（2021新人教版）高中物理必修第一册3.5共点力的平衡-1ppt课件.pptx

1、空中芭蕾空中芭蕾 平衡的艺术平衡的艺术 叠石头的最高境界 叠石头的最高境界 共点力的平衡5 55 5 第一课时第一课时 什么是共点力？图中哪些受到的是共点力作用？ 6 G F1 F2 G F1 F2 G F1 F2 G F1F2 甲 乙 丙丁 共点力：甲、丁共点力：甲、丁非共点力：乙、丙非共点力：乙、丙 你能各举出一个共点力和平行力的实例吗？ 7 高中阶段只研究物体受到的是共点力的情况.当物体处 于平衡状态时，物体的受到的共点力间存在什么关系？ 本节学习共点力的平衡条件. 问题：什么是平衡状态？ 保持静止状态或匀速直线运动状态. 8 一、共点力的平衡条件 物体处于物体处于或者或者的状态叫做的状

2、态叫做 。 注意：物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态. “静止”要满足两个条件：v0，a0，缺一不可.即速度为零不等同 于静止. 思考与讨论：物体做竖直上抛运动，最高点时速度为零， 处于平衡状态吗？ 不是平衡状态.物体某时刻的速度为零，不能认为处于 静止状态. 若物体在某段时间内静止或匀速直线运动，则处 于平衡状态. 10 思考与讨论：思考与讨论：物体受到两个力的作用，处于平衡状 态，二力等大反向，合力为零.若受到多个力的作用， 处于平衡状态，各个力的矢量和还为零吗？若依然 成立，如何证明？ 11 以三个共点力分析. F+G=0 故故F1+F2+G=0，物体受到的合力为零. 1

3、2 G F F1 F2 G 等效替代，有 F=F1+F2. 物体若受到多个力的作用，逐步通过力的合成，最终 等效为两个力的作用。若物体处于平衡状态，两个力的合 力为零. 因此，在共点力作用物体的平衡条件是合力为零. F1+F2+FN=0 任意一个力与其他所有力的合力等大反向. 13 一、共点力的平衡条件 物体处于物体处于或者或者的状态叫做的状态叫做。 即F合0或 ，其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后， 物体在x轴和y轴上所受的合力. 物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示，其中物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示，其中F F1 1大小为大小为10 N10 N， 方向水平向右，

4、求方向水平向右，求： (1)(1)若撤去力若撤去力F F1 1，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向； (2)(2)若将若将F F1 1转过转过9090，物体所受的合力大小，物体所受的合力大小. . 答案（1）10 N水平向左 （2）102N 二、共点力的平衡条件的推论 1. 1. 如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，那么这两个力如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，那么这两个力等大、反向、等大、反向、 共线共线。即初中学过的。即初中学过的二力平衡二力平衡。 2. 2. 如果一个物体只受到三个共点力的作

5、用而处于平衡状态，那么如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状态，那么其中任意两个力的合力其中任意两个力的合力 一定与一定与第三个力第三个力等大、反向、共线。等大、反向、共线。 3. 3. 如果一个物体只受到多个共点力的作用而处于平衡状态，那么其中一个力与如果一个物体只受到多个共点力的作用而处于平衡状态，那么其中一个力与其他所其他所 有的力的合力有的力的合力等大、反向、共线。等大、反向、共线。 Ff mg FN 三、共点力的平衡处理方法 1.1.二力平衡：二力平衡： 如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态， 那么这两个力那么这两

6、个力等大、反向、共线等大、反向、共线。 2. 2. 三力平衡三力平衡: : （1 1）合成法：）合成法：如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状 态，那么态，那么其中任意两个力的合力其中任意两个力的合力一定与一定与第三个力第三个力等大、反向、共线。等大、反向、共线。 例：例：生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物 的位置。如图的位置。如图3.5-23.5-2，悬吊重物的细绳，其，悬吊重物的细绳，其O O点被一水平绳点被一水平绳BOBO牵引，使牵引，使 悬绳悬绳AOAO段

7、和竖直方向成段和竖直方向成角。若悬吊物所受的重力为角。若悬吊物所受的重力为mgmg，则悬绳，则悬绳AOAO和和 水平绳水平绳BOBO所受的拉力各等于多少？所受的拉力各等于多少？ （1 1）确定研究对象，构建模型： （2 2）对研究对象进行受力分析： F1 F2 F3 法一：合成法 任意两个力的都与第三力平衡 F4 结点 三、共点力的平衡处理方法 1.1.二力平衡：二力平衡： 如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态， 那么这两个力那么这两个力等大、反向、共线等大、反向、共线。 2. 2. 三力平衡三力平衡: : （1 1）合成法：）合成

