3.5 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

第三章 相互作用——力 第5节 共点力的平衡 人教版2019 物理（必修第一册） 问题引入 讨论： 下面的物体在力的作用下处于平衡状态，根据每幅图力作用线的几何关系可分为两类，哪些属于同一类？依据是什么？ 甲、乙、丙、丁四幅图中分别画出了重力为G的木棒在拉力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情境，这些力都位于同一平面内。 请你仔细观察一下四幅图中物体受力的特点，并回答下面的问题： 1.根据每幅图中各个力作用线的几何关系，我们可以把上述四种情况的受力分成两类，请同学们判断一下哪些情况属于同一类？ 2.你的判断依据是什么呢？ 3 几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力。 一、共点力： 同一点 相交于同一点 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 静止的吊灯 静止的书 随传送带匀速的行李箱 匀速前进的汽车 物体处于 或者 的状态。 二、平衡状态： 静止 匀速直线运动 新课教学 平衡状态的运动学特征：静止（v=0且a=0） 注意： 或 匀速直线运动（v不变） 在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ F拉 G 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，并且在同一条直线上，这两个力平衡。即二力平衡时物体所受的合力为0。 思考： F拉 G 任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。 在实际生产生活中，很多情况下物体受到三个共点力的作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个共点力作用时的平衡条件。 推导1： 新课教学 F F1 F2 G F G 三力平衡转化为二力平衡 当物体受到多个力共点力作用平衡时，推导物体受多个共点力作用时的平衡条件。 物体所受 。 三、共点力平衡的条件： 推导2： 新课教学 mg FN F牵 Ff 合力为0 任意n-1力的合力与第n个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。 【例题】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯 要多高？ A B C 新课教学 )θ 模型构建 至少 方法一：正交分解法 Ff＝μFN ③ 把①②代入③式有 化简得：h ＝ μb ＝ 2.4m 解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，设BC高度为h，AC长度为b，斜面AB长度为l，倾角为θ。 沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。 Ff＝F1＝Gsinθ＝ ① FN＝F2＝Gcosθ＝ ② x轴 y轴 新课教学 受力分析如下图所示， 分别列x轴和y轴的平衡状态方程。 A B C θ x y )θ G Ff FN F1 F2 θ 将支持力和摩擦力根据平行四边形法合成为 F，根据平衡条件可知：F与重力G等大、反向、共线，即 F=G 。 方法二：合成法 新课教学 FN G G’ A B C )θ θ F G Ff FN Ff＝μFN ③ 把①②代入③式有 化简得：h ＝ μb ＝ 2.4m Ff＝Fsinθ＝Gsinθ＝ ① FN＝Fcosθ＝Gcosθ＝ ② 解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，设BC高度为h，AC长度为b，斜面AB长度为l，倾角为θ。 受力分析如下图所示， θ 合成法：把物体所受的力合成为两个力，则这两个力等大、反向、共线，合力为0。 正交分解法：把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。 新课教学 两种方法的特点： A B C θ x y )θ G Ff FN F1 F2 FN G G’ A B C )θ θ F G Ff FN 1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析，画出力的示意图，并判断是否平衡； 3.根据共点力的平衡条件列方程（正交分解法或合成法）； 4.解平衡方程。 新课教学 共点力平衡问题的解题步骤 二、共点力平衡实例分析 学以致用 正