3.4 共点力的平衡课件-2021-2022学年高一上学期物理沪科版（2020）必修第一册

第三章 相互作用与力的平衡 4、共点力的平衡 3.4：共点力的平衡 PPT-普通高中物理上海科学技术出版社版（2021）【新教材】必修第一册 第一部分：平衡状态的静态分析 一、物体的平衡 物体静止或匀速直线运动状态叫做平衡状态。 物体的平衡转化为力的平衡。 二、物体平衡的条件 1、二力平衡的条件 大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 F合= 0 2、三个共点力平衡的条件（视频探究） F合= 0 推广：共点力作用下物体的平衡条件： F合= 0 3、注意 （1）三个共点力作用下物体平衡条件的几何描述—— 三力首尾相接，组成封闭的矢量三角形。 平衡的矢量三角形。 F3 F2 F1 （2）物体在n个力的作用下处于平衡状态，则任意（n-1）个力的合力与剩下的一个力等大反向。 三、三力平衡常用解题方法 1、力的合成、分解法 对于三力平衡的物体有“任意两个力的合力与第三个力大小相等方向相反”。 例一：已知灯的重力为G，OB绳与天花板成300角，角AOB=900，求：绳AO、BO对O点拉力的大小。 A B 0 300 方法一：做T的反向力R，将其分解。 T=G R TB TA O 方法二：将T分解，两个分力分别与TA、TB等大、反向。 T=G TB TA F1 F2 2、力的矢量三角形法 2、力的矢量三角形法：对于受三力平衡的物体，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形。 注意：与力的合成、分解的“三角形法则”进行区分。 例二：一根长L=0.4m的细绳一端系一个半径R=0.6m的光滑球，球质量10kg，求：球受到的墙的弹力，绳子的拉力大小。 θ mg N T θ mg N T A B C 300 例三：如图支架上挂有重3×103N的物体，求绳子AB和杆BC对支架B点的作用力。 T=G NCB TAB 拓展：力的平衡的矢量多边形法—— 矢量的首尾相接，组成封闭的多边形，合外力为零。 F1 F2 F3 F4 F1 F2 F3 F4 例四、教材P71——示例2 3、正交分解法：将力分解在x、y两个正交的坐标系中，然后应用平衡条件列出平衡方程： Fx=0 Fy=0 正交分解法解题步骤： （1）确定研究对象； （2）分析物体受力（画受力图）； （3）取直角坐标系（更多的力落在坐标轴上）； （4）分解不在坐标轴上的力； （5）列X、Y的平衡方程； （6）求解。 例五、重为G的球置于倾角为α的光滑斜面上，下方用竖直挡板挡住，使其静止。求斜面对小球的支持力N1，挡板对小球的支持力N2。 α 4、力的相似三角形法：对三个力平衡的物体，可找一个力的矢量三角形与一个几何三角形相似，利用对应边成比例关系解题，多用于解决非特殊角度问题。 例六、固定在水平面上光滑半球，半径为R，球心O的正上方距球面高度为h处固定一小定滑轮。细线一端绕过定滑轮，另一端系一个质量为m小球并靠在半球上。从定滑轮到小球的细线长度为L，求：(1)细线上的拉力T；(2)小球受到的支持力N。 答：(1)T=mgL/(R+h) (2)N= mgR/(R+h) T R L m mg N T mg N T h 回忆：三力汇交原理 如果一个物体在三个互不平行的力的作用下保持平衡，则这三个力必为共点力。 小结：“滑轮”与“结点” 1、“滑轮”： (1)跨过滑轮的轻绳上有大小相等的张力 (F1=F2) (2)两轻绳方向与滑轮轴线方向的偏角相等 (1 = 2) 2、 “结点”：几根绳子在端点打结，形成结点 (1)几根绳子上的张力不一定相等(F1F2) (2)几根绳子的偏角不一定相等(1  2) 2 1 F1 F2 1 2 F1 F2 第二部分：平衡状态的动态分析 一、动态分析 处于平衡状态的物体其中某个力发生缓慢变化时，平衡状态继续保持，作用在物体上的其他力的大小或方向要跟着发生变化。 二、目的 通过一个力的变化分析其他各力的变化。 三、常用方法 1、解析式法 写出各个力的表达式，分析变化规律。 例1、当两根绳子与竖直方向的夹角缓慢变大时，求每根绳子上的拉力T的变化规律。 解析式——T= mg / 2cos  增大，cos 减小 T增大 。   mg T T R 例2、如图所示，使光滑球沿墙壁缓慢上升，求：(1)球受到的支持力N；(2)细绳上的拉力T的变化情况。 解析式——N=mgtgθ T=mg/cosθ θ增大，tgθ增大，N增大 θ增大，cosθ减小，T增大 思考：观察矢量图