共点力的平衡课件1

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/9/12,#,3.5,共点力的平衡,核心素养,物理观念,科学思维,科学态度与责任,1.,物体的平衡状态及二力平衡条件。,2.,理解物体在共点力作用下的平衡条件。,能应用,“,力的合成法、分解法、正交分解法,”,等方法解决实际的平衡问题。,能用共点力的平衡条件，分析生产生活中的实际问题。,如果一个物体受两个或多个力作用，这些力都作用在物体上的,同一点,，或者虽不作用在同一点上，但它们的,延长线相交于同一点,，这几个力叫做,共点力,。,注,：,力的合成的平行四边形法则，只适用于共点力,非共点力,共点力,一,1.,平衡状态：,物体受到几个力作用时，,保持,或,的,状态,.,2.,在共点力作用下物体平衡的条件,是,.,共点力平衡的条件,二,匀速直线运动,静止,合力为,0,即,F,合,0,或,，,其中,F,x,合,和,F,y,合,分别是将力进行正交分解后，,物体在,x,轴和,y,轴,上所,受的合力,.,1.,力的正交分解法：,把力沿着两个选定的相互垂直的方向分解的方法,.,2.,两种典型情况的力的正交分解,(,如图甲、乙所示,),(1),水平面上物体斜向上的拉力的分解,（,1,）力的正交分解法,三,(2),在斜面上物体重力的分解,共点力的平衡问题求解,3.,正交分解法求合力,(1),建立直角坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系,x,轴和,y,轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上,.,(2),正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力,分解,到,x,轴和,y,轴上，并求出各分力的大小，如图,3,所示,.,(3),分别求出,x,轴、,y,轴上各分力的矢量和，即：,F,x,F,1,x,F,2,x,，,F,y,F,1,y,F,2,y,.,图,3,【牛刀小试,1,】,如图,4,所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面间的动摩擦因数均相同，受到三个大小相同的作用力,F,，当它们滑动时，下列说法正确的是,A.,甲、乙、丙所受摩擦力相同,B.,甲受到的摩擦力最大,C.,乙受到的摩擦力最大,D.,丙受到的摩擦力,最大,解析,将甲、乙图中的,F,沿水平方向和竖直方向正交分解，则三个物体对地面的压力分别为,F,N,甲,mg,F,sin,，,F,N,乙,mg,F,sin,，,F,N,丙,mg,，因它们均相对地面滑动，由,F,f,F,N,知，,F,f,乙,F,f,丙,F,f,甲,，故,C,正确,.,图,4,共点力及共点力的平衡条件,四,1.,对共点力的理解,(1),共点力作用于物体的同一点,(,如图甲,),，或者力的延长线交于一点,(,如图乙,).,(,2),说明：共点力的交点不一定在物体上，但在画物体的受力图时，一般把共点力的作用点平移到物体的重心,.,2.,平衡状态,(1),物体处于静止或匀速直线运动的状态,.,(2),对静止的理解：,“,静止,”,要满足两个条件：,v,0,，,a,0,，缺一不可,.,“,保持,”,某状态与某,“,瞬时,”,状态有区别,.,例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时速度为零，但这一状态不可能保持，因而上抛物体在最高点不能称为静止，即速度为零不等同于静止,.,3.,共点力的平衡条件,(1),共点力的平衡条件是合力为,0.,(2),表示为：,F,合,0,；或将各力分解到,x,轴和,y,轴上，满足,F,x,合,0,，且,F,y,合,0.,二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向,.,三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向,.,多力平衡：若物体在,n,个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意,(,n,1),个力的合力与第,n,个力等大、反向,.,如果物体所受合力为零，那么物体在任一方向上所受的合力都为零,.,【牛刀小试,2,】,物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图,6,所示，其中,F,1,大小为,10 N,，方向水平向右，求,：,(1),若撤去力,F,1,，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向,；,答案,10 N,水平向左,解析,五个共点力平衡时合力为零，则其余四个力的合力与,F,1,等大、反向，故其余四个力的合力大小为,10 