《【高中物理】共点力的平衡课件 2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中物理】共点力的平衡课件 2022-2023学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章第三章第三章 相互作用相互作用相互作用相互作用力力力力第第5 5节节 共点力的平衡共点力的平衡人教版人教版20192019 物理（必修第一册）物理（必修第一册）问题引入问题引入问题引入问题引入v讨论：讨论：下面的物体在力的作用下处于平衡状态，根据每幅图下面的物体在力的作用下处于平衡状态，根据每幅图力作用力作用线线的的几何关系几何关系可分为两类，哪些属于同一类？依据是什么可分为两类，哪些属于同一类？依据是什么？几个力如果都作用在物体的几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用，或它们的作用线线 ，这几个力叫共点力。，这几个力叫共点力。一、一、一、一、共点力共点力共点力共点力：同一点同一
2、点相交于同一点相交于同一点v说明：说明：如果物体可以看作质点，力的作用点一般画在受力物体的重心上。新课教学新课教学新课教学新课教学静静止止的的的的吊吊吊吊灯灯灯灯静静止止的的的的书书书书随传送带随传送带随传送带随传送带匀速匀速的行李箱的行李箱的行李箱的行李箱匀速匀速前进的汽车前进的汽车前进的汽车前进的汽车物体处于物体处于 或者或者 的状态。的状态。二、二、二、二、平衡状态平衡状态平衡状态平衡状态：静止静止匀速直线运动匀速直线运动新课教学新课教学新课教学新课教学平衡状态的运动学特征：静止（平衡状态的运动学特征：静止（v=0v=0且且a=0a=0）v注意：注意：或或 匀速直线运动（匀速直线运动（v
3、 v不变不变）在在两个共点力两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？作用下的物体，保持平衡的条件是什么？F F拉拉GG新课教学新课教学新课教学新课教学 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。条直线上，这两个力平衡。即即二力平衡时二力平衡时物体所受的合力为物体所受的合力为0 0。v思考：思考：F F拉拉GG 任意两个力的合力与第任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共三个力等大、反向、共线，线，即物体所受的合力即物体所受的合力为为0 0。在实际生产生活中，很多情况下物体受到在实际生产生
4、活中，很多情况下物体受到三个共点力三个共点力的的作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个共点共点力作力作用时的平衡条件。用时的平衡条件。v推导推导1 1：新课教学新课教学新课教学新课教学F FF F1 1F F2 2GGF FGG三力平衡三力平衡转化转化为二力平衡为二力平衡 当物体受到当物体受到多个力多个力共点力共点力作用平衡时，作用平衡时，推导物体受多个推导物体受多个共点力作用时的平衡条件。共点力作用时的平衡条件。物体所受物体所受 。三、三、三、三、共点力平衡的条件：共点力平衡的条件：共点力平衡的条件：共点力平衡的条件：v推导推
5、导2 2：新课教学新课教学新课教学新课教学mgFNF牵牵Ff合力为合力为0 0 任意任意n-n-1 1力的合力与第力的合力与第n n个力等大个力等大、反向、共线，、反向、共线，即物体所即物体所受的合力为受的合力为0 0。【例题】【例题】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的某幼儿园要在空地上做一个滑梯，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，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯 要多高？要多高？ABC新课教学新课教学新课
6、教学新课教学)模型构建模型构建至少至少方法一：正交分解法方法一：正交分解法FfFN 把把代入代入式式有有 化简得：化简得：h b b 2.4m 解：解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象研究对象，设，设BCBC高度为高度为h，ACAC长度为长度为b，斜面，斜面ABAB长度为长度为l，倾角为倾角为。沿平行和垂直于斜面两个方向沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系建立直角坐标系，把重力，把重力G G沿两个坐标轴方沿两个坐标轴方向分解为向分解为F F1 1和和F F2 2。FfF1Gsin FNF2Gcos x x轴轴y y轴轴新课教学新课教学新课教学新课教学受力分析受力
7、分析如下图所示，如下图所示，分别列分别列x x轴和轴和y y轴的轴的平衡状态方程。平衡状态方程。ABCxy)GFfFNF1 F2 将支持力和摩擦力根据平行四边形法将支持力和摩擦力根据平行四边形法合成合成为为 F F，根据平衡条件可知：，根据平衡条件可知：F F与与重力重力G G等大、反向、共线等大、反向、共线，即，即 F=G F=G。方法二：合成法方法二：合成法新课教学新课教学新课教学新课教学FNGGABC)FGFfFNFfFN 把把代入代入式式有有 化简得：化简得：h b b 2.4mFfFsinGsin FNFcosGcos 解：解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究
