【高中物理】共點力的平衡同步教學課件 2023-2024學年高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊

空中芭蕾平衡的藝術疊石頭的最高境界§3.5共點力的平衡

作用在物體的同一點，或作用線相交于一點的幾個力稱為共點力。一.共點力限速40km/sGF2F1F1F2F3FfNG為了明確表示物體所受的共點力，在作示意圖時，可以把這些力的作用點畫到它們作用線的公共交點上。在不考慮物體轉(zhuǎn)動的情況下，物體可以當作質(zhì)點看待，所以力的作用點都可以畫在受力物體的重心上。平衡狀態(tài)的運動學特征：v恒=0或v不變，即：a=0注意：保持靜止和瞬時速度為0不同平衡狀態(tài)—物體處于靜止或者勻速直線運動的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。二力平衡：二力等大，反向，共線三力平衡：任兩力的合力與第三個力等大，反向共線。n力平衡：任一個力與其他所有力的合力等大、反向共線。物體保持平衡。如果撤去力F1，其余力不變，剩余力的合力？T1T2T3共點力的平衡條件F合=0（任意方向）三力平衡合成法注意事項1原理任意兩力的合力和剩下力等大反向2先選定要合成的兩個力3再將剩下的力直接反向延長4最后做平行四邊形5研究平行四邊形中的一個三角形，找出三力大小關系平衡問題：選擇對象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解正交分解1先受力分析2建系：確定分解方向3在草稿紙上將不在軸上的力往兩個軸上做垂線分解并求解（為避免箭頭太多混淆，草稿紙上分解后用點標記）4在答題卡上寫由平衡條件得然后直接列出xy兩個方向的平衡方程（不要單獨列式求某一個力的分力大?。?聯(lián)立解方程

計算格式標黃部分畫圖技巧

先定住大小方向確定的力

未知力不著急標箭頭計算格式

只畫受力圖，由幾何知識得+A對B的壓力？？T1T2T3平衡問題：選擇對象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解已知球靜止，球重力G，角度θ，求CB,CA繩子拉力大小合成法：畫平四，解三角對球：繩子拉力T3=G對結(jié)點C：受力如圖，由幾何知識得BC繩子拉力T1=T3/cosθ?T1=G/cosθAC繩子拉力T2=T3tanθ?T2=G/cosθ1不是繩子多長力多大！2先定住大小方向確定的力T33未知力不著急標箭頭正交分解法：建系→分解→列式對球：繩子拉力T3=G①

對結(jié)點C：受力如圖，由平衡條件得水平：T1sinθ=T2②豎直：T1cosθ=T3③聯(lián)立①②③得BC拉力T1=AC拉力T2=三個力優(yōu)先使用合成法！練：例1分別沿著三個方向合成標角度平衡問題：選擇對象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解易錯點：注意對象，作用力反作用力通過牛頓第三定律過度。1分二級結(jié)論快速做題：兩大小相等的力的合力在角平分線，大小F=F1cosθ/2輕繩AD跨過固定的水平輕桿BC，掛住一個質(zhì)量為M=1kg的物體,∠ACB=30°,g=10m/s2繩對C的壓力是對物塊：繩子拉力T=Mg=10N①對

