共点力的平衡完整版ppt课件

共点力的平衡共点力的平衡人教版新教材必修人教版新教材必修1 1第三章第三章 相互作用相互作用-力力5 5 共点力的平衡人教版新教材必修1第三章 相互作用-1学习目标：学习目标：1、知道什么是共点力。、知道什么是共点力。2、在二力平衡的基础上，经过科学推理，得、在二力平衡的基础上，经过科学推理，得出共点力平衡的条件：物体所受合力为出共点力平衡的条件：物体所受合力为0。3、会用共点力平衡的条件分析生产生活中的、会用共点力平衡的条件分析生产生活中的实际问题。实际问题。学习目标：1、知道什么是共点力。共点力共点力 几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线交于一点，这几个力叫作共点力线交于一点，这几个力叫作共点力共点力 几个力如果都作用在物体的同一点，或者它阅读阅读思考思考 1 1、什么是平衡状态？请举例说明。、什么是平衡状态？请举例说明。2 2、共点力平衡的条件是什么？、共点力平衡的条件是什么？阅读课本阅读课本7272页页“共点力平衡的条件共点力平衡的条件”，思考后回到，思考后回到以下问题：以下问题：阅读思考 1、什么是平衡状态？请举例说明。2、共点力平衡的4共点力平衡的条件：共点力平衡的条件：1 1、平衡状态、平衡状态2 2、平衡条件：、平衡条件：u二力平衡：作用在同一物体上的两个力，如果大小相二力平衡：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力平等、方向相反，并且作用在同一条直线上，这两个力平衡。衡。u三力平衡：当物体受三个共点力作用而平衡时，其中三力平衡：当物体受三个共点力作用而平衡时，其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。静止状态静止状态静止状态静止状态匀速直线运动状态匀速直线运动状态匀速直线运动状态匀速直线运动状态F F合合=0=0u多力平衡：当物体受到几个共点力作用而平衡时，其多力平衡：当物体受到几个共点力作用而平衡时，其中的任意一个力必定与余下的其它力的合力等大反向。中的任意一个力必定与余下的其它力的合力等大反向。共点力平衡的条件：1、平衡状态2、平衡条件：二力平衡：作用5例题例题1 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其细绳，其O O点被一水平绳点被一水平绳BOBO牵引，使悬绳牵引，使悬绳AOAO段和段和竖直方向成竖直方向成角。若悬吊物所受的重力为角。若悬吊物所受的重力为G G，则，则细绳细绳AOAO和水平绳和水平绳BOBO所受的拉力各等于多少？所受的拉力各等于多少？解法一：合成法解法一：合成法设设AO绳拉力为绳拉力为F1，BO绳拉力绳拉力为为F2，重物对，重物对O点拉力为点拉力为F3。将将F1和和F2合成，得合力合成，得合力F4，则则F4和和F3平衡，即平衡，即 F4=F3=G由图可知：由图可知：F F1 1F F2 2F3=GF3=GF F4 4例题1 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变6 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其细绳，其O O点被一水平绳点被一水平绳BOBO牵引，使悬绳牵引，使悬绳AOAO段和段和竖直方向成竖直方向成角。若悬吊物所受的重力为角。若悬吊物所受的重力为G G，则，则细绳细绳AOAO和水平绳和水平绳BOBO所受的拉力各等于多少？所受的拉力各等于多少？解法二：正交分解法解法二：正交分解法对结点对结点O受力分析如图，以结点受力分析如图，以结点O为为坐标原点建坐标原点建xoy直角坐标系。将直角坐标系。将F1正交分解为正交分解为F1x和和F1y，根据平衡条，根据平衡条件得：件得：F F1 1F F2 2F3=GF3=GF1yF1y例题例题1xyF F1 1x x即即 F2-F1sin =0 F2-F1sin =0 F1cos G=0 F1cos G=0解得：解得：F2-F1x=0 F2-F1x=0 F1y-F3=0 F1y-F3=0小结：应用正交分解法解题的一般步骤小结：应用正交分解法解题的一般步骤小结：应用正交分解法解题的一般步骤小结：应用正交分解法解题的一般步骤对物体进行受力分析。