人教版高中物理必修一 （共點(diǎn)力的平衡）相互作用-力教學(xué)課件

3.5共點(diǎn)力的平衡高中物理必修第一冊

共點(diǎn)力的平衡平衡狀態(tài)：物體靜止或做勻速直線運(yùn)動。平衡條件：物體所受的合力為零，即F合=0。若采用正交分解法求平衡問題,則平衡條件是Fx=0，F(xiàn)y=0。常用推論①若物體受n個(gè)作用力而處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力與其余(n－1)個(gè)力的合力大小相等、方向相反。②若三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接組成一個(gè)封閉三角形。解題思路找對象：尋找研究對象。找受力：對研究對象進(jìn)行受力分析注意受力分析的順序：重力-彈力-摩擦力-其他力。找關(guān)系：根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)分析物體所受力與力的關(guān)系。找方法：確定合適的解題方法。解題方法合成法：兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向。分解法：把一個(gè)力進(jìn)行分解，它的分力與其他兩個(gè)力等大反向。三力平衡：共點(diǎn)力的平衡【例題1】某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯（圖甲），根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？分析將滑梯抽象為一個(gè)斜面的模型（圖乙），以正在勻速滑下的小孩為研究對象。小孩受到三個(gè)力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑動摩擦力Ff。當(dāng)這三個(gè)力的合力為0時(shí)，小孩能在滑板上獲得一定速度后勻速滑下，則斜面的高度即為所要求的滑梯的高度。共點(diǎn)力的平衡【例題2】生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？解用兩個(gè)力的合力和第三個(gè)力平衡的方法求解。如圖3.5-3，F(xiàn)4為F1和F2的合力，則F4與F3平衡，即F4＝F3＝G由圖可知則F2＝Gtanθ解題方法合成法：兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向。分解法：把一個(gè)力進(jìn)行分解，它的分力與其他兩個(gè)力等大反向。三力平衡：正交分解法：把力分解到互相垂直的方向上，再進(jìn)行合成。多力平衡：

共點(diǎn)力的平衡【例題2】生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？用正交分解的方法求解。如圖，以O(shè)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系。F2方向?yàn)閤軸正方向，向上為y軸正方向。F1在兩坐標(biāo)軸方向的分矢量分別為F1x和F1y。因x、y兩方向的合力都等于0，可列方程即由(1)(2)式解得共點(diǎn)力的平衡(2019·全國卷Ⅲ·16)用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示．兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車上，傾角分別為30°和60°.重力加速度為g.當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，圓筒對斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則(

)D共點(diǎn)力的平衡(2019·江蘇卷·2)如圖所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對氣球的作用力水平向右．細(xì)繩與豎直方向的夾角為α，繩的拉力為T，則風(fēng)對氣球作用力的大小為(

)C3.5共點(diǎn)力的平衡高中物理必修第一冊第三章相互作用——力3.5

共點(diǎn)力的平衡

目錄一、上節(jié)回溯三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識講解1．合力2．分力3．力的合成4．力的分解5．平行四邊形定則6．矢量和標(biāo)量一、上節(jié)回溯圖甲、乙、丙、丁分別畫出了重力為G的木棒在力F1

和F2的共同作用下處于平衡狀態(tài)的情況。這些力都位于同一平面內(nèi)。那么根據(jù)每幅圖中各個(gè)力的作用線的幾何關(guān)系，可以將四種情況分為幾類？哪些情況是一類？問題引入二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件上述問題，我們可以將四種情況分成兩類，一是共點(diǎn)力，二是平行力。丁圖可以很明顯看出來是三個(gè)力作用于同一點(diǎn)，甲圖三個(gè)力雖然不是作用于同一點(diǎn)，但是三個(gè)力的延長線交于一點(diǎn)，所以也是共點(diǎn)力。如果幾個(gè)力共同作用于同一點(diǎn)上，或者雖然不作用在同一點(diǎn)上，但它們的作用線交于一點(diǎn)，這樣的一組力，叫作共點(diǎn)力。共點(diǎn)力二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件除了共點(diǎn)力，還有一部分力作用線是平行的，如圖乙和圖丙。即作用線平行的力，叫作平行力，也叫作非共點(diǎn)力。平行力二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件定義：物體保持靜止或是勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，即是平衡狀態(tài)。特征：靜止?fàn)顟B(tài)特征，v＝0，a＝0，二者缺一不可。勻速直線運(yùn)動特征，v

≠0，a＝0。物理學(xué)中有時(shí)也出現(xiàn)“緩慢移動”，也說明物體處于平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)思考：二力平衡的條件是什么？多個(gè)力為一組的共點(diǎn)力平衡的條件又是是什么？二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件平衡條件如果一個(gè)物體只受到兩個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，那么這兩個(gè)力等大、反向、共線。即初中學(xué)過的二力平衡。如果一個(gè)物體只受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，那么其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力等大、反向、共線。如果一個(gè)物體只受到多個(gè)共點(diǎn)力的作用而處于平衡狀態(tài)，那么其中一個(gè)力與其他所有的力的合力等大、反向、共線。FfmgFN因此，在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0。二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件例1：某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯(圖3.5-1甲)，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？真實(shí)情境抽象簡化θ理想模型抓住關(guān)鍵主要因素忽略次要因素FfmgFN圖3.5-1二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用分析將滑梯抽象為一個(gè)斜面模型（圖3.5-1

