教科版高中物理必修1课件：4.1共点力作用下物体的平衡2.ppt

1、第一节 共点力作用下 物体的平衡 回顾知识点 物体受力分析步骤是什么？ 1.根据要求确定研究对象。 2.画出研究对象受到的重力，这是因为地球上的物体都受到 重力的作用。 3.看它与哪些物体接触。如果它同周围的物体有挤压的现象 ，它一定受到弹力的作用。 4.如果它周围物体的接触面不光滑，除了互相挤压之外，还 存在相对运动或相对运动趋势，它必然还会受到摩擦力的 作用。 课堂引入 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 ，无一不处于平衡状态。 课堂引入 空中芭蕾 平衡的艺术 叠石头的最高境界 叠石头的最高境界 作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几

2、个力称为共点力。 限 速 40km/s G F2F1 F1 F2 F3 Ff N G v为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可 以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 v在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待 ，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 课堂引入 共点力: 几个力如果作用在物体的同一点,或者它们 的作用线相交于一点，这几个力叫做共点 力. 共点力: F1 G F2 F 1 F 3 F 2 课堂引入 平衡状态平衡状态 物体处于静止静止或者匀速直线运动匀速直线运动的状态叫 做平衡状态平衡状态。 N G 静止在桌面上的木块 Ff N G 匀速行驶的汽车 G

3、N f 静止在斜面上的木块 学习活动一 认识平衡状态 平衡的种类 如果物体缓慢移动则称为准静态。 B.动平衡：物体保持匀速直线运动状态。 A.静平衡：物体保持静止状态 平衡状态的运动学特征： V=0 或V不变，即：a=0 注意：保持静止和瞬时速度为0不同 学习活动一 认识平衡状态 一、平衡状态 1.概念：一个物体在共点力的作用下，保持静止或者做 匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。 2.什么是平衡状态？ 我们周围的楼房、树木、课桌椅、粉笔盒都处于 静止状态，凡是保持静止不动的物体，我们就说它处 于平衡状态。除此之外，如果物体做匀速直线运动， 我们也称它处于平衡状态。举例：汽车沿直线匀速

4、运 动（是）；物体被匀速举高（是）；汽车拐弯（不是 ）。 学习活动一 认识平衡状态 判断： 以下物体是否处于平衡状态? (1) 天花板下悬挂的静止的吊扇。 (2) 粗糙斜面上静止的木块。 (3) 光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。 (4) 沿斜面匀速直线下滑的铁箱。 (5) 竖直上抛到最高点的篮球。 (6) 拿在手上铅球，松手的瞬间。 答：（1）（2） （3）（4）是平衡状态 （5）（6）不是平衡状态 (1) 天花板下悬挂的静止的吊扇。 F G 此时 构成二力平衡 合 (2) 粗糙斜面上静止的木块。 N 此时和F 的合力F与G 形成二力平衡 合 (3) 光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。 N v

5、此时FG 形成二力平衡 合 (4) 沿斜面匀速直线下滑的铁箱。 G N Ff F v 此时FN和Ff 的合力与 形成二力平衡 合 (5) 竖直上抛到最高点的篮球。 G 此时篮球只受到 重力的作用， 合而不为 (6) 拿在手上铅球，松手的瞬间。 此时铅球只受到 重力的作用， 合而不为 二、共点力作用下物体的平衡条件 1. 共点力作用下物体的平衡条件是 物体处于平衡状态时 它的加速度为零 它的运动状态不变 根据牛顿第二定律 。 2.当物体在二个力的作用下处 于平衡状态时，这二个力一定 是等值、反向、共线； FN G . 合力为零。 上一页下一页退 出目 录 学习活动二：探究平衡条件 3. 如果是三

6、个力呢？ 实验验证： 将三个弹簧秤放 在同一平面内，并将 三个弹簧秤挂在同一 物体上，三个力互成 120度角,平衡时,记下 三个弹簧秤的示数 结论：当物体在三个力的作用下处于平衡状态时，它们的 合力一定等于零，且其中任意二个力的合力，都跟第三个 力的大小相等，方向相反，作用在一条直线上。这样，三 个力的平衡问题就可转化为二个力平衡问题。 F1 F2 O F3 F 上一页下一页退 出目 录 知道了共点力的平衡条件后，我们还可对实际中用得 多的三力平衡条件得出两个重要的推论： 三个共点力平衡时，其中任意两个力的合力一定与第 三个力大小相等、方向相反，而且在同一条直线上。 一个物体如果受到三个不平行

7、的力作用下处于平衡状 态，则这三个力必定共点共面，合力为零。 三.推论 20 N15 N a A BC O O F1 F2 F3 F 解：作出O 点的受力图, 用平行四边形法则求出F 和 F 的合力F 。 2 3 【例1】如图所示，在绕过两个定滑轮的绳子的两端悬 挂两个物体，它们分别重15 N和20 N。在两个滑轮之间的 绳上悬挂一个物体 A，当a = 90 时，这三个物体都处于平 衡状态。求 A 物体的重力。 问题1如图所示，细绳CO与竖直方向成30角，A、B两物体 用跨过滑轮的细绳相连，已知物体B所受到的重力为100N，地 面对物体B的支持力为80N，试求： （1）物体A所受到的重力； （

8、2）物体B与地面间的摩擦力； （3）细绳CO受到的拉力。 小结： 1当物体受到多个共点力(在同一平面内)的作用时，也 可用正交分解的方法，将各个力沿选定的直角坐标轴分解 (建立直角坐标系时，一般尽量使更多的力落在坐标轴上 ，以减少分解力的个数)，然后根据Fx合0，Fy合0列式 求解 2运用共点力平衡条件解题的步骤 (1)选取研究对象 (2)对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图 (3)对研究对象所受的力进行处理，或合成或分解或正交分 解 (4)根据F合0或Fx合0，Fy合0列方程求解 问题2：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂 在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳 子的拉力和

9、墙壁对球的弹力各是多少？ F FN G 共点力的平衡共点力的平衡 例例2 2：如图所示，一个重为：如图所示，一个重为GG的圆球，被一段细绳挂在的圆球，被一段细绳挂在 竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为 ，则绳子的拉，则绳子的拉 力和墙壁对球的弹力各是多少？力和墙壁对球的弹力各是多少？ F FN GF合 解法一：合成法 F=F合=G/cos FN=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 拓展：若再减小绳长L，上述二力大小将如何变化？ 例2：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在 竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子 的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ F FN G

10、F2 F1 解法二：分解法 F=F合=F2=G/cos FN=F1=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 例2：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在 竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子 的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？ F FN Fy Fx G x y 解法三：正交分解法 X：FN-Fsin=0 Y：Fcos-G=0 解得：F=G/cos FN=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 根据共点力平衡条件可知，力F 必与F 等值反向，故 物体的重力为 F = F = 25 N 。 1 1 3. 应用共点力平衡条件解题的步骤 （1）明确研究对象； （2）正确分析研究对象的受力情况，并画出受力图； （3）判断物体是否处于平衡状态，是否可以用共点力 的平衡条件求解； （4）运用平衡条件，选择适当的方法，列出平衡方程 求解； （5）解方程，对结果说明或讨论。 学习活动三：平衡条件的应用