《2013高一物理多媒体课件：43共点力的平衡及其应用（沪科版必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高一物理多媒体课件：43共点力的平衡及其应用（沪科版必修1）（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4.3 4.3 共点力的平衡及其应用共点力的平衡及其应用1 1. .知道什么是平衡状态，认识生活中的平衡现象。知道什么是平衡状态，认识生活中的平衡现象。2 2. .通过实验探究多个力的平衡条件。通过实验探究多个力的平衡条件。3 3. .会利用平衡条件解决有关力学会利用平衡条件解决有关力学的的综合问题综合问题。 在我们身边常常可以见到处于平衡状态的物体，如静在我们身边常常可以见到处于平衡状态的物体，如静止的石块，匀速运动的飞机，气球等。人们还创造了很多止的石块，匀速运动的飞机，气球等。人们还创造了很多关于平衡的艺术，同学们猜想一下我们身边都有哪些现象关于平衡的艺术，同学们猜想一下我们身边都有哪些
2、现象和活动涉及平衡的问题呢？和活动涉及平衡的问题呢？平衡的艺术平衡的艺术杂技走钢丝杂技走钢丝那么究竟什么是平衡状态，物体在什么情况下才能处于平那么究竟什么是平衡状态，物体在什么情况下才能处于平衡状态呢？同学们关于平衡问题的猜想对不对呢？让我们衡状态呢？同学们关于平衡问题的猜想对不对呢？让我们通过这一节课的学习来解决这些疑问吧。通过这一节课的学习来解决这些疑问吧。一、平衡状态一、平衡状态 如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们称它如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们称它处于平衡状态。处于平衡状态。二、探究物体的平衡条件二、探究物体的平衡条件提出问题：物体满足什么样的条件才能处于平衡状态呢？
3、提出问题：物体满足什么样的条件才能处于平衡状态呢？猜想与假设：猜想与假设： 请同学们猜想一下，可以参考初中学习请同学们猜想一下，可以参考初中学习过的二力平衡的知识过的二力平衡的知识有同学这样猜想有同学这样猜想: :由二力平衡知，如果物体只受两个力的由二力平衡知，如果物体只受两个力的作用，那么当两个力的合力为零时，物体处于平衡状态。作用，那么当两个力的合力为零时，物体处于平衡状态。类比可知，如果物体受到的多个力的合力为零，那么物体类比可知，如果物体受到的多个力的合力为零，那么物体就处于平衡状态。就处于平衡状态。这个猜想对不对呢？如果想知道三个力的合力，我们可以这个猜想对不对呢？如果想知道三个力的
4、合力，我们可以把三个力的图示画出来，通过平行四边形法则求出它们的把三个力的图示画出来，通过平行四边形法则求出它们的合力，从而证明猜想是否正确。同学们你想到怎样设计实合力，从而证明猜想是否正确。同学们你想到怎样设计实验来验证这个问题了吗？验来验证这个问题了吗？设计和制定实验：设计和制定实验：三个测力计共同拉一个圆环，使其处于静止状态。三个测力计共同拉一个圆环，使其处于静止状态。记下三个测力计拉力的大小和方向记下三个测力计拉力的大小和方向用力的图示法表示出各个力。用力的图示法表示出各个力。先研究其中两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出先研究其中两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出三个共点力平衡
5、时满足的条件。三个共点力平衡时满足的条件。实验结论：实验结论：物体受到三个力的合力为零，才能处于平衡状态。物体受到三个力的合力为零，才能处于平衡状态。分析论证分析论证二力平衡时，如图所示，物体只受到两个力的作用，平二力平衡时，如图所示，物体只受到两个力的作用，平衡时它们的合力为衡时它们的合力为0 0。如图如图O O点受到三个力的作用处于平衡状态。若把其中点受到三个力的作用处于平衡状态。若把其中F F1 1，F F2 2用它们的合力用它们的合力F F替代，再与替代，再与F F3 3比较可以发现这又转化成了二比较可以发现这又转化成了二力平衡问题。可以发现，它们同样满足条件力平衡问题。可以发现，它们
6、同样满足条件F F合合=0=0O OF F1 1F F2 2F F3 3推广可得出不论有几个共点力的作用，我们总是可以二推广可得出不论有几个共点力的作用，我们总是可以二力合成，用一个合力替代两个分力，再继续合成，最终力合成，用一个合力替代两个分力，再继续合成，最终把这个问题转化成了二力合成的问题。总结可得共点力把这个问题转化成了二力合成的问题。总结可得共点力的平衡条件：的平衡条件：物体在多个共点力作用下平衡时，合力总等于零。物体在多个共点力作用下平衡时，合力总等于零。若为若为4 4个共点力的作用则如图所示个共点力的作用则如图所示思考：斜拉桥的塔柱是在哪几个力作用下取得平衡的？思考：斜拉桥的塔柱
