第3章 5. 共点力的平衡—人教版(2019)高中物理必修第一册课件(共47张PPT).ppt
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1、第三章第三章 相互作用相互作用力力 5共点力的平衡共点力的平衡 目标体系构建目标体系构建 课前预习反馈课前预习反馈 课内互动探究课内互动探究 核心素养提升核心素养提升 素养脉络构建素养脉络构建 课堂达标检测课堂达标检测 夯基提能作业夯基提能作业 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 目标体系构建目标体系构建 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 【学习目标学习目标】 1知道共点力的概念知道共点力的概念。 2理解物体的平衡状态理解物体的平衡状态,掌握共点力的平衡条件掌握共点力的平衡条件,即即F合 合 0。 3会用共点力的平衡条件解决有关问题会用共点力的平衡条件解决
2、有关问题。 4能用图解法能用图解法、解析法解决动态平衡问题解析法解决动态平衡问题。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 【思维脉络思维脉络】 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 课前预习反馈课前预习反馈 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 物体受到几个力作用时物体受到几个力作用时,如果保持如果保持_或或_状状 态态,我们就说这个物体处于我们就说这个物体处于_。 知识点知识点 1 平衡状态平衡状态 静止静止 匀速直线运动匀速直线运动 平衡状态平衡状态 在共点力作用下物体平衡的条件是在共点力作用下物体平衡的条件是_。 知识点知识点 2 共点力平
3、衡的条件共点力平衡的条件 合力为零合力为零 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 判一判判一判 (1)处于平衡状态的物体一定处于静止状态处于平衡状态的物体一定处于静止状态。( ) (2)运动的物体合力不会为运动的物体合力不会为0。( ) (3)物体受两个力作用处于平衡状态物体受两个力作用处于平衡状态,这两个力的合力一定为这两个力的合力一定为0。 ( ) (4)速度为速度为0的物体一定处于平衡状态的物体一定处于平衡状态。( ) (5)“复兴复兴”号列车在平直铁路上以号列车在平直铁路上以350 km/h高速行驶时处于平衡状高速行驶时处于平衡状 态态。( ) (6)合力保持恒定的物体
4、处于平衡状态合力保持恒定的物体处于平衡状态。( ) 预习自测预习自测 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 选一选选一选 (2019 山东省济南市高一上学期期末山东省济南市高一上学期期末)如图所示,轻绳如图所示,轻绳 OA、OB和和OP将一只元宵花灯悬挂在将一只元宵花灯悬挂在P点,花灯保持静止。已知绳点,花灯保持静止。已知绳OA和和 OB的夹角为的夹角为120 ,对,对O点拉力的大小皆为点拉力的大小皆为F,轻绳,轻绳OP对对O点拉力的大小点拉力的大小 为为( ) AF B 2F C 3F D2F A 解析:解析:对对O点受力分析并由平衡条件可知点受力分析并由平衡条件可知,OP绳
5、的拉力等于绳的拉力等于OA绳与绳与 OB绳的拉力的合力绳的拉力的合力,由于由于OA绳与绳与OB绳的大小相等绳的大小相等,夹角为夹角为120,由平由平 行四边形定则可知行四边形定则可知,两力的合力为两力的合力为F,即即OP绳的拉力为绳的拉力为F,故故A正确正确。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 想一想想一想 孔明灯相传是由三国时的诸葛孔明发明的孔明灯相传是由三国时的诸葛孔明发明的。如图所如图所 示示,有一盏质量为有一盏质量为m的孔明灯升空后向着东北偏上方向的孔明灯升空后向着东北偏上方向 沿直线匀速上升沿直线匀速上升,则此时孔明灯处于平衡状态吗则此时孔明灯处于平衡状态吗?你能
6、你能 求出此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向吗求出此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向吗? 解析:解析:孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速直线运动孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速直线运动,合力为零合力为零, 处于平衡状态;只受重力和空气的作用力处于平衡状态;只受重力和空气的作用力,根据平衡条件得到空气的作根据平衡条件得到空气的作 用力的大小为用力的大小为mg,方向竖直向上方向竖直向上。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 课内互动探究课内互动探究 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 如图所示如图所示,甲图中的石头受到几个力的作用而处于静止状态;乙图甲图中的石
7、头受到几个力的作用而处于静止状态;乙图 中的飞机做水平方向的匀速直线运动中的飞机做水平方向的匀速直线运动。试结合上述现象讨论:处于平衡试结合上述现象讨论:处于平衡 状态的物体有什么特点状态的物体有什么特点?物体若受多个共点力保持平衡物体若受多个共点力保持平衡,应满足什么条应满足什么条 件件? 一一 共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡 情境导入情境导入 提示:提示:处于平衡状态的物处于平衡状态的物 体体,其运动状态不发生变化其运动状态不发生变化, 加速度为加速度为0;共点力作用下物;共点力作用下物 体的平衡条件是合力为体的平衡条件是合力为0。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第