对物体进行受力分析。对物体进行受力分析。对物体进行受力分析。选择并建立选择并建立选择并建立选择并建立xoyxoyxoyxoy直角坐标系。直角坐标系。直角坐标系。直角坐标系。将各力分解到坐标系的将各力分解到坐标系的将各力分解到坐标系的将各力分解到坐标系的X X X X、Y Y Y Y轴上轴上轴上轴上依据两坐标轴上的合力分别为零依据两坐标轴上的合力分别为零依据两坐标轴上的合力分别为零依据两坐标轴上的合力分别为零,列方程求解。列方程求解。列方程求解。列方程求解。生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定7 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其细绳，其O O点被一水平绳点被一水平绳BOBO牵引，使悬绳牵引，使悬绳AOAO段和段和竖直方向成竖直方向成角。若悬吊物所受的重力为角。若悬吊物所受的重力为G G，则，则细绳细绳AOAO和水平绳和水平绳BOBO所受的拉力各等于多少？所受的拉力各等于多少？解法三：矢量三角形法解法三：矢量三角形法对结点对结点O受力分析如图，将表示力受力分析如图，将表示力F1、F2、F3的有向线段平移得到一的有向线段平移得到一个封闭的三角形，如图。个封闭的三角形，如图。例题例题1F F1 1F F2 2F3=GF3=G由数学知识得：由数学知识得：G GF2F2F1F1 方法方法方法方法技巧：三力平衡推论技巧：三力平衡推论技巧：三力平衡推论技巧：三力平衡推论 如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则表示这三个力的有向线段必能通过平移构成一个则表示这三个力的有向线段必能通过平移构成一个则表示这三个力的有向线段必能通过平移构成一个则表示这三个力的有向线段必能通过平移构成一个首尾相连的封闭三角形。首尾相连的封闭三角形。首尾相连的封闭三角形。首尾相连的封闭三角形。（拓展：（拓展：n个共点力平衡个共点力平衡-构成一个首尾相连的构成一个首尾相连的n边形。）边形。）生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定8学以致用学以致用 练1、如图所示，在天花板上用两根绳子AO和BO悬挂一个重力G=20N的物体，物体处于静止状态。求AO、BO两绳中的张力分别为多大？30答案：答案：FAO=17.32N FBO=10NABO学以致用 练1、如图所示，在天花板上用两根绳子AO和B9学以致用学以致用 练练练练2:2:2:2:A学以致用 练2:A10练练3:3:如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态。若将状态。若将F4F45N5N的力撤去，其余三个力的大小和方向的力撤去，其余三个力的大小和方向都保持不变，则此时物体所受合力大小为都保持不变，则此时物体所受合力大小为 N N，方向，方向 。F4F3F2F1学以致用学以致用5与与F4F4的方向相反的方向相反练3:如图所示，某物体在四个共点力作用下处于平衡状态。若11例题例题2 某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为小，滑梯的水平跨度确定为小，滑梯的水平跨度确定为小，滑梯的水平跨度确定为6m6m6m6m。设计时，滑板和儿童。设计时，滑板和儿童。设计时，滑板和儿童。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取裤料之间的动摩擦因数取裤料之间的动摩擦因数取裤料之间的动摩擦因数取0.4,0.4,0.4,0.4,为使儿童在滑梯游戏时为使儿童在滑梯游戏时为使儿童在滑梯游戏时为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？