上科版高中物理必修1(高一)上2-d《共点力的平衡》ppt课件7.ppt

1、从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，无一不处于平衡状态。无一不处于平衡状态。知识回顾1. 什么是共点力什么是共点力? (1)几个力如果都作用在物体的同几个力如果都作用在物体的同一点上或者它们的作用线相交于一点上或者它们的作用线相交于同一同一 点点 . 2.物体在不受力的时候物体在不受力的时候 ,它能保持它能保持什么状态什么状态? 静止状态或匀速直线运动状态静止状态或匀速直线运动状态. 思考思考是不是物体只有在不受力的时是不是物体只有在不受力的时候才保持静止或匀

2、速直线运动候才保持静止或匀速直线运动 呢呢 ?NGN N1 1N N2 2G Gf静静GNFGFfGNFfGNV结论结论 可见平衡是普遍的可见平衡是普遍的,并非物体只有在不并非物体只有在不受力的时候才保持静止或匀速直线运受力的时候才保持静止或匀速直线运动状态动状态,物体在共点力作用下也能处平物体在共点力作用下也能处平衡衡. 那么那么,什么才是共点力的平衡呢什么才是共点力的平衡呢?共点共点力的平衡需要哪些条件呢力的平衡需要哪些条件呢?怎样应用共怎样应用共点力的平衡来解有关的物理问题呢点力的平衡来解有关的物理问题呢?学习目标：学习目标：1、知识与技能：（1）知道什么叫共点力作用下物体的平衡状态。（

3、2）知道共点力作用下的物体的平衡条件。（3）掌握共点力的平衡条件并能处理平衡问题。2、过程与方法：（1）通过 简单的物理现象，认识共点力和共点力下的物体的平衡状态。（2）能从简单的二力平衡设计实验，得出三力的平衡，总结推理得出共点力的平衡条件。（3）根据共点力的平衡条件对简单的现象进行分析。二力平衡二力平衡三力平衡三力平衡四力平衡四力平衡静止静止匀速直匀速直线线f静静GNFFfGNVNGGFN N1 1N N2 2G GfGN2.常见的几种平衡常见的几种平衡静止在水平面上静止在水平面上的物体的物体小球静止在斜面上小球静止在斜面上水平力推桌未动水平力推桌未动匀速下落的雨滴匀速下落的雨滴物体沿斜面

4、匀速下滑物体沿斜面匀速下滑水平匀速行驶的水平匀速行驶的汽车汽车共点力作用下物体的平衡 1.平衡状态平衡状态 物体处于静止或保持匀速直线物体处于静止或保持匀速直线运动的状态运动的状态. 2共点力的平衡共点力的平衡 物体如果受到共点力的作用且物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态处于平衡状态.（1 1）静止在水平面上的木箱）静止在水平面上的木箱（3 3）用细线悬挂在天花板上）用细线悬挂在天花板上的静止小球的静止小球（2 2）平直马路上在牵引力作用）平直马路上在牵引力作用下匀速前进的汽车下匀速前进的汽车根据概念来判断下面的物体是根据概念来判断下面的物体是否处于平衡状态否处于平衡状态: :是是是是是是

5、自我测验自我测验自我测验自我测验（4 4）刹车后停下来了的汽车）刹车后停下来了的汽车（5 5）用细线悬挂在天花板上的静止小球，）用细线悬挂在天花板上的静止小球，在剪断细线的瞬间在剪断细线的瞬间（6 6）竖直上抛达到了最高点的）竖直上抛达到了最高点的小球小球( (不计空气阻力不计空气阻力) )是是？(1)(1)V(2)(2)(3)(3)我们对我们对(1),(2),(3),(6)(1),(2),(3),(6)受力分析受力分析: :TG(6)(6)处于平衡状态物体的共同点处于平衡状态物体的共同点: :F F合合为零为零; ;处于非平衡状态物体处于非平衡状态物体: :F F合合不为零不为零. .G从刚

6、才的例子从刚才的例子,我们可以得到我们可以得到:FfGNNG概括与总结概括与总结 以上是我们从生活中的例子定性以上是我们从生活中的例子定性的来研究受共点力作用的物体的的来研究受共点力作用的物体的平衡平衡,如果处于平衡状态下的物体如果处于平衡状态下的物体受二个力或者三个力或者是多个受二个力或者三个力或者是多个力的作用力的作用,力与力之间有什么关系力与力之间有什么关系呢呢?思考与讨论思考与讨论 质量为质量为2千克的物体放在水平桌千克的物体放在水平桌面上（取面上（取g=9.8N/kg）。）。（1）受到哪几个力作用？）受到哪几个力作用？GF（2）能称之为平衡吗？）能称之为平衡吗？（3）支持力的大小和方

