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

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(shí)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(huà)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(wèn)題引入二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件上述問(wèn)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(lái)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(zhǎng)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(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)特征，v

≠0，a＝0。物理學(xué)中有時(shí)也出現(xiàn)“緩慢移動(dòng)”，也說(shuō)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(shí)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(guò)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(shí)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(dòng)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(jiǎn)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(shí)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(duì)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(dòng)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用受力分析

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

結(jié)合研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)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(dòng)二、知識(shí)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(lái)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(cuò)誤方法老師應(yīng)該規(guī)范演示畫(huà)圖的程序思考：為什么這種受力分析畫(huà)圖是錯(cuò)誤的？二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用本題的研究對(duì)象是誰(shuí)？畫(huà)圖的行為順序？是哪三個(gè)力滿足平衡條件？為何F3＝G？?jī)煞N解決的辦法？請(qǐng)仔細(xì)閱讀74頁(yè)“分析”，回答下列問(wèn)題：二、知識(shí)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問(wèn)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(wèn)題的有效方法：整體法：將研究對(duì)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(duì)象與周圍物體分隔開(kāi)來(lái)進(jìn)行分析。二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問(wèn)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(dòng)，則左邊木板對(duì)第一塊磚，第二塊磚對(duì)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用連接體問(wèn)題整體法2mg隔離法對(duì)四個(gè)物體整體：2f1＝4mg①對(duì)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題

物體所受的一部分力的大小和方向是動(dòng)態(tài)變化的，但變化過(guò)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(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。二、知識(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)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(guò)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)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(shí)講解——共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題處理動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題常用的方法：解析法、圖解法圖解法對(duì)研究對(duì)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(huà)出平行四邊形根據(jù)已知量的變化情況，畫(huà)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(duì)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(lái)確定未知量的變化情況二、知識(shí)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為二力平衡問(wèn)題三力平衡問(wèn)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向上的二力平衡問(wèn)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(shí)求解正交分解法多共點(diǎn)力平衡問(wèn)題6．靜態(tài)平衡問(wèn)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(duì)足球的拉力和墻壁對(duì)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所能承受的最大拉力為50N?，F(xiàn)用細(xì)繩AB綁住繩OC的A點(diǎn)，再用緩慢增大的水平力牽引A點(diǎn)，當(dāng)OA段剛被拉斷時(shí)，繩AB的拉力為多少？OABACF2F1F3FOxy四、練習(xí)3．一臺(tái)空調(diào)外機(jī)用兩個(gè)三角形支架固定在外墻（圖3-6），空調(diào)外機(jī)的重心恰好在支架橫梁和斜梁的連接點(diǎn)O的上方，重力大小為200N。橫梁AO水平，斜梁BO跟橫梁的夾角為37°，sin37°＝0.6。（1）橫梁對(duì)O點(diǎn)的拉力沿OA方向，斜梁對(duì)O點(diǎn)的壓力沿BO方向，這兩個(gè)力各有多大？（2）如果把斜梁加長(zhǎng)一點(diǎn)，仍保持連接點(diǎn)O的位置不變，橫梁仍然水平，這時(shí)橫梁和斜梁對(duì)O點(diǎn)的作用力大小如何變化？圖

3-6四、練習(xí)

OBAFAFBFNF′N37°37°四、練習(xí)答：（