【教科版】高中物理必修一：41《共点力作用下物体的平衡》课件

第四章 物体的平衡4 .1 共点力作用下物体的平衡高中物理必修一教科版 目标定位共点力作用下物体的平衡知道物体的平衡状态.掌握共点力作用下的物体的平衡条件. 会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题 123 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 预习导学静止 匀速直线运动 一、共点力作用下物体的平衡状态 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 共点力作用下物体的平衡 二、共点力作用下物体的平衡条件 1.作用在物体上的力 2. 0 零 3.正交分解 Fx合0，Fy合0 想一想：处于平衡状态的物体的加速度和所受合外力具有什么特点？ 答案：处于平衡状态的物体速度不发生变化(v0或v常数)，加速度为0；因为a0，根据牛顿第二定律知，F 合0 课堂讲义一、共点力及其平衡 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 1平衡状态：物体在力的作用下保持静止或匀速直 线运动的状态，我们说这个物体处于“平衡状态” .2平衡条件：合外力等于0，即F合0. 3推论 (1)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，是一对平衡力 (2)若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 (3)若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中 任意(n1)个力的合力必定与第n个力等大、反向 一、共点力及其平衡(4) 三个分力的合力大小范围的确定 最大值：当三个力同向时，合力F最大， FmaxF1F2F3.最小值：a.若其中两个较小分力之和(F1F2)大于等 于第三个分力F3时，合力的最小值为零,即Fmin0；b.若其中两个较小分力之和(F1F2)F3时， 合力的最小值FminF3(F1F2)合力的取值范围F minFFmax. 共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例1 下列物体中处于平衡状态的是()A静止在粗糙斜面上的 物体B沿光滑斜面下滑的物 体C在平直路面上匀速行 驶的汽车D做自由落体运动的物 体在刚开始下落的一 瞬间 合力为零，处于匀速直线或静止状态 F合mgsin只受重力作用，合力不为零AC 共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例2 已知一个物体受到100个力的作用处于静止状态，现把其中一个大小为8 N的力转过90，其余的力不变，求此时物体的合力。 合力为零解析 与其余99个力的合力大小相等，方向相反 8 N F998 N8 N F合2 28 8 N 8 2NF 合共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例3 物体在下列几组共点力作用下可能处于平衡状态的一组是（ ）A3 N、4 N、5 N B3 N、5 N、9 NC4 N、6 N、11 N D5 N、6 N、12 N 合力为零0NF合12NA 2NF合17N1NF合21N1NF合23N共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 1如果三个共点力作用下物体处于平衡状态，则这 三个力的任意两个力的合力一定与第三个力大小 相等，方向相反，且作用在一条直线上这样三 个力的大小可构成三角形三边的关系 二、利用直角三角形法解平衡问题2如果作出的是直角三角形，可用解直角三解形 的知识求解，如三角函数、勾股定理等 共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例4 如图所示，用不可伸长的轻绳AC和BC吊起一质量不计的沙袋，绳AC和BC与天花板的夹角分别为60和30.现缓慢往沙袋中注入沙子重力加速度g取10 m/s2.(1)当注入沙袋中沙子的质量m10 kg时，求绳AC和BC上的拉力大小TAC和TBC；(2)若AC能承受的最大拉力为150 N，BC能承受的最大拉力为100 N，为使绳子不断裂，求注入沙袋中沙子质量的最大值M. 解析取沙袋受力分析 GTBC TAC30 ACBC 86.5 N3= 52 2 N2 0 T GGT 共点力作用下物体的平衡 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例4 如图所示，用不可伸长的轻绳AC和BC吊起一质量不计的沙袋，绳AC和BC与天花板的夹角分别为60和30.现缓慢往沙袋中注入沙子重力加速度g取10 m/s2.(1)当注入沙袋中沙子的质量m10 kg时，求绳AC和BC上的拉力大小TAC和TBC；(2)若AC能承受的最大拉力为150 N，BC能承受的最大拉力为100 N，为使绳子不断裂，求注入沙袋中沙子质量的最大值M. GTBC TAC30AC BC = 3TT（ 2） 共点力作用下物体的平衡AC更容易被拉断 ACmax 3= =150 N2=10 3kg=17.3kgT MgM 借题发挥 ：“C”点受力平衡也可采用正交分解的方法，但一般来讲三力平衡的问题用合成法或分解法，三力以上平衡问题采用正交分解法 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 1当物体受到多个共点力(在同一平面内)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(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)，然 后根据Fx合0，Fy合0列式求解 三、正交分解法在共点力平衡问题中的应用 2运用共点力平衡条件解题的步骤 (1)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 (3)对研究对象所受的力进行处理，或合成或 分解或正交分解 共点力作用下物体的平衡 N=5 3N=1NfFF 垂 直 于 斜 面 向 上沿 斜 面 向 下 ， 课堂讲义 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 例5 如图所示，与水平面夹角为30的固定斜面上有一质量m1.0 kg的物体细绳的一端通过摩擦不计的定滑轮与固定的弹簧秤相连物体静止在斜面上，弹簧秤的示数为6.0 N求物体受到的摩擦力和支持力(取g10 m/s2) 解析对物体： 30 fmg F Tsin 在垂直斜面方向： N 30F mgcos 共点力作用下物体的平衡mg T FN f 沿斜面向下方向： 对点练习共点力作用下物体的平衡 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 1关于物体的平衡，下列说法正确的是()A如果物体所受合力等于零，则一定处于静止状态B如果物体所受合力等于零，则一定处于匀速直线运动状态C只要物体速度等于零，物体就处于平衡状态D如果物体受到共点力作用而处于平衡状态，则合外力一定为零 可能处于匀速直线运动状态共点力作用下物体的平衡可能处于静止状态要速度保持为零，才为平衡状态合力一定为零D 对点练习 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 共点力作用下物体的平衡2某同学为体验所学知识，做了如图所示的实验.他让铅笔保持水平，铅笔尖B顶在手心，手掌保持竖直，用细线OA的A端系在手指头上，另一端O与铅笔头相连并打结，用细线OC的O端与铅笔头相连并打结，C端连接一钩码.两细线与铅笔都处于同一竖直平面上，A、B在同一竖直线上，整个装置都处于静止状态已知AO20 cm，BO16 cm，忽略细线和铅笔的质量，钩码质量m90 g，g10 m/s2.则铅笔尖对手心的压力大小是() A0.9 N B1.2 N C1.6 N D2.0 N 利用直角三角形法解平衡问题解析对结点受力分析GT F结合几何知识 16 4,costan 20 5mgF tan37 1.2NmgF B 对点练习 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 3一个与竖直方向间夹角30的斜向推力F能使一块重G100 N的物体贴着光滑的竖直墙面匀速上行，则推力F大小为多大？此时墙受到的压力N大小为多大？ 利用正交分解法求解平衡问题 水平方向： FN Fsin300 竖直方向： Fcos30G0 联立得F115.5 N，FN57.7 N 共点力作用下物体的平衡解析对物体受力分析 G FNF由牛顿第三定律知墙受到的压力大小是NF N57.7 N 对点练习 目标定位预习导学课堂讲义对点练习 4如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下，沿水平天花板向右做匀速直线运动力F与水平方向夹角为，重力加速度为g.则物体与天花板间的动摩擦因数_. 利用正交分解法求解平衡问题 水平方向： Fcos f0 竖直方向： Fsin FNmg0 又fFN = Fcos Fsin mg 共点力作用下物体的平衡解析对物体受力分析 G FFNf