2022版新教材高中物理4.3共點(diǎn)力的平衡課件魯科版必修1

第3節(jié)共點(diǎn)力的平衡一、物體的平衡狀態(tài)1.以下物體處于平衡狀態(tài)的是___________

①物體m置于木板上，緩緩抬高木板的過程中，物體相對(duì)于木板一直靜止①②③②靜止在斜面上的木塊③做勻速直線運(yùn)動(dòng)的汽車2.平衡狀態(tài)：物體_____或做_____________時(shí)所處的狀態(tài)。靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)二、共點(diǎn)力的平衡條件1.要使物體保持平衡狀態(tài)必須滿足_________，即__________，__________。

2.(1)物體受兩個(gè)力時(shí)，這兩個(gè)力的關(guān)系是___________(選填“大小相等〞或“等大反向〞)，即合力為零。

F合=0Fx合=0Fy合=0等大反向(2)物體受三個(gè)力時(shí)，這三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力_____________(選填“大小相等〞或“等大反向〞)，即合力為_______。

等大反向零一共點(diǎn)力的平衡條件1.兩種平衡情形：(1)物體在共點(diǎn)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)。(2)物體在共點(diǎn)力的作用下處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。2.兩種平衡條件的表達(dá)式：(1)F合=0。(2)Fx合=0且Fy合=0，其中Fx合與Fy合分別是將所受的力進(jìn)展正交分解后，物體在x軸和y軸方向上所受的合力。3.共點(diǎn)力的平衡條件得出的三個(gè)結(jié)論：(1)二力作用：二力等大，反向，是一對(duì)平衡力。(2)三力作用：任兩力的合力與第三個(gè)力等大、反向。(3)n力作用：任一個(gè)力與其他所有力的合力等大、反向?！舅伎肌び懻摗考僭O(shè)火車處于平衡狀態(tài)，火車處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？ (物理觀念)提示：火車所受合力為零，可能處于靜止?fàn)顟B(tài)，也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。【典例示范】如下圖，小球的重力為12N，繩子OA與水平方向的角度為37°，OB水平。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(1)求繩子OA受到的拉力。(2)求繩子OB受到的拉力?！窘馕觥坑深}知，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，將繩子OC對(duì)結(jié)點(diǎn)的拉力進(jìn)展分解，作出力的分解圖，由幾何知識(shí)求出OA繩和OB繩的拉力。以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，分析受力情況，OC繩對(duì)O點(diǎn)的拉力大小等于重力G，即FOC=G按照效果將OC繩的拉力進(jìn)展分解，如圖，由幾何關(guān)系得：FOA==20NFOB=Gcot37°=12×N=16N答案：(1)20N

(2)16N【素養(yǎng)訓(xùn)練】1.物體在斜面上勻速下滑，如下圖的四個(gè)受力示意圖中正確的選項(xiàng)是 ()【解析】選B。由于物體在斜面上勻速下滑，故物體受到重力、支持力、摩擦力三個(gè)力的作用，摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，支持力垂直于斜面向上，故物體受力示意圖如圖，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤，應(yīng)選B。2.〔2021·全國(guó)卷Ⅱ〕物塊在輕繩的拉動(dòng)下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度取10m/s2。假設(shè)輕繩能承受的最大張力為1500N，那么物塊的質(zhì)量最大為〔〕A.150kg B.100kgC.200kg D.200kg【解析】選A。對(duì)物塊受力分析如下圖，由平衡條件得，沿斜面方向F-mgsin30°-Ff=0，沿垂直斜面方向FN-mgcos30°=0，又Ff=μFN,聯(lián)立方程解得m=150kg。故A正確，B、C、D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.如下圖，三條輕繩結(jié)于O點(diǎn)，系在豎直墻上的OA繩與墻成30°角，一輕彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)輕繩，彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為3N，求OA繩的拉力和重物的質(zhì)量。(g取10m/s2)【解析】對(duì)O點(diǎn)受力分析如下圖，水平繩拉力F與OA繩拉力FOA的合力與重力大小相等，方向相反

OA繩的拉力FOA==6N重物重力G=N重物的質(zhì)量m=答案：6N

kg2.如下圖，某裝卸工人推著質(zhì)量為m的木箱在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)，木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，該工人推力與水平面間夾角為α，求工人推力的大小。(重力加速度為g)【解析】以木箱為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)展受力分析，如下圖，建立平面直角坐標(biāo)系，且將F進(jìn)展正交分解，在水平方向和豎直方向由平衡條件列方程如下：

