资源描述
第一节第一节 共点力作用下共点力作用下物体的平衡物体的平衡回顾知识点 物体受力分析步骤是什么？物体受力分析步骤是什么？1.根据要求确定研究对象。根据要求确定研究对象。2.画出研究对象受到的重力，这是因为地球上的物体都受到画出研究对象受到的重力，这是因为地球上的物体都受到重力的作用。重力的作用。3.看它与哪些物体接触。如果它同周围的物体有挤压的现象，看它与哪些物体接触。如果它同周围的物体有挤压的现象，它一定受到弹力的作用。它一定受到弹力的作用。4.如果它周围物体的接触面不光滑，除了互相挤压之外，还如果它周围物体的接触面不光滑，除了互相挤压之外，还存在相对运动或相对运动趋势，它必然还会受到摩擦力的存在相对运动或相对运动趋势，它必然还会受到摩擦力的作用。作用。课堂引入课堂引入从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，无一不处于平衡状态。无一不处于平衡状态。课堂引入课堂引入空中芭蕾 平衡的艺术叠石头的最高境界叠石头的最高境界叠石头的最高境界叠石头的最高境界作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。限限 速速40km/sGF2F1F1F2F3FfNGv为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。v在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。课堂引入课堂引入 共点力共点力:几个力如果作用在物体的同一点几个力如果作用在物体的同一点,或者它们或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力力.共点力共点力:F1GF2F1F3F2课堂引入课堂引入物体处于物体处于或者或者的状态叫的状态叫做做。NG静止在桌面上的木块静止在桌面上的木块FfNG匀速行驶的汽车匀速行驶的汽车GNf静止在斜面上的木块静止在斜面上的木块学习活动一学习活动一 认识平衡状态认识平衡状态平衡的种类平衡的种类 如果物体缓慢移动则称为如果物体缓慢移动则称为准静态准静态。B.B.动平衡：物体保持匀速直线运动状态。动平衡：物体保持匀速直线运动状态。A.A.静平衡：物体保持静止状态静平衡：物体保持静止状态 平衡状态的运动学特征：平衡状态的运动学特征：V=0 V=0 或或V V不变，即：不变，即：a=0a=0注意：注意：保持静止保持静止和和瞬时速度为瞬时速度为0 0不同不同学习活动一学习活动一 认识平衡状态认识平衡状态一、平衡状态1.1.概念：一个物体在共点力的作用下，保持静止或者做概念：一个物体在共点力的作用下，保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态平衡状态。2.2.什么是平衡状态？什么是平衡状态？我们周围的楼房、树木、课桌椅、粉笔盒都处于我们周围的楼房、树木、课桌椅、粉笔盒都处于静止状态，凡是保持静止不动的物体，我们就说它处静止状态，凡是保持静止不动的物体，我们就说它处于平衡状态。除此之外，如果物体做匀速直线运动，于平衡状态。除此之外，如果物体做匀速直线运动，我们也称它处于平衡状态。举例：汽车沿直线匀速运我们也称它处于平衡状态。举例：汽车沿直线匀速运动（是）；物体被匀速举高（是）；汽车拐弯（不动（是）；物体被匀速举高（是）；汽车拐弯（不是）。是）。学习活动一学习活动一 认识平衡状态认识平衡状态判断：判断：以下物体是否处于平衡状态以下物体是否处于平衡状态?(1)天花板下悬挂的静止的吊扇。天花板下悬挂的静止的吊扇。(2)粗糙斜面上静止的木块。粗糙斜面上静止的木块。(3)光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。(4)沿斜面匀速直线下滑的铁箱。沿斜面匀速直线下滑的铁箱。(5)竖直上抛到最高点的篮球。竖直上抛到最高点的篮球。(6)拿在手上铅球，松手的瞬间。拿在手上铅球，松手的瞬间。答：（答：（1）（）（2）（3）（）（4）是平衡状态）是平衡状态 （5）（）（6）不是平衡状态）不是平衡状态(1)天花板下悬挂的静止的吊扇。天花板下悬挂的静止的吊扇。FG此时此时构成二力平衡构成二力平衡合合(2)粗糙斜面上静止的木块。粗糙斜面上静止的木块。N此时此时和和F的合力的合力F与与G形成二力平衡形成二力平衡合合(3)光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。Nv v此时此时FG形成二力平衡形成二力平衡合合(4)沿斜面匀速直线下滑的铁箱。沿斜面匀速直线下滑的铁箱。GNFfFv此时此时FN和和Ff的合力的合力与与形成二力平衡形成二力平衡合合(5)竖直上抛到最高点的篮球。竖直上抛到最高点的篮球。G此时篮球只受到此时篮球只受到重力的作用，重力的作用，合合而不为而不为(6)拿在手上铅球，松手的瞬间。拿在手上铅球，松手的瞬间。此时铅球只受到此时铅球只受到重力的作用，重力的作用，合合而不为而不为 二、共点力作用下物体的平衡条件二、共点力作用下物体的平衡条件 1.共点力作用下物体的共点力作用下物体的平衡条件平衡条件是是 物体处于平衡状态时物体处于平衡状态时它的加速度为零它的加速度为零它的运动状态不变它的运动状态不变0 合合F根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律 。