7、是在哪几个力作用下取得平衡的？G GF F1 1F F2 2F FN N如图为一个在水平拉力作用下沿水平面匀速前进的小车，如图为一个在水平拉力作用下沿水平面匀速前进的小车，分析它的受力情况。分析它的受力情况。G GF FN Nf f在共点力平衡问题中，常取两个互相垂直的方向进行考在共点力平衡问题中，常取两个互相垂直的方向进行考察。察。1.1.如图所示，用两根细线悬挂一个所受重力为如图所示，用两根细线悬挂一个所受重力为G G的电灯。的电灯。细线细线AOAO与竖直方向夹角为与竖直方向夹角为，细线，细线BOBO水平，现设法增大水平，现设法增大角角，仍保持，仍保持BOBO处于平衡状态，试分析处于平衡状
8、态，试分析AOAO、BOBO两绳中拉两绳中拉力的变化情况。力的变化情况。分析分析: :以结点以结点O O为研究对象，它为研究对象，它受三个力作用：受三个力作用：AOAO、BOBO两绳的两绳的拉力分别设为拉力分别设为T T1 1和和T T2 2.OC.OC绳中的绳中的拉力拉力F=GF=G，如图所示，如图所示O OA AB BC CT T1 1T T2 2F=GF=G根据共点力平衡条件，由竖直方向与水平方向合力为零得根据共点力平衡条件，由竖直方向与水平方向合力为零得 T T1 1cos-G=0cos-G=0T T1 1sin-Tsin-T2 2=0=0则则T T1 1=G=GT T2 2= =G
9、Gtantan当夹角当夹角增大时，增大时，coscos的值减小，的值减小，tantan增大故两绳拉力都变大增大故两绳拉力都变大 2.2.风力仪可以测量风力的大小，其原理如图。风力仪可以测量风力的大小，其原理如图。风力仪中有一金属线，下面挂一个质量风力仪中有一金属线，下面挂一个质量为为m m的小球，没有风时金属线处于竖直的小球，没有风时金属线处于竖直状态，当有风吹来时，金属线会偏离竖状态，当有风吹来时，金属线会偏离竖直方向一定夹角直方向一定夹角，风力越大，偏角越，风力越大，偏角越大。通过力传感器就可以根据偏角的大小测出对应的风大。通过力传感器就可以根据偏角的大小测出对应的风力。力。那么风对小球的
10、作用力与小球的质量、偏角有什么关系那么风对小球的作用力与小球的质量、偏角有什么关系呢？呢？分析：分析：对小球进行受力分析如图，对小球进行受力分析如图， 将金属线的拉力向将金属线的拉力向竖直方向和水平方向上分解，由平衡条件可知，竖直竖直方向和水平方向上分解，由平衡条件可知，竖直方向和水平方向的合力都为零。方向和水平方向的合力都为零。FxFx= =TsinTsin-F=0-F=0FyFy= =TcosTcos-mg=0-mg=0所以所以TsinTsin=F=FTcosTcos=mg=mg两式相比得两式相比得F=F=mgtanmgtan可见在质量一定的情况下，力可见在质量一定的情况下，力F F只和偏
11、角有关系，所以只和偏角有关系，所以可以根据偏角算出风力可以根据偏角算出风力F F。x xy yT TF Fmgmg3.3.如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受三个力如图，一木块放在水平桌面上，在水平方向共受三个力即即F F1 1、F F2 2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中F F1 1= =10N10N、F F2 2=2N=2N。若撤去力。若撤去力F F2 2，则木块在水平方向受到的合力，则木块在水平方向受到的合力可能为（可能为（ ） A A2N2N，方向水平向右，方向水平向右B B8N8N，方向水平向右，方向水平向右C C1N1N，方向水平向右，
12、方向水平向右 D D零零ACDACDF F1 1F F2 24.4.如图所示，大三角劈如图所示，大三角劈C C置于粗糙水平面上，小三角劈置于粗糙水平面上，小三角劈B B置于斜面上，置于斜面上，B B的上面又放一个小木块的上面又放一个小木块A A，在，在A A、B B一起匀一起匀速下滑的过程中，下列说法正确的是（速下滑的过程中，下列说法正确的是（ ）A A、木块、木块A A受到方向向左的摩擦力受到方向向左的摩擦力B B、木块、木块A A对对B B的压力小于的压力小于A A的重力的重力C C、B B与与C C之间的滑动摩擦系数之间的滑动摩擦系数 =tan=tan D D、水平地面对、水平地面对C C没有摩擦力作用没有摩擦力作用CDCD1.1.平衡状态平衡状态2.2.平衡条件平衡条件3.3.如何应用平衡条件解决实际问题如何应用平衡条件解决实际问题