由②③得f=μ(mg+Fsinα)，代入①，所以答案：

二共點(diǎn)力作用下物體平衡問題的求解方法方法應(yīng)用規(guī)律適用類型合成法平行四邊形定則三力平衡，且有兩個(gè)力垂直，合力與第三個(gè)力大小相等，方向相反圖解法平行四邊形定則動(dòng)態(tài)平衡問題，適用于定性分析的問題方法應(yīng)用規(guī)律適用類型正交分解法平行四邊形定則多力且方向已知，建立坐標(biāo)系，利用Fx=0，F(xiàn)y=0求解相似三角形法平行四邊形定則非直角三角形中邊長(zhǎng)與力成比例關(guān)系的題目

【思考·討論】在光滑墻壁上用網(wǎng)兜把足球掛在A點(diǎn)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B。足球的質(zhì)量為m，懸繩與墻壁的夾角為α，網(wǎng)兜質(zhì)量不計(jì)，重力加速度為g，如何求出懸繩對(duì)足球的拉力大??？

(物理觀念)提示：作出足球的受力示意圖，運(yùn)用解析法得懸繩對(duì)球的拉力F=【典例示范】如下圖，一輕質(zhì)三角形框架B處懸掛一定滑輪(質(zhì)量可忽略不計(jì))。一體重為500N的人通過跨定滑輪的輕繩勻速提起一重為300N的物體。 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)(1)此時(shí)地面對(duì)人的支持力是多大？(2)斜桿BC、橫桿AB所受的力各是多大？【解析】(1)人通過一個(gè)定滑輪拉動(dòng)重物，人給重物300N的力，物體間力的作用是相互的，所以重物對(duì)人的豎直向上的拉力也是300N，人拉重物時(shí)，人處于靜止?fàn)顟B(tài)，人受到豎直向下的重力G人、豎直向上的支持力F支、豎直向上的拉力FT作用，這三個(gè)力是平衡力，所以，G人=FT+F支，所以F支=G人-FT=500N-300N=200N；(2)B點(diǎn)受到繩向下的拉力F=2FT=600N，依據(jù)作用效果進(jìn)展分解如下圖：那么由圖解得：FBC==400N，F(xiàn)AB=Ftan30°=200N。答案：(1)200N

(2)400N

200N【規(guī)律方法】求解共點(diǎn)力平衡的一般步驟(1)選取研究對(duì)象。(2)將研究對(duì)象隔離出來，分析物體的受力情況并畫受力示意圖。(3)根據(jù)物體的受力特點(diǎn)選取適當(dāng)?shù)姆椒?，一般采用正交分解法?4)列方程求解，并檢查答案是否完整、合理?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】1.如下圖，輕繩AB的A端連接在墻上，B端連接在輕桿上，輕桿BC的C端用鉸鏈連接在墻上，B端掛一重為G=100N的物體。AB=2.7m，AC=1.8m，BC=3.6m，那么輕繩AB和輕桿BC上的力各是 ()A.200N，150NB.150N，200NC.150N，100N D.100N，150N【解析】選B。對(duì)B點(diǎn)受力分析如圖：根據(jù)相似三角形可得：解得F=200N，T=150N，應(yīng)選B。2.(多項(xiàng)選擇)如下圖，輕繩AO與豎直方向成一角度，輕繩BO水平。豎直輕繩CO系住一物體使其處于平衡狀態(tài)，當(dāng)繩子的懸點(diǎn)A緩慢向右移動(dòng)時(shí)，BO始終保持水平，在AO到達(dá)豎直方向前，關(guān)于繩子AO和BO的拉力，下列說法中正確的選項(xiàng)是 ()A.繩AO的拉力一直在增大B.繩BO的拉力一直在減小C.繩BO的拉力先增大后減小D.繩AO的拉力一直在減小【解析】選B、D。對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析，受重力mg、拉力FB和FA，將三個(gè)力首尾相連，構(gòu)成矢量三角形，如圖作出AO繩在三個(gè)不同位置力的合成圖(1→2→3)；從圖可以看出，輕繩AO與豎直方向夾角逐漸變小的過程中，繩AO的拉力FA一直減小，繩BO的拉力FB也一直減小，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。應(yīng)選B、D。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.物體A在水平力F=400N的作用下，沿傾角θ=53°的斜面勻速下滑，如下圖。物體A受的重力G=400N，求斜面對(duì)物體A的支持力和A與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。，cos53°=0.6)【解析】對(duì)A進(jìn)展受力分析如圖，A受到重力G，水平作用力F，支持力N，摩擦力f，共四個(gè)力作用，在沿斜面方向上：Gsin53°=μN(yùn)+Fcos53°，在垂直斜面方向上：N=Gcos53°+Fsin53°聯(lián)立可得N=560N，μ=答案：560N2.如下圖，質(zhì)量為30kg的小孩坐在質(zhì)量為10kg的雪橇上，大人用與水平方向成37°斜向上的大小為100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做勻速直線運(yùn)