3.5共點(diǎn)力的平衡課件高一上學(xué)期物理人教版

3.5共點(diǎn)力的平衡

新課引入平衡是一種美問題圖甲、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)。根據(jù)每幅圖中各個(gè)力作用線的幾何關(guān)系，可以把上述四種情況的受力分成兩類，你認(rèn)為哪些情況屬于同一類？你是根據(jù)什么來劃分的？幾個(gè)力作用于同一點(diǎn)幾個(gè)力的作用線交于同一點(diǎn)幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。乙、丙非共點(diǎn)力新課講解如果物體在兩個(gè)力作用下保持平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力什么關(guān)系？?jī)蓚€(gè)力的合力為零；如圖，如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下保持平衡狀態(tài)，這三個(gè)力什么關(guān)系？其中兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向，三個(gè)力的合力為零。新課講解靜止的書靜止的電燈隨傳送帶勻速運(yùn)送的物體沿直線公路勻速前進(jìn)的汽車

請(qǐng)?jiān)谙聢D中畫出各物體受力的示意圖，并分析它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有什么共同點(diǎn)？平衡狀態(tài)共點(diǎn)力的平衡條件靜止的書二力平衡平衡條件：作用在書上的兩個(gè)力，大小相等、方向相反，并且在同一條直線上。FN=G即

F合=0GFN

F

F：傳送帶對(duì)物體的作用力力的合成平衡條件：合力為0三力平衡二力平衡等效三力平衡共點(diǎn)力的平衡條件思考：若是四個(gè)共點(diǎn)力、五個(gè)共點(diǎn)力……其平衡條件又是怎樣的呢？F1F2F3F4F14F23四力平衡三力平衡二力平衡等效等效平衡條件：F合=0共點(diǎn)力的平衡條件共點(diǎn)力的平衡條件共點(diǎn)力平衡的條件在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0。由平衡條件得出的三個(gè)結(jié)論共點(diǎn)力的平衡條件方法總結(jié)常用方法合成法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反分解法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，將某個(gè)力按作用效果分解，則其分力與其他兩個(gè)力分別平衡解題步驟(1)明確研究對(duì)象(物體、質(zhì)點(diǎn)或繩的結(jié)點(diǎn)等)。(2)分析研究對(duì)象所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判定其是否處于平衡狀態(tài)。(3)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出受力示意圖。(4)建立合適的坐標(biāo)系，應(yīng)用共點(diǎn)力平衡的條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒谐銎胶夥匠獭?5)求解方程，并討論結(jié)果。方法總結(jié)【例題】某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯，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

要多高？ABC)θ模型構(gòu)建至少方法總結(jié)方法一：正交分解法Ff＝μFN

③

把①②代入③式有

化簡(jiǎn)得：h＝

μb＝

2.4m

解：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象，設(shè)BC高度為h，AC長(zhǎng)度為b，斜面AB長(zhǎng)度為l，傾角為θ。

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。Ff＝F1＝Gsinθ＝

①FN＝F2＝Gcosθ＝

②

x軸y軸受力分析如下圖所示，分別列x軸和y軸的平衡狀態(tài)方程。ABCθxy)θGFfFNF1

F2

θ方法總結(jié)

將支持力和摩擦力根據(jù)平行四邊形法合成為F，根據(jù)平衡條件可知：F與重力G等大、反向、共線，即F=G。方法二：合成法FNGG’ABC)θθFGFfFNFf＝μFN

③

把①②代入③式有

化簡(jiǎn)得：h＝

μb＝

2.4mFf＝Fsinθ＝Gsinθ＝

①FN＝Fcosθ＝Gcosθ＝

②

解：以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象，設(shè)BC高度為h，AC長(zhǎng)度為b，斜面AB長(zhǎng)度為l，傾角為θ。受力分析如下圖所示，θ方法總結(jié)平衡狀態(tài)：

平衡條件：F合=0方法總結(jié)方法總結(jié)“活結(jié)”與“死結(jié)”、“活桿”與“死桿”方法總結(jié)動(dòng)態(tài)平衡控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化,而在這個(gè)過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)。人通過跨過定滑輪的輕繩牽引一物體，人向右緩慢移動(dòng)。經(jīng)典例題用繩AO、BO懸掛一個(gè)重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點(diǎn)A和B在支架上。懸點(diǎn)A固定不動(dòng)，將懸點(diǎn)B從圖示位置逐漸移動(dòng)到C點(diǎn)的過程中，分析繩OA和繩OB上的拉力的大小變化情況(

)

A．繩OA的拉力不變繩OB的拉力減小B．繩OA的拉力逐漸減小繩OB的拉力先減小后增大C．繩OA的拉力不變繩OB的拉力先減小后增大D．繩OA的拉力逐漸減小繩OB的拉力增大將AO繩、BO繩的拉力合成，其合力與重力等大反向，逐漸改變OB繩拉力的方向，使FB與豎直方向的夾角變小，得到多個(gè)平行四邊形，如圖所示，由圖可知FA逐漸減小，且方向不變，而FB先減小后增大，且方向不斷改變，當(dāng)FB與FA垂直時(shí)，F(xiàn)B最小。經(jīng)典例題(多選)半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,右端有固定放置的豎直擋板MN,在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖所示,若用外力使MN保持豎直,緩慢地向右移動(dòng),在Q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止,在此過程中(

)A.MN對(duì)Q的彈力逐漸增大B.地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大C.P、Q間的彈力先減小后增大D.Q所受的合力逐漸增大經(jīng)典例題P對(duì)Q的彈力為F,MN對(duì)Q的彈力為FN,擋板MN向右運(yùn)動(dòng)時(shí),F和豎直方向的夾角逐漸增大,而小圓柱體所受重力大小不變,所以F和FN的合力大小不變;由圖可知,F和FN都在不斷增大;對(duì)P、Q整體受力分析知,地面對(duì)P的摩擦力大小就等于FN,所以地面對(duì)P的摩擦力也逐漸增大。經(jīng)典例題方法總結(jié)臨界極值問題固定斜面上的一物塊受到一外力F的作用。物塊在斜面上保持靜止，F(xiàn)的最大值和最小值分別為F1和F2(F1和F2的方向均沿斜面向上)。求出物塊與斜面間的最大靜摩擦力？方法總結(jié)1．臨界問題(1)問題界定：物體所處平衡狀態(tài)將要發(fā)生變化的狀態(tài)為臨界狀態(tài)，涉及臨界狀態(tài)的問題為臨界問題。(2)問題特點(diǎn)①當(dāng)某物理量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起其他幾個(gè)物理量的變化。②注意某現(xiàn)象“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。(3)處理方法：基本方法是假設(shè)推理法，即先假設(shè)某種情況成立，然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。方法總結(jié)2．極值問題(1)問題界定：物體平衡的極值問題，一般指在力的變化過程中涉及力的最大值和最小值的問題。(2)處理方法①解析法：根據(jù)物體的平衡條件列出方程，在解方程時(shí)，采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件求極值。②圖解法：根據(jù)物體的平衡條件作出力的矢量圖，畫出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值或最小值。如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的固定斜面上，物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，先用平