8、法：如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状 态，那么态，那么其中任意两个力的合力其中任意两个力的合力一定与一定与第三个力第三个力等大、反向、共线。等大、反向、共线。 （2 2）正交分解法：）正交分解法： 例：例：生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物 的位置。如图的位置。如图3.5-23.5-2，悬吊重物的细绳，其，悬吊重物的细绳，其O O点被一水平绳点被一水平绳BOBO牵引，使牵引，使 悬绳悬绳AOAO段和竖直方向成段和竖直方向成角。若悬吊物所受的重力为角。若悬吊物

9、所受的重力为mgmg，则悬绳，则悬绳AOAO和和 水平绳水平绳BOBO所受的拉力各等于多少？所受的拉力各等于多少？ （1 1）确定研究对象，构建模型： （2 2）对研究对象进行受力分析： F1 F2 F3 法二：正交分解法 结点 （3 3）建立坐标系： 三、共点力的平衡处理方法 1.1.二力平衡：二力平衡： 如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态， 那么这两个力那么这两个力等大、反向、共线等大、反向、共线。 2. 2. 三力平衡三力平衡: : （1 1）合成法：）合成法：如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状如果一个物体只受到

10、三个共点力的作用而处于平衡状 态，那么态，那么其中任意两个力的合力其中任意两个力的合力一定与一定与第三个力第三个力等大、反向、共线。等大、反向、共线。 （2 2）正交分解法：）正交分解法： 3 3. . 多力平衡多力平衡: :正交分解法：正交分解法： F 例：如图物块受到力F F作用下向右做匀速直线运动，F=10NF=10N 与水平夹角 =37=37，物块质量m=2Kgm=2Kg，g g取10N/Kg10N/Kg，求：物 块与地面之间的动摩擦因数是多少？ （1 1）确定研究对象，构建模型： （2 2）对研究对象进行受力分析： （3 3）建立坐标系： 物块 某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），

11、根据空地的大某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大 小，滑梯的水平跨度确定为小，滑梯的水平跨度确定为6m6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的。设计时，滑板和儿童裤料之间的 动摩擦因数取动摩擦因数取0.40.4，为使儿童在滑，为使儿童在滑 梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑 梯至少要多高？梯至少要多高？ 某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大小，滑梯的某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大小，滑梯的 水平跨度确定为水平跨度确定为6m6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.40.4， 为使儿童在

12、滑为使儿童在滑 梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？ （1 1）确定研究对象，构建模型：）确定研究对象，构建模型： 抽象 简化 真实情境 理想模型 抓住关键主要因素 忽略次要因素 例题例题1 1、某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大小，滑、某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大小，滑 梯的水平跨度确定为梯的水平跨度确定为6m6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取 0.40.4，为使儿童在滑，为使儿童在滑 梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少

13、要多高？ F Ff f mgmg F FN N （1 1）确定研究对象，构建模型：）确定研究对象，构建模型： （2 2）对这个物体进行受力分析：）对这个物体进行受力分析： 其它 支 f FFmg 顺序：顺序： （3 3）应用合成法或正交分解法：）应用合成法或正交分解法： A B Cmg FN Ff x y F1 F2 如图所示，斜面倾角，木块M 和斜面间滑动摩擦因数为， 问沿斜面的拉力多大时，能使木块匀速运动向上运动？ M 共点力的平衡 5 5 5 5 第二课时第二课时 什么是动态平衡问题？什么是动态平衡问题？ 动态平衡动态平衡：物体物体处于一系列的平衡态中，处于一系列的平衡态中，使物体的位置

14、发生 “缓慢”的变化，此过程中外力在发生变化，但合力始终为零。此过程中外力在发生变化，但合力始终为零。 此类问题往往有这样的特点：此类问题往往有这样的特点： （1）物体受三个力）物体受三个力; （2）有一个力大小方向始终不变（一般是重力）；）有一个力大小方向始终不变（一般是重力）； 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 1.矢量三角形矢量三角形 受力特点：受力特点：一个力大小、方向不变（一个力大小、方向不变（一般为重力一般为重力），一），一 个力方向不变（个力方向不变（一般为弹力一般为弹力） 例例 ：如图所示，光滑的小球静止在斜如图所示，光滑的小球静止在斜 面和竖直放置的木板之间，