0 amF合合 2.当物体在二个力的作用下处当物体在二个力的作用下处于平衡状态时，这二个力一定于平衡状态时，这二个力一定是等值、反向、共线；是等值、反向、共线；FNG.合力为零。合力为零。上一页下一页退 出目 录学习活动二：探究平衡条件学习活动二：探究平衡条件 3.如果是三个力呢？如果是三个力呢？实验验证：实验验证：将三个弹簧秤放将三个弹簧秤放在同一平面内，并将在同一平面内，并将三个弹簧秤挂在同一三个弹簧秤挂在同一物体上，三个力互成物体上，三个力互成120度角度角,平衡时平衡时,记下记下三个弹簧秤的示数三个弹簧秤的示数 结论：结论：当物体在当物体在三个力的作用下处于平衡状态时，它们的三个力的作用下处于平衡状态时，它们的合力一定等于零，且其中任意二个力的合力，都跟第三个合力一定等于零，且其中任意二个力的合力，都跟第三个力的大小相等，方向相反，作用在一条直线上。这样，三力的大小相等，方向相反，作用在一条直线上。这样，三个力的平衡问题就可转化为二个力平衡问题。个力的平衡问题就可转化为二个力平衡问题。F1F2OF3F上一页下一页退 出目 录 知道了共点力的平衡条件后，我们还可对实际中用得知道了共点力的平衡条件后，我们还可对实际中用得多的三力平衡条件得出两个重要的推论：多的三力平衡条件得出两个重要的推论：三个共点力平衡时，其中任意两个力的合力一定与第三个共点力平衡时，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，而且在同一条直线上。三个力大小相等、方向相反，而且在同一条直线上。一个物体如果受到三个不平行的力作用下处于平衡状一个物体如果受到三个不平行的力作用下处于平衡状态，则这三个力必定共点共面，合力为零。态，则这三个力必定共点共面，合力为零。三三.推论推论20 N15 Na aABCOOF1F2F3F 解：解：作出作出O 点的受力图点的受力图,用平行四边形法则求出用平行四边形法则求出F 和和F 的合力的合力F。23 【例例1】如图所示，在绕过两个定滑轮的绳子的两端悬如图所示，在绕过两个定滑轮的绳子的两端悬挂两个物体，它们分别重挂两个物体，它们分别重15 N和和20 N。在两个滑轮之间的在两个滑轮之间的绳上悬挂一个物体绳上悬挂一个物体 A，当当a a=90 时，这三个物体都处于平时，这三个物体都处于平衡状态。求衡状态。求 A 物体的重力。物体的重力。问题问题1如图所示，细绳如图所示，细绳CO与竖直方向成与竖直方向成30角，角，A、B两物两物体用跨过滑轮的细绳相连，已知物体体用跨过滑轮的细绳相连，已知物体B所受到的重力为所受到的重力为100N，地面对物体地面对物体B的支持力为的支持力为80N，试求：，试求：（1）物体）物体A所受到的重力；所受到的重力；（2）物体）物体B与地面间的摩擦力；与地面间的摩擦力；（3）细绳）细绳CO受到的拉力。受到的拉力。小结：小结：1当物体受到多个共点力当物体受到多个共点力(在同一平面内在同一平面内)的作用时，也的作用时，也可用正交分解的方法，将各个力沿选定的直角坐标轴分解可用正交分解的方法，将各个力沿选定的直角坐标轴分解(建立直角坐标系时，一般尽量使更多的力落在坐标轴上，建立直角坐标系时，一般尽量使更多的力落在坐标轴上，以减少分解力的个数以减少分解力的个数)，然后根据，然后根据Fx合合0，Fy合合0列式求列式求解解2运用共点力平衡条件解题的步骤运用共点力平衡条件解题的步骤(1)选取研究对象选取研究对象(2)对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图(3)对研究对象所受的力进行处理，或合成或分解或正交分对研究对象所受的力进行处理，或合成或分解或正交分解解(4)根据根据F合合0或或Fx合合0，Fy合合0列方程求解列方程求解问题问题2 2：如图所示，一个重为如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNGFFNGF合合解法一：合成法 F=F合=G/cos FN=Gtan拓展：拓展：若再减小绳长若再减小绳长L L，上述二力大小将如何变化？，上述二力大小将如何变化？例2：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNGF2F1解法二：分解法 F=F合=F2=G/cos FN=F1=Gtan例2：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNFyFxGxy解法三：正交分解法X：FN-Fsin=0Y：Fcos-G=0解得：F=G/cos FN=Gtan2322FFF N25N201522 根据共点力平衡条件可知，力根据共点力平衡条件可知，力F 必与必与F 等值反向，故等值反向，故物体的重力为物体的重力为 F =F=25 N。11 3.应用共点力平衡条件解题的步骤应用共点力平衡条件解题的步骤 （1）明确研究对象明确研究对象；（2）正确分析研究对象的受力情况，并画出受力图正确分析研究对象的受力情况，并画出受力图；（3）判断物体是否处于平衡状态，是否可以用共点力判断物体是否处于平衡状态，是否可以用共点力的平衡条件求解的平衡条件求解；（4）运用平衡条件，选择适当的方法，列出平衡方程运用平衡条件，选择适当的方法，列出平衡方程求解求解；（5）解方程，对结果说明或讨论解方程，对结果说明或讨论。学习活动三：平衡条件的应用学习活动三：平衡条件的应用
展开阅读全文