繩上和C的

接觸點：受力如圖，由幾何知識得C對繩支持力N=2Tcos60°

②由牛頓第三定律得繩對C的壓力N’=N③聯(lián)立①②③得N’=10N活結(jié)：一根繩子上的力是相等的，繞過光滑滑輪，圓環(huán)等物定桿：力不一定沿著桿方向，被固定住，插在墻中，不可自由轉(zhuǎn)動桿繩模型平衡問題：選擇對象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解水平輕桿HG一端用鉸鏈固定,另一端G通過輕細繩EG拉住,∠AGB=30°,桿的G點用輕細繩GK拉住一個質(zhì)量為G=10N的物體,求桿的力大小死結(jié)：繩子上的力不一定相等直接給，或結(jié)合結(jié)論判斷動桿：力沿桿方向，鉸鏈相連，桿繞一端可轉(zhuǎn)動桿繩模型平衡問題：選擇對象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解活結(jié)：一根繩子上的力是相等的，繞過光滑滑輪，圓環(huán)等物死結(jié)：繩子上的力不一定相等直接給，或結(jié)合結(jié)論判斷動桿：力沿桿方向，鉸鏈相連，桿繞一端可轉(zhuǎn)動定桿：力不一定沿著桿方向，被固定住，插在墻中，不可自由轉(zhuǎn)動活結(jié)定桿死結(jié)動桿思考：甲圖桿BC換成動桿，還能否在圖示位置平衡？如不能，對桿有何要求？GfNFxFyyxFfxyNGFyFx解:由平衡條件得:沿x軸:f=Fcosθ①沿y軸:mg=N+Fsinθ②因f=μN③解:由平衡條件得:沿x軸:f=Fcosθ①沿y軸:N=mg+Fsinθ②因f=μN③練1.物體m,動摩擦因數(shù)μ,θ已知，勻速；求F練2.拖把m，動摩擦因數(shù)μ，θ已知，勻速；求F四力多力平衡正交分解1建系2分解3兩方向列平衡考試時只畫受力圖即可F增大，N?f?θ針對訓練3.重力為G的小船用繩牽引，設水對船的阻力恒為f，小船勻速靠岸。當繩與水平方向夾角α時求船受繩子的拉力及船受的浮力。GNfθGcosθ=G1G2=Gsinθ解:由平衡條件得,垂直斜面：支持力N=Gcosθ沿斜面

：

摩擦力f=Gsinθ因f=μN聯(lián)立得μ=f/N=tanθ力的分解法【斜面模型】已知物體重力G,斜面傾角為θ時,它能沿斜面勻速下滑,求物體和斜之間的動摩擦因數(shù).思考：1物體靜止在斜面上摩擦力大小？2物塊恰好靜止在斜面滿足什么條件？

3想要物體開始滑動需要滿足什么關系？f靜=G2=Gsinθf靜max=G2

?μ=tanθf靜max＜G2

?μ＜tanθ【斜面模型】總結(jié)μ反應了斜面粗糙程度μ＞tanθ物體可以靜止在斜面上μ=tanθ物體剛好靜止在斜面上，也可勻速下滑μ＜tanθ物體無法靜止在斜面上，此時不處于平衡態(tài)受力分析1明確研究對象

受力少的整體?隔離?2按順序分析其他物體對研究對象的力①已知力②非接觸力③接觸力彈力順時針繞一圈看幾個接觸面/點④3列式

三力平衡-合成法/正交分解

四力多力平衡-正交分解方向大小壓支N垂直于接觸面結(jié)合狀態(tài)繩子T只能拉結(jié)合狀態(tài)-一根繩子拉力相等-活結(jié)（繞過輪/環(huán)）桿動桿（鉸鏈）沿桿，定桿看狀態(tài)結(jié)合狀態(tài)彈簧可拉可推，兩方向F=kx或

結(jié)合狀態(tài)摩擦力判類型相對運動相對靜止滑動摩擦靜摩擦方向：和相對運動方向相反大小：f=μNN結(jié)合狀態(tài)找大小大小方向：狀態(tài)法

最大fm=μN臨界態(tài)技巧優(yōu)先關注物體運動狀態(tài)

保持靜止/緩慢移動=平衡=合外力為0=加速度為0N≠0μ≠0

F

F已知木塊質(zhì)量m,在F的作用下靜止，斜面傾角度

，物體與斜面的動摩擦因數(shù)為μ,求推力的范圍。（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）多力平衡的處理----正交分解當μ≥tanα當μ＜tanαFmin=0此時摩擦力向上f=mgsinαFmax=mgsinα+μmgcosα摩擦力向下f=μmgcosαFmin=mgsinα-μmgcosα

此時摩擦力向上f=μmgcosαFmax=mgsinα+μmgcosα摩擦力向下f=μmgcosα若F水平呢再次注意N的大小有無和f靜的大小有無方向結(jié)合狀態(tài)分析，按需分配物體打滑的臨界f靜=f動=μNN看狀態(tài)長直木板的上表面的一端放有一鐵塊，木板由水平位置緩緩向上轉(zhuǎn)動(即圖中α角變大)，另一端不動，則鐵塊受到的摩擦力f隨α角的變化曲線圖像可能正確的是(設最大