3.6共点力的平衡条件及其应用—【新教材】粤教版（2019）高中物理必修第一册课件

几个力作用于同一点，或几个力的作用线相交（延长或反向延长）于一点，这几个力就叫做共点力。 F风 F浮 F拉 G 风 图甲和图丁中木棒所受的力是共点力。 图乙和图丙中木棒所受的力不是共点力。 下列四幅图中，哪幅图中的木棒收到的力是共点力？ 物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态。物体如果受到共点力作用处于平衡状态，就叫共点力的平衡。 2、平衡状态： 放在桌上的书、屋顶的灯、随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车等所处的状态称之为平衡状态，那么物理学的角度来说，这些状态有哪些共同的运动学特征呢？ 思考：物体速度为零时一定是平衡状态吗？ (1)两种平衡情形： ①静平衡：物体在共点力作用下处于静止状态。 ②动平衡：物体在共点力作用下处于匀速直线 运动状态。 (2)“静止”和“v＝0”的区别与联系： V=0 回忆：在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么呢？ 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。二力平衡时物体所受的合力：F合=0。 mg FN mg f 据平行四边形定则，只需作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，就可以把三力平衡转化为二力平衡。 三力平衡条件：任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，也就是三力的合力为0。 （力的合成法） . 三力平衡条件：任意一个力作其正交分解，其分力与其余两个力的大小、方向的关系：等大、反向、同线，即F合=0。 （力的分解法） F2 F1 G X y O F1y F1x 多力平衡：物体受多个力时，任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 四力（多力）平衡 ★在共点力作用下物体平衡的条件： 合力F合=0 mg FN F牵 Ff 例1：右图所示，小球重3N，光滑斜面的倾角a为30°。求斜面及竖直放置的挡板对小球作用力的大小。 a 例2：在科学研究中，人们利用风力仪直接测量风力的大小，其原理如右图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂。当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度，风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力的大小。那么，风力的大小F跟小球质量m、偏角θ之间有什么关系呢？ θ 风 方法一：力的合成法 如图乙所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtanθ. 方法二：效果分解法 重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得 F＝F′＝mgtan θ. 方法三：正交分解法 以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丁所示．由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即 Fx合＝FTsinθ－F＝0， Fy合＝FTcosθ－mg＝0， 解得F＝mgtanθ. 方法四：三角形法 三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示，由三角函数可求得F＝mgtan θ. 由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只与偏角θ有关．因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小． 全优：P82 变式2、 P84 1、2 1．(多选)关于平衡状态的理解，下列说法正确的是(　　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于平衡状态 B．蹦床运动员在空中上升到最高点时处于静止状态 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于平衡状态 D．跳水运动员在跳台与水面之间运动时处于平衡状态 【答案】AC 2．如图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B两点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA、FB，灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是(　　) A．FA一定小于G B．FA与FB大小相等 C．FA与FB大小不相等 D．FA与FB大小之和等于G 【答案】B 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 力的三角形法 对受三个力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 2.解决共点力作用下物体平衡问题的一般思路 $$