非共點(diǎn)力平衡條件的具體表述。

6.實驗演示與數(shù)據(jù)分析

-為了更好地理解摩擦力在動態(tài)平衡問題中的作用，我們來進(jìn)行一個實驗。我將演示一個物體在斜面上受到摩擦力作用的情況，并記錄數(shù)據(jù)。

-（實驗演示后）現(xiàn)在，請同學(xué)們根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，分析摩擦力對物體平衡的影響。

7.小組討論與解決問題

-接下來，我們將進(jìn)行一個小組討論活動。每個小組都會得到一個動態(tài)平衡問題，你們需要運(yùn)用所學(xué)知識，討論并解決這個問題。

-（學(xué)生討論后）好的，我們請每個小組的代表來分享一下他們的答案和解題過程。

8.總結(jié)與拓展

-通過今天的學(xué)習(xí)，我們了解了動態(tài)平衡問題的基本概念和解決方法。在解決實際問題時，我們要注意分析物體受到的力，運(yùn)用平衡條件進(jìn)行判斷。

-現(xiàn)在，請同學(xué)們思考一個問題：動態(tài)平衡問題在現(xiàn)實生活中有哪些應(yīng)用？請舉例說明。

-（學(xué)生回答后）非常好，動態(tài)平衡問題在工程、建筑等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。希望同學(xué)們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運(yùn)用到實際生活中，解決實際問題。

9.課堂小結(jié)

-今天，我們學(xué)習(xí)了動態(tài)平衡問題，包括共點(diǎn)力平衡條件和非共點(diǎn)力平衡條件。通過案例分析、實驗演示和小組討論，我們掌握了如何運(yùn)用這些條件解決實際問題。

-下節(jié)課，我們將繼續(xù)深入學(xué)習(xí)動態(tài)平衡問題的相關(guān)內(nèi)容，包括摩擦力的計算和平衡問題的實際應(yīng)用。

10.布置作業(yè)

-作為課后作業(yè)，請同學(xué)們完成以下任務(wù)：

-1.復(fù)習(xí)今天所學(xué)的內(nèi)容，整理筆記。

-2.完成教材第三章第三節(jié)和第四章第四節(jié)的相關(guān)練習(xí)題。

-3.思考動態(tài)平衡問題在生活中的應(yīng)用，并準(zhǔn)備在下節(jié)課上分享。知識點(diǎn)梳理1.動態(tài)平衡問題的基本概念

-平衡狀態(tài)：物體受到多個力作用時，能保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。

-平衡條件：物體受到的力的合力為零，且所有力的力矩之和為零。

2.共點(diǎn)力平衡條件

-定義：作用在物體上的所有力的作用點(diǎn)相同。

-平衡條件：所有力的合力為零，即各個力的矢量和為零。

3.非共點(diǎn)力平衡條件

-定義：作用在物體上的力的作用點(diǎn)不在同一點(diǎn)。

-平衡條件：所有力的合力為零，且所有力的力矩之和為零。

4.摩擦力的概念和計算

-摩擦力：兩個物體接觸面之間阻礙相對運(yùn)動的力。

-靜摩擦力：物體在靜止?fàn)顟B(tài)下受到的摩擦力。

-滑動摩擦力：物體在運(yùn)動狀態(tài)下受到的摩擦力。

-摩擦力的計算公式：Ff=μN(yùn)，其中μ為摩擦系數(shù)，N為物體受到的垂直于接觸面的力。

5.動態(tài)平衡問題的解決方法

-分析物體受到的力：包括重力、支持力、拉力、摩擦力等。

-應(yīng)用平衡條件：根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件或非共點(diǎn)力平衡條件進(jìn)行判斷。

