第3章第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡（課件）

為什么“平衡鳥”玩具能保持在指尖靜止呢？導(dǎo)入一下列各圖中物體的受力情況是怎樣的？哪些情況的受力屬于同一類？劃分的依據(jù)是什么？甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動(dòng)的箱子丙靜止的吊床丁靜止的秋千

共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上，或者它們的延長(zhǎng)線相交于同一點(diǎn)上，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。環(huán)節(jié)一：共點(diǎn)力和平行力甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動(dòng)的箱子丙靜止的吊床圖甲、乙、丙中的三個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣的？

平衡態(tài)：物體處于平衡狀態(tài)，即物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動(dòng)的箱子丙靜止的吊床由圖甲、乙、丙所示的三個(gè)情境，可以發(fā)現(xiàn)共點(diǎn)力作用下的物體并不是都處于平衡狀態(tài)。那么，物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件是什么？該如何探究？環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果用細(xì)線提起一瓶礦泉水，并讓礦泉水瓶靜止。礦泉水瓶受到幾個(gè)力的作用？它們是什么關(guān)系？初中把這種現(xiàn)象叫什么？你能用力的合成分析一下礦泉水瓶受到的合力嗎？

礦泉水瓶受到重力和拉力。這兩個(gè)力大小相等，方向相反，作用在一條直線上。初中把這種現(xiàn)象叫二力平衡。合力為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果用兩條互成角度的細(xì)線把礦泉水瓶提起并靜止。此時(shí)，礦泉水瓶受到幾個(gè)力的作用？它們是什么關(guān)系？你怎么證明這個(gè)關(guān)系？

礦泉水瓶受到三個(gè)力的作用。兩個(gè)拉力的合力應(yīng)該和礦泉水瓶的重力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這三個(gè)力的合力應(yīng)該為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件你能根據(jù)老師提供的帶有3個(gè)孔的透明塑料環(huán)狀圓片1個(gè)、棉線3條、彈簧測(cè)力計(jì)3個(gè)、白紙和木板等實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)嗎？

用彈簧測(cè)力計(jì)將塑料片保持在平衡狀態(tài)即靜止?fàn)顟B(tài)；然后，記錄這三個(gè)力的大小和方向；再利用平行四邊形定則求其中兩個(gè)力的合力，再和第三個(gè)力進(jìn)行比較。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出什么結(jié)論？

三個(gè)力使塑料片處于靜止時(shí)，兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等，方向相反，在同一條直線上。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果有四個(gè)力，它們使物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，這四個(gè)力是什么關(guān)系呢？

可以分別把兩個(gè)力求合力，再比較這兩個(gè)合力的關(guān)系。應(yīng)該也是相等的。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想？

可以利用力傳感器來(lái)測(cè)量拉塑料片的四個(gè)力，并用磁鐵讓力傳感器固定在黑板平面上。記錄數(shù)據(jù)，同時(shí)用手機(jī)拍照得到四個(gè)力的方向。把數(shù)據(jù)和圖片導(dǎo)入幾何畫板，得出兩個(gè)合力，并對(duì)這兩個(gè)合力進(jìn)行比較。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件可以得出什么結(jié)論？

經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在共點(diǎn)力作用下，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)的條件是合力為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件能不能說(shuō)在共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的條件是合力為0呢？

不能。平衡狀態(tài)還有勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件勻速拉動(dòng)固定了力傳感器的黑板，發(fā)現(xiàn)傳感器的數(shù)據(jù)沒(méi)變，方向也沒(méi)變。這說(shuō)明什么？

物體在勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，共點(diǎn)力的合力也為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件由以上的各個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以總結(jié)出什么結(jié)論？

物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡的條件是所受到的合力為0，即F合＝0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件

【例題1】

某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯（如圖所示），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？環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在例題1中，研究對(duì)象是誰(shuí)？研究對(duì)象做什么運(yùn)動(dòng)？研究對(duì)象受哪些力？滿足什么規(guī)律？規(guī)律和所求之間有什么聯(lián)系？以小孩為研究對(duì)象，小孩從上到下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到重力、支持力和摩擦力。支持力和摩擦力滿足Ff＝μFN。小孩處于平衡狀態(tài)，所受合力為0，可以根據(jù)平行四邊形定則找到這些力的關(guān)系。重力方向與支持力的延長(zhǎng)線方向之間的夾角和滑梯斜面與地面之間的夾角相等。這個(gè)角度可以利用滑梯的高度和水平跨度的三角函數(shù)表示出來(lái)，從而能夠計(jì)算出滑梯的高度。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在求解過(guò)程中，大家在求哪兩個(gè)力的合力時(shí)遇到了困難？有沒(méi)有更容易的處理方法呢？利用正交分解法處理問(wèn)題的步驟：

(1)建立xOy直角坐標(biāo)系。

(2)將不在坐標(biāo)軸上的力分解到坐標(biāo)軸上。

(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和。

(4)求共點(diǎn)力的合力。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(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。如圖所示，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？環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在例題2中，研究對(duì)象是誰(shuí)？為什么選其為研究對(duì)象？選擇O點(diǎn)作為研究對(duì)象是因?yàn)镺點(diǎn)其實(shí)是三個(gè)力的連接點(diǎn)，該點(diǎn)的平衡能反映出整個(gè)裝置的平衡。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用如圖所示，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？繩AB的拉力為30N。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用一個(gè)質(zhì)量為500kg的箱子，在