N,，方向水平向左,.,(2),若将,F,1,转过,90,，物体所受的合力大小,.,共点力平衡条件的应用,五,求解共点力平衡问题的一般步骤,(1),根据问题的要求，恰当地选取研究对象,.,(2),对研究对象进行受力分析，画出受力分析图,.,(3),通过平衡条件，找出各个力之间的关系，或由平衡条件列方程，即,F,x,合,0,，,F,y,合,0.,(4),联立方程求解，必要时对解进行讨论,.,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),【牛刀小试,3,】,(,多选,)(2019,玉门一中高一第一学期期中,),如图,7,所示，是一种测定风作用力的仪器的原理图，它能自动随着风的转向而转向，使风总从图示方向吹向小球,P,.,P,是质量为,m,的金属球，固定在一细长刚性金属丝下端，能绕悬挂点,O,在竖直平面内转动，无风时金属丝自然下垂，有风时金属丝将偏离竖直方向一定角度,，角,大小与风力,大小,有关，下列关于风力,F,、刚性金属丝拉力,F,T,与角度,的关系式正确的是,(,重力加速度为,g,),A.,F,mg,sin,B.,F,mg,tan,C.,F,T,mg,cos,图,7,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),解析,选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示,.,金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零,.,可用以下两种方法求解,.,解法一,力的合成,法,将风力,F,和拉力,F,T,合成如图乙所示，由平衡条件知,F,与,F,T,的合力与重力等大反向,，,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),解法二,正交分解法,以金属球的重心为坐标原点，取水平方向为,x,轴，竖直方向为,y,轴，建立直角坐标系，如图丙所示,.,由于,金属球处于平衡状态，故水平方向的,合力,F,x,合,和竖直方向的合力,F,y,合,都等于零，即,F,x,合,F,T,sin,F,0,F,y,合,F,T,cos,mg,0,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),方法归纳,物体在三个力或多个力作用下的平衡问题的解法,1.,力的合成法,一般用于受力个数为三个时,(1),确定要合成的两个力；,(2),根据平行四边形定则作出这两个力的合力；,(3),根据平衡条件确定两个力的合力与第三力的关系,(,等大反向,),；,(4),根据三角函数或勾股定理解三角形,.,2.,正交分解法,一般用于受力个数为三个或三个以上时,(1),建立直角坐标系；,(2),正交分解各力；,(3),沿坐标轴方向根据平衡条件列式求解,.,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),【牛刀小试,4,】,如图,8,所示，光滑半球形容器固定在水平面上，,O,为球心,.,一质量为,m,的小滑块，在水平力,F,的作用下静止于,P,点,.,设滑块所受支持力为,F,N,，,OP,与水平方向的夹角为,，重力加速度为,g,，下列关系正确的是,图,8,解析,对滑块受力分析如图所示，由平衡条件知，重力,mg,和推力,F,的合力与支持力,F,N,等大反向，,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),利用正交分解法分析多力平衡问题,六,1.,将各个力分解到,x,轴和,y,轴上，根据共点力平衡的条件列式,(,F,x,0,，,F,y,0),求解,.,2.,x,、,y,轴的选择原则：使尽可能多的力落在,x,、,y,轴上，需要分解的力尽可能少，被分解的力尽可能是已知力,.,3.,此方法多用于三个或三个以上共点力作用下的物体平衡，三个以上共点力平衡一般要采用正交分解法,.,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),【牛刀小试,5,】,(2019,华中师大一附中期中,),一质量,m,6 kg,的物块，置于水平地面上，物块与地面间的动摩擦因数为,，然后用两根绳,A,、,B,分别系在物块的两侧，如图,9,所示，,A,绳水平，,B,绳与水平地面成,37,角，已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，,g,取,10 m/s,2,.,图,9,解析,F,N,0,时，对物块受力分析如图甲，则水平方向：,F,T,A,F,T,B,cos 37,竖直方向：,F,T,B,sin 37,mg,联立解得：,F,T,A,80 N,，,F,T,B,100 N,.,(1),逐渐增大,B,绳的拉力，直到物块对地面的压力恰好为零，求此时,A,绳和,B,绳的拉力大小；,答案,80 N,100 N,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),(2),将,A,绳剪断，为了使物块沿水平地面做匀速直线运动，在不改变,B,绳方向的情况下，求,B,绳的拉力大小,.,解析,将,A,绳剪断，物块做匀速直线运动，受力分析如图乙，,则,水平方向：,F,T,B,cos 37,F,f,竖直方向：,F,N,mg,F,T,B,sin 37,且,F,f,F,N,代入数据解得,F,T,B,20 N,.,答案,20 N,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),【牛刀小试,6,】,如图,10,所示，物体的质量,m,4.4 kg,，用与竖直方向成,37,的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动,.,物体与墙壁间的动摩擦因数,0.5,，取重力加速度,g,10 N/kg,，求推力,F,的大小,.(sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),图,10,答案,88 N,或,40 N,3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),3.5,共点力的平衡,【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,29,张,PPT),解析,若物体向上做匀速直线运动，受力分析如图甲所示,.,F,cos,mg,F,f,F,sin,F,N,F,f,F,N,若物体向下做匀速