8、对象研究对象，设，设BCBC高度为高度为h，ACAC长度为长度为b，斜面，斜面ABAB长度为长度为l，倾角为倾角为。受力分析受力分析如下图所示，如下图所示，合成法合成法：把物体所受的力合成为把物体所受的力合成为两个力，则这两个力两个力，则这两个力等大、反向、等大、反向、共线，合力为共线，合力为0 0。正交分解法正交分解法：把物体所受的力把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为每个方向上合力都为0 0。新课教学新课教学新课教学新课教学两种方法的特点：两种方法的特点：ABCxy)GFfFNF1 F2 FNGGABC)FGFfFN1.1.确定确定研究对
9、象研究对象；2.2.对研究对象进行对研究对象进行受力分析受力分析，画出力的示意图，并判断是否，画出力的示意图，并判断是否平衡；平衡；3.3.根据共点力的平衡条件根据共点力的平衡条件列方程列方程（正交分解法（正交分解法或合成法或合成法）；4.4.解解平衡平衡方程方程。新课教学新课教学新课教学新课教学共点力平衡问题的解题步骤共点力平衡问题的解题步骤二、共点力平衡实例分析二、共点力平衡实例分析学以致用学以致用学以致用学以致用正交分解法正交分解法 如如图图悬悬吊吊重重物物的的细细绳绳，其其O O 点点被被一一水水平平绳绳BO BO 牵牵引引，使使悬悬绳绳AO AO 段段和和竖竖直直方方向向成成角角。若
10、若悬悬吊吊物物所所受受的的重重力力为为G G，则则悬悬绳绳AO AO 和和水水平平绳绳BO BO 所受的拉力大小各等于多少？所受的拉力大小各等于多少？解：以绳结解：以绳结O O点为点为研究对象研究对象，设，设OAOA拉力为拉力为F F1 1，OBOB拉力为拉力为F F2 2，O O点下方绳子拉力为点下方绳子拉力为F F3 3，受力分析受力分析如左图所示。如左图所示。以以O O为原点为原点建立直角坐标系建立直角坐标系。F F1 1在两坐标轴方向的分力分别为在两坐标轴方向的分力分别为F F1x1x 和和F F1y1y 。根据平衡条件可。根据平衡条件可列出列出x x轴和轴和y y轴的轴的平衡状态方程
11、平衡状态方程。x x轴轴y y轴轴F F2 2F F1 1sinsin0 0 F F1 1coscosF F3 30 0 F F3 3G G 由由式可得式可得x xy yF3F1F2F1yF1x 如如图图悬悬吊吊重重物物的的细细绳绳，其其O O 点点被被一一水水平平绳绳BO BO 牵牵引引，使使悬悬绳绳AO AO 段段和和竖竖直直方方向向成成角角。若若悬悬吊吊物物所所受受的的重重力力为为G G，则则悬悬绳绳AO AO 和和水水平平绳绳BO BO 所受的拉力大小各等于多少？所受的拉力大小各等于多少？学以致用学以致用学以致用学以致用F F4 4=F=F3 3=G =G 由由可得可得合成法合成法 解
12、：以绳结解：以绳结O O点为点为研究对象研究对象，设，设OAOA拉力为拉力为F F1 1，OBOB拉力为拉力为F F2 2，O O点下方绳子拉力为点下方绳子拉力为 F F3 3=G G，受力分析受力分析如左图所示。如左图所示。将将F F1 1与与F F2 2根据平行四边形法根据平行四边形法合成合成为为 F F4 4，根据平衡条件可知根据平衡条件可知 F F4 4=F F3 3 。F4F3F1F2课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结一、一、一、一、共点力共点力共点力共点力：二、二、二、二、平衡状态平衡状态平衡状态平衡状态：F F F F合合合合0 0 0 0三、三、三、三、共点力平衡的条件：共点力平
13、衡的条件：共点力平衡的条件：共点力平衡的条件：共点力平衡问题的解题步骤共点力平衡问题的解题步骤1.1.研究对象研究对象2.2.受力分析受力分析3.3.列列平衡平衡方程方程（正交分解法或合成法）（正交分解法或合成法）4.4.解方程解方程 重为重为500N500N的人通过滑轮的轻绳牵引重的人通过滑轮的轻绳牵引重200N200N的物体，当绳与水平成的物体，当绳与水平成6060角时，物体静止，不计滑轮与绳子的摩擦，求地面对人的支持力和角时，物体静止，不计滑轮与绳子的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。摩擦力。y y轴：轴：x x轴：轴：牛刀小试牛刀小试牛刀小试牛刀小试 如图，半径为如图，半径为R R的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为h h的的O O点，用一点，用一根长为根长为L L的细线悬挂质量为的细线悬挂质量为m m的小球，小球靠在半球面上试求小球对球面的小球，小球靠在半球面上试求小球对球面压力和绳子拉力压力和绳子拉力T T的大小。的大小。FNG相似三角形法：相似三角形法：力的三角力的三角形与空间三角形相似形与空间三角形相似 T素养提升素养提升素养提升素养提升