-解題步驟：畫圖表示、列出力的方程、解方程求解。

6.動態(tài)平衡問題在生活中的應(yīng)用

-靜止物體的平衡：如建筑物、橋梁等。

-勻速直線運(yùn)動的物體：如汽車在平直道路上行駛。

7.實驗與數(shù)據(jù)分析

-實驗方法：通過實驗觀察物體在斜面上受到摩擦力作用的情況。

-數(shù)據(jù)分析：記錄實驗數(shù)據(jù)，分析摩擦力對物體平衡的影響。

8.案例分析與討論

-案例分析：分析實際生活中的動態(tài)平衡問題，如物體在斜面上受到的力。

-討論內(nèi)容：探討如何運(yùn)用平衡條件解決實際問題。

9.核心素養(yǎng)目標(biāo)

-科學(xué)思維能力：通過分析動態(tài)平衡問題，培養(yǎng)邏輯推理和科學(xué)探究能力。

-數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)：運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題，提升數(shù)學(xué)建模能力。

-實踐創(chuàng)新能力：通過實驗操作和理論分析，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力。

-社會責(zé)任感和科學(xué)態(tài)度：關(guān)注物理學(xué)在生活中的應(yīng)用，增強(qiáng)社會責(zé)任感和科學(xué)態(tài)度。

10.教學(xué)方法與策略

-講授法：介紹平衡條件的基本概念和原理。

-案例分析法：分析具體案例，探討動態(tài)平衡問題的解決方法。

-實驗法：通過實驗演示，觀察摩擦力的作用。

-多媒體教學(xué)：播放動態(tài)平衡問題的動畫演示。

-項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：解決實際問題的過程中，運(yùn)用所學(xué)知識。

11.教學(xué)過程

-導(dǎo)入新課：介紹動態(tài)平衡問題的基本概念。

-講解平衡條件：講解共點(diǎn)力平衡條件和非共點(diǎn)力平衡條件。

-案例分析與討論：分析實際案例，探討解決方法。

-實驗演示與數(shù)據(jù)分析：觀察摩擦力的作用，分析實驗數(shù)據(jù)。

-小組討論與解決問題：分組討論，解決動態(tài)平衡問題。

-總結(jié)與拓展：總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，拓展動態(tài)平衡問題的應(yīng)用。

-課堂小結(jié)：回顧所學(xué)知識點(diǎn)，布置作業(yè)。

12.作業(yè)布置

-復(fù)習(xí)今天所學(xué)的內(nèi)容，整理筆記。

-完成教材第三章第三節(jié)和第四章第四節(jié)的相關(guān)練習(xí)題。

-思考動態(tài)平衡問題在生活中的應(yīng)用，并準(zhǔn)備在下節(jié)課上分享。板書設(shè)計①動態(tài)平衡問題的基本概念

-平衡狀態(tài)

-平衡條件

②共點(diǎn)力與非共點(diǎn)力平衡條件

-共點(diǎn)力平衡條件：力的合力為零

-非共點(diǎn)力平衡條件：力的合力為零，力矩之和為零

③摩擦力的概念和計算

-靜摩擦力

-滑動摩擦力

-摩擦力的計算公式：Ff=μN(yùn)

④動態(tài)平衡問題的解決方法

-分析物體受到的力

-應(yīng)用平衡條件

-解題步驟

⑤動態(tài)平衡問題在生活中的應(yīng)用

-靜止物體的平衡

-勻速直線運(yùn)動的物體

⑥實驗與數(shù)據(jù)分析

-實驗方法

-數(shù)據(jù)分析

⑦案例分析與討論

-案例分析

-討論內(nèi)容

⑧核心素養(yǎng)目標(biāo)

-科學(xué)思維能力

-數(shù)學(xué)建模素養(yǎng)

-實踐創(chuàng)新能力

-社會責(zé)任感和科學(xué)態(tài)度

⑨教學(xué)方法與策略

-講授法

-案例分析法

-實驗法

-多媒體教學(xué)

-項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)

⑩教學(xué)過程

-導(dǎo)入新課

-講解平衡條件

-案例分析與討論

-實驗演示與數(shù)據(jù)分析

-小組討論與解決問題

-總結(jié)與拓展

-課堂小結(jié)

