第六节 共点力的平衡条件及其应用（教学课件）物理粤教版2019必修第一册

3.6 共点力的平衡条件及其应用 新粤教版（2019）高中物理必修第一册 第一章 新课引入 高高耸立的岩石 都处于平衡状态 婀娜多姿的平衡鸟 平衡木上的运动员 都利用了物体平衡的原理 新课引入 高耸入云的广州塔 形式各样的斜拉桥 1.共点力：如果几个力作用在同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力 共点力的平衡 2.平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态。 3.共点力的平衡：物体受到共点力的作用且处于平衡状态。 共点力的平衡 4.平衡条件：为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件。 二力平衡的条件： 两个力的大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 探究共点力的平衡条件 探究三个不在一条直线上的共点力的平衡条件 1、分别用弹簧测力计连接在三根细绳的末端，使汇力圆环与定位圆重合。 2、记录三个拉力的大小和方向。 3、用力的图示画出三个拉力。 4、用力的平行四边形定则作出 、 的合力 。 5、比较 与 的大小和方向。 结论： 一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态，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（合外力为零） 物体受多个共点力的作用而处于平衡状态时，其平衡条件是所受合力为零。 探究共点力的平衡条件 推论： （1）共点的三力平衡时，表示三力的矢量可以形成封闭 的矢量三角形. （2）物体受n个力处于平衡状态时，其中n－1个的合力 一 定与剩下的那个力等大反向。 解：对小球的受力分析如图，由几何关系 例题1：在图中，小球重3N，光滑斜面的倾角 为 。求斜面及竖直放置的挡板对小球作用力的大小。 而 代入数据得： 即斜面对小球的作用力为3.5N，挡板对小球的作用力为1.7N 共点力平衡条件的应用 例题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？ 方法一：力的合成法 如图所示，风力F和拉力T的合力与重力等大反向。 由平行四边形定则可得F＝mgtanθ 例题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？ 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，如图所示。 方法二：效果分解法 F′ 由几何关系可得 F＝F′＝mgtanθ 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，小球的受力分析如图，因为小球处于平衡状态，所以小球在水平方向上的合力与竖直方向上的合力均为0 例题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？ 轴方向： 轴方向： 解得： 方法三：正交分解法 例题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？ 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． 方法 内容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 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