乙），以正在勻速滑下的小孩作為研究對象。小孩受到三個(gè)力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑動摩擦力Ff。當(dāng)這三個(gè)力的合力為0時(shí)，小孩能在獲得一定的速度后勻速滑下，則斜面的高度即為所需求的滑梯高度。θFfGFNxyABCF2F1θ圖

3.5-1乙解：在圖3.5-1中，沿平行和垂直于斜面兩個(gè)方向建立直角坐標(biāo)系。把重力G沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向分解為F1和F2，這樣的分解稱為正交分解。二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用受力分析

v明確研究對象按照順序進(jìn)行受力分析（并畫示意圖）重力彈力摩擦力其他力……

結(jié)合研究對象的運(yùn)動情況檢驗(yàn)受力分析正交分解，利用平衡條件列方程求解

NGf靜G∥G⊥NGf動二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用例題2：

生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖

3.5-2，懸吊重物的細(xì)繩，其

O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO

段和豎直方向成θ

角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO

和水平繩BO

所受的拉力各等于多少?GBAOθ圖

3.5-2避免錯誤方法老師應(yīng)該規(guī)范演示畫圖的程序思考：為什么這種受力分析畫圖是錯誤的？二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用本題的研究對象是誰？畫圖的行為順序？是哪三個(gè)力滿足平衡條件？為何F3＝G？兩種解決的辦法？請仔細(xì)閱讀74頁“分析”，回答下列問題：二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用利用共點(diǎn)力平衡解題思路共點(diǎn)力的平衡力的合成和分解受力分析力的特點(diǎn)二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問題

我們把兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體，由于某種相互作用而組合在一起成為一個(gè)整體，稱之為連接體。作為連接體，一個(gè)重要標(biāo)志就是“兩個(gè)物體之間有相互作用”，這個(gè)相互作用也被稱之為內(nèi)力（可以是相互作用的彈力，也可以相互作用的摩擦力等）。這兩個(gè)物體以外的其他物體施加的力就稱之為外力。解決連接體問題的有效方法：整體法：將研究對象作為一個(gè)整體進(jìn)行分析；隔離法：將單個(gè)物體作為研究對象與周圍物體分隔開來進(jìn)行分析。二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問題例題1：如圖所示，在兩塊相同的豎直木板間，有質(zhì)量均為m的四塊相同的磚，用兩個(gè)大小均為F的水平力壓木板，使磚靜止不動，則左邊木板對第一塊磚，第二塊磚對第三塊磚的摩擦力分別為（）

A．4

mg、2mg

B．2mg、0

C．2mg、mg

D．4mg、mg4123FF二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問題整體法2mg隔離法對四個(gè)物體整體：2f1＝4mg①對1、2兩個(gè)物體：f1＋f2＝2mg②關(guān)鍵：平衡態(tài)聯(lián)立解得：f1＝2mgf2＝04123FFf14mgf11f1f22豎直方向小結(jié)：先整體，求外力再隔離，求內(nèi)力二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動態(tài)平衡問題

物體所受的一部分力的大小和方向是動態(tài)變化的，但變化過程中的每一個(gè)定態(tài)均可視為平衡狀態(tài)。有些題目中常出現(xiàn)“緩慢”一詞，則物體處于動態(tài)平衡狀態(tài)。二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動態(tài)平衡問題例題2：如圖所示，粗糙木板AB的B端用鉸鏈固定在水平地面上，木板上放一質(zhì)量為m的物體。當(dāng)木板以鉸鏈為軸逆時(shí)針由水平轉(zhuǎn)到豎直位置的過程中，物體受到的摩擦力的大小（

）A．始終增大B．始終減小C．先減小后增大D．先增大后減小FmθBA二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動態(tài)平衡問題FmθBANfθmgmgcosθmgsinθm靜止在木板上時(shí)：f靜＝

mgsinθ,隨θ增大，f靜增大m沿木板下滑時(shí)：f滑＝

μN(yùn)＝

μmgcosθ

隨θ增大，f滑減小二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動態(tài)平衡問題處理動態(tài)平衡問題常用的方法：解析法、圖解法圖解法對研究對象初始狀態(tài)進(jìn)行受力分析，作出受力圖根據(jù)平衡條件畫出平行四邊形根據(jù)已知量的變化情況，畫出平行四邊形的邊角變化確定未知量大小和方向解析法選某一狀態(tài)對物體進(jìn)行受力分析將物體受的力合成或分解列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達(dá)式根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況二、知識講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用1．共點(diǎn)力2．平行力3．平衡狀態(tài)4．靜止?fàn)顟B(tài)5．平衡條件三、小結(jié)處理方法適用條件合成法將三個(gè)力中的任意兩個(gè)力合成，則其合力必與第三個(gè)力平衡，即三力平衡問題轉(zhuǎn)化為二力平衡問題三力平衡問題作用效果分解法將其中一個(gè)力按力的效果分解，即三力平衡問題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向上的二力平衡問題力的三角形法將力的矢量圖平移，使三力首尾依次相接組成一個(gè)矢量三角形，利用數(shù)學(xué)知識求解正交分解法多共點(diǎn)力平衡問題6．靜態(tài)平衡問題處理方法：三、小結(jié)四、練習(xí)1．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（圖3.5-6）足球的質(zhì)量為m，懸繩與墻壁的夾角為α，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)。求懸繩對足球的拉力和墻壁對足球的支持力。

圖

3.5-6αF2F1GF

2．如圖3.5-7，物體所受重力為40N，用細(xì)繩

OC懸于O

點(diǎn)，繩OC