解：解：将滑梯抽象成一个斜面，儿童将滑梯抽象成一个斜面，儿童将滑梯抽象成一个斜面，儿童将滑梯抽象成一个斜面，儿童匀速下滑过程中受重力匀速下滑过程中受重力匀速下滑过程中受重力匀速下滑过程中受重力GG、支持力、支持力、支持力、支持力FNFN和摩擦力和摩擦力和摩擦力和摩擦力Ff Ff，建，建，建，建xoyxoy坐标系，坐标系，坐标系，坐标系，分解重力为分解重力为分解重力为分解重力为F1F1和和和和F2F2，由共点力平，由共点力平，由共点力平，由共点力平衡条件得：衡条件得：衡条件得：衡条件得：xyGFNFfF1F2即即由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：又又又又解得：解得：解得：解得：求得：求得：求得：求得：例题2 某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大12学以致用学以致用 练练4 4：一个质量：一个质量m=5kgm=5kg的箱子的箱子,在平行于斜面的拉力在平行于斜面的拉力F F作用下作用下,沿倾角沿倾角=37=37的斜面匀速上滑的斜面匀速上滑.已知箱子与斜已知箱子与斜面间的动摩擦因数面间的动摩擦因数=0.3,=0.3,求拉力求拉力F F是多少是多少?(?(g=10m/s2g=10m/s2，sin37=0.6sin37=0.6，cos37=0.8)cos37=0.8)42N学以致用 练4：一个质量m=5kg的箱子,在平行于斜面的13练5：用：用绳AO、BO悬挂一个重物，挂一个重物，BO水平，水平，O为半半圆形支架的形支架的圆心，心，悬点点A和和B在支架上在支架上.悬点点A固固定不定不动，将，将悬点点B从从图6所示位置逐所示位置逐渐移移动到到C点的点的过程中程中.分析分析绳OA和和绳OB上的拉力的大小上的拉力的大小变化情化情况况.学以致用学以致用解析：解析：图解法解法将将AO绳、BO绳的的拉拉力力合合成成，其其合合力力与与重重力力等等大大反反向向，逐逐渐改改变OB绳拉拉力力的的方方向向，使使FB与与竖直直方方向向的的夹角角变小小，得得到到多多个个平平行行四四边形形，由由图可可知知FA逐逐渐变小小，且且方方向向不不变，而而FB先先变小小后后变大大，且且方方向不断改向不断改变，当，当FB与与FA垂直垂直时，FB最小最小.练5：用绳AO、BO悬挂一个重物，BO水平，O为半圆形支架的14 练练6 6：如如图图所所示示，固固定定在在水水平平面面上上的的光光滑滑半半球球，球球心心O O的的正正上上方方固固定定一一个个小小定定滑滑轮轮，细细绳绳一一端端拴拴一一小小球球，小小球球置置于于半半球球面面上上的的A A点点，另另一一端端绕绕过过定定滑滑轮轮，如如图图所所示示.今今缓缓慢慢拉拉绳绳使使小小球球从从A A点点滑滑向向半半球球顶顶点点（未未到到顶顶点点），则则此此过过程程中中，小小球球受受半半球球的的支支持持力力大小大小FNFN及细绳的拉力及细绳的拉力F F大小的变化情况是大小的变化情况是 （）A.FN A.FN 变大，变大，F F 变大变大 B.FN B.FN 变小，变小，F F 变大变大C.FN C.FN 不变，不变，F F 变小变小 D.FN D.FN 变大，变大，F F 变小变小学以致用学以致用【解析】由于小球缓慢由底端拉到顶端，所以【解析】由于小球缓慢由底端拉到顶端，所以整个过程中可认为小球始终处于平衡状态。小整个过程中可认为小球始终处于平衡状态。小球受重力球受重力mgmg、支持力、支持力FNFN、拉力、拉力F F作用，如图作用，如图(a)(a)三力平衡必组成一个三角形，如图三力平衡必组成一个三角形，如图(b)(b)所示，所示，利用结构三角形与力三角形相似，有：利用结构三角形与力三角形相似，有：得：得：故故FN不变，不变，F减小。减小。【小结】相似三角形法是解决平衡问题时常用到的一种方法，解【小结】相似三角形法是解决平衡问题时常用到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力的矢量三角形和结构三角形题的关键是正确的受力分析，寻找力的矢量三角形和结构三角形相似。相似。H HR Rl 练6：如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上15