8、一册 RJ 要点提炼要点提炼 1对共点力作用下物体的平衡的理解对共点力作用下物体的平衡的理解 (1)两种平衡情形:两种平衡情形:静平衡:物体在共点力作用下处于静止状态。静平衡:物体在共点力作用下处于静止状态。 动平衡:物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。动平衡:物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态。 (2)“静止静止”和和“v0”的区别与联系:的区别与联系: v0 a0时,是静止,是平衡状态时,是静止,是平衡状态 a0时,不是静止,不是平衡状态时,不是静止,不是平衡状态 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 2对共点力作用下物体平衡条件的理解对共点力作用下物体平衡条件的理
9、解 (1)共点力作用下物体的平衡条件有两种表达式:共点力作用下物体的平衡条件有两种表达式: F合 合0, Fx合 合0 Fy合 合0 ,其中,其中Fx合 合和和Fy合合0分别是将力进行正交分解分别是将力进行正交分解 后,在后,在x轴与轴与y轴上的合力。轴上的合力。 (2)由平衡条件得出的三个结论:由平衡条件得出的三个结论: 共点力共点力 的平衡的平衡 二力作用:二力等大、反向,是一对平衡力二力作用:二力等大、反向,是一对平衡力 三力作用:任两力的合力与第三个力等大、反向三力作用:任两力的合力与第三个力等大、反向 N个力作用:任一个力与其他所有力的合力等大,反向个力作用:任一个力与其他所有力的合
10、力等大,反向 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 3解题方法解题方法 (1)合成法:对于三个共点力的平衡合成法:对于三个共点力的平衡,一般根据一般根据“任意两个力的合力任意两个力的合力 与第三个力等大与第三个力等大、反向反向”的关系的关系,结合三角函数结合三角函数、相似三角形等知识求相似三角形等知识求 解解。 (2)分解法:对于三个共点力的平衡分解法:对于三个共点力的平衡,也可将某一个力分解到另外两也可将某一个力分解到另外两 个力的反方向上个力的反方向上,得到的这两个分力必定与另外两个力等大得到的这两个分力必定与另外两个力等大、反向反向。 (3)正交分解法:物体受多个共点力的
11、作用处于平衡状态时正交分解法:物体受多个共点力的作用处于平衡状态时,可以建可以建 立适当的坐标系立适当的坐标系,利用正交分解法求出利用正交分解法求出x轴和轴和y轴方向上的合力轴方向上的合力,应用应用Fx合 合 0,Fy合 合 0列式求解列式求解。 (4)三角形法:当三个共点力平衡时三角形法:当三个共点力平衡时,三个力可以构成首尾相连的矢三个力可以构成首尾相连的矢 量三角形量三角形,这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A 点点(如图
12、如图),足球的质量为足球的质量为m,网兜的质量不计网兜的质量不计,足球与墙壁的接触点为足球与墙壁的接触点为 B,悬绳与墙壁的夹角为悬绳与墙壁的夹角为,求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。 典例剖析典例剖析 典题典题 1 思路引导:思路引导:足球处于三力平衡状态足球处于三力平衡状态,可以应用分解法可以应用分解法、合合 成法或正交分解法等方法求解成法或正交分解法等方法求解。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 解析:解析:取足球作为研究对象取足球作为研究对象,它共受到三个力的作用它共受到三个力的作用。重力重力G mg,方向竖直向下;墙壁的支持力方
13、向竖直向下;墙壁的支持力F1,方向水平向右;悬绳的拉力方向水平向右;悬绳的拉力F2, 方向沿绳的方向方向沿绳的方向。 这三个力一定是共点力这三个力一定是共点力,重力的作用点在球心重力的作用点在球心O点点,支持力支持力F1沿球的沿球的 半径方向半径方向。G和和F1的作用线必交于球心的作用线必交于球心O点点,则则F2的作用线必过的作用线必过O点点。既既 然是三力平衡然是三力平衡,可以根据任意两力的合力与第三力等大可以根据任意两力的合力与第三力等大、反向求解反向求解,可可 以据力三角形求解以据力三角形求解,也可用正交分解法求解也可用正交分解法求解。 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 R
14、J 解法解法1 用合成法用合成法 取足球作为研究对象取足球作为研究对象,它们受重力它们受重力Gmg、墙壁的支持力墙壁的支持力F1和悬绳和悬绳 的拉力的拉力F2三个共点力作用而平衡三个共点力作用而平衡,由共点力平衡的条件可知由共点力平衡的条件可知,F1和和F2的的 合力合力F与与G大小相等大小相等、方向相反方向相反,即即FG,从图中力的平行四边形可求从图中力的平行四边形可求 得:得: F1Ftan mgtan F2F/cos/cos mgmg/ /cos 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 解法解法2 用分解法用分解法 取足球为研究对象取足球为研究对象,其受重力其受重力G、墙壁
15、支持力墙壁支持力F1、悬绳的拉力悬绳的拉力F2,如如 图所示图所示。将重力将重力G分解为分解为F1和和F2,由共点力平衡条件可知由共点力平衡条件可知,F1与与F1 的合力必为零的合力必为零,F2与与F2的合力也必为零的合力也必为零,所以所以F1F1mgtan F2F2mg/cos 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 解法解法3 用相似三角形求解用相似三角形求解 取足球作为研究对象,其受重力取足球作为研究对象,其受重力G、墙壁的支持力、墙壁的支持力F1、悬绳的拉力悬绳的拉力 F2,如图所示,设球心为,如图所示,设球心为O,由共点力的平衡条件可知,由共点力的平衡条件可知,F1和和
16、G的合力的合力F 与与F2大小相等、方向相反,由图可知,三角形大小相等、方向相反,由图可知,三角形OFG与三角形与三角形AOB相似,相似, 所以所以F G AO AB 1 cos F2G/cos mg/cos F1 G OB AB tan F1Gtan mgtan 返回导航 第三章 相互作用力 物理必修 第一册 RJ 解法解法4 用正交分解法求解用正交分解法求解 取足球作为研究对象取足球作为研究对象,受三个力作用受三个力作用,重力重力G、墙壁的支持力墙壁的支持力F1、悬悬 绳拉力绳拉力F2,如图所示如图所示,取水平方向为取水平方向为x轴轴,竖直方向为竖直方向为y轴轴,将将F2分别沿分别沿x 轴
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