15、已知球重面和竖直放置的木板之间，已知球重 为为G，斜面的倾角为，斜面的倾角为，现使木板沿逆，现使木板沿逆 时针方向绕时针方向绕O点缓慢移动，求小球对点缓慢移动，求小球对 斜面和挡板的压力怎样变化？斜面和挡板的压力怎样变化？ G N1 N2 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 1.矢量三角形法矢量三角形法 解题思路解题思路及步骤及步骤： （1）明确研究对象。）明确研究对象。 （2）分析物体的受力。）分析物体的受力。 （3）将除大小、方向不变的剩余的两个力合成。）将除大小、方向不变的剩余的两个力合成。 （4）将方向不变的力将方向不变的力平行平行移动构成移动构成力的力的矢量三角形矢量三

16、角形。 （5）正确找出力的变化方向。）正确找出力的变化方向。 （6）根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。）根据有向线段的长度变化判断各个力的变化情况。 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 1.矢量三角形法（三个力）矢量三角形法（三个力） O B A C 例：如图所示，用例：如图所示，用OA、OB、OC三根绳将物体悬挂在空中，拉绳三根绳将物体悬挂在空中，拉绳 OB水平，如果结点水平，如果结点O位置不变，将结点位置不变，将结点B缓慢上移，在此过程中，缓慢上移，在此过程中， OA、OB绳的拉力将如何变化？绳的拉力将如何变化？ oA T oB T oc T F oA T逐 渐 减

17、 小 oB T 先减小后增大 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 1.相似三角形法相似三角形法 受力特点：受力特点：一个力大小、方向不变（一个力大小、方向不变（一般为重力一般为重力），另），另 外两个力方向改变。外两个力方向改变。 例：如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心例：如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的的 正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置 于半球面上的于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮。今缓慢拉绳使点，另一端绕过定滑轮。今缓慢拉绳使 小球从小球从A点滑到半球顶点，则此过程中，小球对半球的点滑到半球

18、顶点，则此过程中，小球对半球的 压力压力FN及细绳的拉力及细绳的拉力FT大小怎样变化？大小怎样变化？ O A 解题思路解题思路及步骤及步骤： （1）明确研究对象。）明确研究对象。 （2）分析物体的受力。）分析物体的受力。 （3）将除大小、方向不变的剩余的两个力合成。）将除大小、方向不变的剩余的两个力合成。 （4）将将力平行力平行移动转化移动转化为为力的力的矢量三角形矢量三角形。 （5）正确找出）正确找出几何几何三角形三角形。 （6）根据）根据相似三角形相似三角形对应边成比例对应边成比例分析分析力的变化情况力的变化情况。 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 1.相似三角形法相似三角

19、形法 例：例：一轻杆一轻杆BO，其，其O端用光滑铰链固定在竖直轻杆端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO上，上，B端端 挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力处的光滑小滑轮，用力F 拉住，如图所示。现将细绳拉住，如图所示。现将细绳缓慢缓慢往左拉，使杆往左拉，使杆BO与杆与杆AO间的夹间的夹 角角逐渐减少，则在此过程中，拉力逐渐减少，则在此过程中，拉力F及杆及杆BO所受压力所受压力FN的大小的大小 变化情况是变化情况是( ) AFN先减小，后增大先减小，后增大 B. FN始终不变始终不变 CF先减小，后增大先减小，后增大 D. F始终不变始终不变 G

20、F FN G FN F 题型特点：题型特点： 受受三个以上三个以上的力平衡的力平衡，用合成法、正交分解进行分，用合成法、正交分解进行分 析，建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式析，建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式 ，然后根据自变量的变化确定应变量的变化，然后根据自变量的变化确定应变量的变化(结合三角函结合三角函 数知识）。数知识）。 一、动态平衡问题分析方法一、动态平衡问题分析方法 3.解析法解析法 例：例：如图所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，如图所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船， 若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸的过程中，绳的若水的阻力恒定不变，则在船匀速

21、靠岸的过程中，绳的 拉力和船受到的浮力如何变化？拉力和船受到的浮力如何变化？ Fy Fx G F浮 浮 f F x y 答案：答案： 例：例： 如图所示，人的质量为如图所示，人的质量为M，物块的质量为，物块的质量为m，且，且Mm ，若不计绳与滑轮的摩擦，则当人拉着绳向右跨出一步后，若不计绳与滑轮的摩擦，则当人拉着绳向右跨出一步后， 人和物仍保持静止，则下列说法中正确的是（人和物仍保持静止，则下列说法中正确的是（ ） A地面对人的摩擦力减小地面对人的摩擦力减小 B地面对人的摩擦力增大地面对人的摩擦力增大 C人对地面的作用力不变人对地面的作用力不变 D人对地面的作用力增大人对地面的作用力增大 死结与活结 死杆与活杆