7、向如何？）支持力的大小和方向如何？（支持力的大小与重力大小相等，等于（支持力的大小与重力大小相等，等于19.6牛顿，牛顿，方向竖直向上。）方向竖直向上。）（二个力，重力（二个力，重力G和支持力和支持力F ）（能，在两力作用下，物体处于静止（能，在两力作用下，物体处于静止 状态）状态）结论：两个力大小相等，方向相反，作用在同一结论：两个力大小相等，方向相反，作用在同一 直线上，物体处于平衡状态。直线上，物体处于平衡状态。（二力平衡）（二力平衡）不平衡了不平衡了! !又平衡了又平衡了! !F1与与F2的合力的合力F与与G平衡平衡GF1F2GF1F2GFF1F2在三个或三个以上的共点力作用下物体的平

8、衡在三个或三个以上的共点力作用下物体的平衡条件也是合力等于零。条件也是合力等于零。共点力作用下物体的平衡条件是：共点力作用下物体的平衡条件是：合力等于零，即合力等于零，即F合合=0。平衡状态平衡状态: 静止、匀速直线运动静止、匀速直线运动平衡条件：平衡条件： 合力等于零，即合力等于零，即F合合=0 静止、静止、匀速直线运动匀速直线运动合力等于零，合力等于零，即即F合合=0 任意两个力的合力与第三个力大任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直小相等，方向相反，作用在同一直线上。线上。 思考题：由二力平衡的条件和刚才三力平衡的实验，能否推出多个（三个以上）共点力平衡的条件？若物体

9、在若物体在n n个共点力作用下处于平衡，个共点力作用下处于平衡，则其中则其中(n-1)(n-1)个力的合力与第个力的合力与第n n个力大小个力大小相等、方向相反、且在一条直线上相等、方向相反、且在一条直线上拓展拓展:物体在共点力作用下的平衡条件是物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零所受合外力为零。即：即：F合合 = 0 F12合合F1F2F3O例：例：长方形木块静止在倾角为长方形木块静止在倾角为的斜面上，那么的斜面上，那么斜面对木块作用力的方向（斜面对木块作用力的方向（ ）A A 、沿斜面向下、沿斜面向下 B B、 垂直斜面向下垂直斜面向下 C C 、沿斜面向上、沿斜面向上 D D 、

10、竖直向上、竖直向上解析：解析：木块的受力如图：木块的受力如图：共点力平衡的应用共点力平衡的应用GfNF合合D D1.1.两个共点力使物体平衡两个共点力使物体平衡: : 这两个力等大反向这两个力等大反向. . F F1 1- F- F2 2=0 =0 任意两个力的合力与第三个力等大反向任意两个力的合力与第三个力等大反向. . F F1212-F-F3 3=0=03.N3.N个共点力使物体平衡个共点力使物体平衡: :任意任意N-1N-1个力个力 的合力与第的合力与第N N个个 力等大反向。力等大反向。F FN-1N-1- F- FN N=0 =0 2.2.三个共点使物体平衡三个共点使物体平衡共点力

11、的平衡条件共点力的平衡条件二、在共点力作用下物体的平衡条件二、在共点力作用下物体的平衡条件 F F合合= 0= 0物体所受合力为零即：物体所受合力为零即：示例示例1：用弹簧测力计沿着光滑斜面的方：用弹簧测力计沿着光滑斜面的方向将一块所受重力为向将一块所受重力为5N的木块匀速向上拉，的木块匀速向上拉，这时弹簧测力计上的示数是这时弹簧测力计上的示数是1.4N，求斜面，求斜面对木块的弹力的大小。对木块的弹力的大小。NFGF合合分析分析：木块在重力：木块在重力G和弹和弹簧测力计的拉力簧测力计的拉力F及斜面及斜面的弹力的弹力N的作用下做匀速的作用下做匀速直线运动，所以三力平直线运动，所以三力平衡，三力的

12、合力为零。衡，三力的合力为零。解解1：将：将G和和F合成为合成为F合合，由，由F=0F=0可知：可知： 即斜面对木块的弹力是即斜面对木块的弹力是4.8N。 想一想：想一想：还有没有其他方法来解本题？还有没有其他方法来解本题？222251.44.8FGFNN合本题也可用力的分解求解。本题也可用力的分解求解。其解题思路又该怎样？其解题思路又该怎样？NFGF合合1.确定研究对象确定研究对象并对它作全面的受力分析，并对它作全面的受力分析，画出受力示意图画出受力示意图。2.应用应用共点力作用下物体的共点力作用下物体的平衡条件平衡条件。在。在应用这个平衡条件时可以运用：应用这个平衡条件时可以运用：(1)力