⑾作業(yè)布置

-復(fù)習(xí)內(nèi)容

-練習(xí)題

-思考與分享重點(diǎn)題型整理題型一：簡答題

1.題目：簡述共點(diǎn)力平衡條件。

答案：共點(diǎn)力平衡條件是指作用在物體上的所有力的作用點(diǎn)相同，且所有力的合力為零，即各個力的矢量和為零。

題型二：計算題

2.題目：一個物體放在水平面上，受到重力G、支持力N和拉力T的作用。已知重力G=10N，拉力T=6N，且與水平面的夾角為30°。求物體受到的靜摩擦力大小。

答案：首先計算拉力T在水平方向和垂直方向的分量，Thorizontal=T*cos(30°)=6N*√3/2≈5.2N，Tvertical=T*sin(30°)=6N*1/2=3N。由于物體處于平衡狀態(tài)，靜摩擦力Ff與Thorizontal大小相等，方向相反，所以Ff=5.2N。

題型三：分析題

3.題目：一個物體在斜面上受到重力、支持力和摩擦力的作用。斜面傾角為θ，物體與斜面間的摩擦系數(shù)為μ。分析物體在斜面上平衡的條件。

答案：物體在斜面上平衡的條件是：重力沿斜面方向的分量與摩擦力相等，重力垂直斜面方向的分量與支持力相等。即：mg*sin(θ)=μmg*cos(θ)和mg*cos(θ)=N。

題型四：應(yīng)用題

4.題目：一個質(zhì)量為m的物體懸掛在兩個斜拉的繩子上，繩子與水平面的夾角分別為θ1和θ2。求繩子的拉力。

答案：由于物體處于平衡狀態(tài)，兩個繩子的拉力T1和T2的垂直分量之和等于物體的重力，即T1*sin(θ1)+T2*sin(θ2)=mg。同時，兩個繩子的拉力在水平方向的分量相等且相反，即T1*cos(θ1)=T2*cos(θ2)。通過這兩個方程可以求解出繩子的拉力T1和T2。

題型五：實驗題

5.題目：在實驗中，通過測量一個物體在斜面上受到的摩擦力，記錄了以下數(shù)據(jù)：斜面傾角θ，物體質(zhì)量m，摩擦力Ff。請根據(jù)數(shù)據(jù)繪制摩擦力Ff與斜面傾角θ的關(guān)系圖，并說明摩擦力與斜面傾角的關(guān)系。

答案：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制摩擦力Ff與斜面傾角θ的關(guān)系圖。通常情況下，摩擦力Ff隨著斜面傾角θ的增大而增大，直到物體開始滑動。在物體開始滑動之前，摩擦力與斜面傾角的關(guān)系可以近似看作線性關(guān)系。當(dāng)物體開始滑動后，摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，其大小通常小于最大靜摩擦力，且與斜面傾角的變化關(guān)系較小。教學(xué)反思今天的教學(xué)內(nèi)容是關(guān)于動態(tài)平衡問題，這是高中物理中一個非常重要的專題。通過本節(jié)課的教學(xué)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解共點(diǎn)力平衡條件和非共點(diǎn)力平衡條件方面還存在一些困難，需要進(jìn)一步加強(qiáng)練習(xí)和指導(dǎo)。

首先，在講解共點(diǎn)力平衡條件時，我采用了講授法，通過圖示和實例分析，幫助學(xué)生理解力的合成和平衡條件。然而，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實際應(yīng)用時，對于如何確定力的方向和大小還存在一定的困惑。為了解決這個問題，我計劃在下一節(jié)課中增加一些互動環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自操作，通過實際感受來加深對力的理解。

其次，在講解非共點(diǎn)力平衡條件時，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在計算力矩方面存在一定的困難。為了幫助學(xué)生更好地理解力矩的概念，我計劃在下一節(jié)課中增加一些案例分析，讓學(xué)生通過實際案例來應(yīng)用力矩的計算方法。同時，我還會結(jié)合實驗演示