13、的合成法；力的合成法；(2)力的分解法：将物体所受外力根据具力的分解法：将物体所受外力根据具体情况进行分解。体情况进行分解。共点力作用下物体平衡问题的解题思路共点力作用下物体平衡问题的解题思路:yx例：例：用与水平方向成用与水平方向成角的力角的力F F拉质量为拉质量为m m物体，使其物体，使其沿水平面向右沿水平面向右匀速匀速运动。请同学们分析物体的受力，运动。请同学们分析物体的受力，并画出力的示意图。并画出力的示意图。FGFNFfF1F2平衡方程：平衡方程：X X：F F1 1-F-Ff f=0=0Y Y：F F2 2+F+FN N-G=0-G=0你能求出支持力和摩擦力的大小吗？共点力平衡的应

14、用共点力平衡的应用这就是正交分解法这就是正交分解法第一步：确定研究对象和运动状态第一步：确定研究对象和运动状态第二步：受力分析，画出受力图，第二步：受力分析，画出受力图， 建立适当坐标系。建立适当坐标系。第三步：对力进行正交分解第三步：对力进行正交分解, 据平衡条件建立方程据平衡条件建立方程第四步：解方程，求出未知量。第四步：解方程，求出未知量。l通过解此题得到用正交分解法解通过解此题得到用正交分解法解共点力平衡问题时一般有四个步骤。共点力平衡问题时一般有四个步骤。求解平衡问题常用的方法：求解平衡问题常用的方法：（1 1）物体在三个以上共点力作用下处于平）物体在三个以上共点力作用下处于平衡时，

15、一般利用正交分解法列方程求解。衡时，一般利用正交分解法列方程求解。 ( (2 2) )平行四边行法平行四边行法 ( (3 3) )图象法图象法示例示例2:如图所示，用两根绳子把一重力为如图所示，用两根绳子把一重力为G的物体挂的物体挂起来，绳子起来，绳子OB是水平的，绳子是水平的，绳子OA跟竖直方向间夹角跟竖直方向间夹角为为，求两根绳子对物体的拉力分别是多大，求两根绳子对物体的拉力分别是多大?解解:方法一方法一(合成法合成法)确定此物体为研究对象确定此物体为研究对象,对物体进对物体进行受力分析行受力分析,如图所示。如图所示。由图根据几何知识可得由图根据几何知识可得:Fa=G/cos; Fb=Gt

16、g 方法二方法二(分解法分解法):物体受力分析如前物体受力分析如前, 将将Fa沿竖直方向沿竖直方向和水平方向分解为和水平方向分解为Fay和和Fax,如图所如图所示示,应用平衡条件得应用平衡条件得: Facos=G，即即:Fa=G/cosFb=Fasin= Gtg 示例示例3:箱子重箱子重100N，用与水平方，用与水平方向成向成30大小为大小为12N的拉力拉时，的拉力拉时，箱子正好在水平面上匀速前进。箱子正好在水平面上匀速前进。则必须换用多大的水平拉力拉则必须换用多大的水平拉力拉时，箱子也能匀速前进？时，箱子也能匀速前进？FyFFxGNf解：箱子受重力解：箱子受重力G、拉力、拉力F、支持力、支持

17、力N、摩擦力摩擦力f作用处于平衡状态。四力合力作用处于平衡状态。四力合力为零。用正交分解法得：为零。用正交分解法得：Fy=0, ,得：得：N=GFy=GFsin30=(100-121/2)N=94N,Fx=0, ,得：得：f =Fx= Fcos30 = 12 N/2=10.4N,N/2=10.4N,=f/N=10.4/94=0.11,=f/N=10.4/94=0.11,用水平拉力拉时，用水平拉力拉时， Fy=0 ,得：得：N N =G=100N,=G=100N,Fx=0,得：得：F = =f=f=N N =0.11=0.11100N=100N=11N11N。3二二、共点力作用下物体的平衡、共点

18、力作用下物体的平衡 （2）物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零力为零。即：即：F合合 = 0 。(3)求解平衡问题常用的方法：求解平衡问题常用的方法：（1）物体处于）物体处于静止静止或者保持或者保持匀速直线运动匀速直线运动的状态的状态叫做叫做平衡状态平衡状态。一、共点力：一、共点力：几个力都作用在物体的几个力都作用在物体的同一点同一点上，上， 或几个力的或几个力的作作用线相交于同一点用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。，这几个力就称为共点力。课堂小结课堂小结 共点力的平衡条件共点力的平衡条件u课下思考课下思考解决共点力的平衡问题的思路解决共点力的平衡问题的思路?