3.5 共点力平衡 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.5共点力平衡 高中物理/人教版2019/必修一/第三章相互作用—力 1 物理观念：能够解释平衡状态的含义，并能够判断一个物体所处的状态是否平衡。 科学思维：能够通过实验和练习归纳出应用力的平衡条件解决实际问题的基本步骤和基本方法。 科学探究：能够从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。 科学态度与责任：意识到物理规律在现实生活中的重要作用，增强对物理学习的兴趣。 重点：(1)共点力的平衡条件。 (2)使用正交分解法。 难点：(1)共点力的平衡条件。。 (2)应用正交分解法解决实际问题。 教学目标 三个人两根竹竿，扛一块大石头，谁更累呢？ 三个人肩膀的支持力的合力与什么有关？ 观看视频并思考： 新课引入 如图所示，重力为G的木棒处于平衡状态，根据每幅图中各个力作用线的几何关系，你能把这四种情况的受力分为哪两类？ 1.共点力 几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 共点力： 一、共点力的平衡条件 如图甲、丁 新知探究 2.平衡状态 匀速直线运动状态 保持静止状态 平衡状态 灯挂在天花板下 电脑放于桌面上 加速度a=0 静止与速度v＝0不是一回事。物体保持静止状态，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是 v＝0，a≠0，如竖直上抛到最高点的物体，并非处于静止状态。 对静止状态的理解： 一、共点力的平衡条件 新知探究 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直线上，这两个力平衡。即：物体所受的合力为0。 3.共点力的平衡条件 受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 初中学过二力的平衡条件： 如图甲、丁所示，物体受多个共点力作用，在什么条件下才能保持平衡呢？ 共点力作用下物体的平衡状态条件： 物体受到多个共点力作用，可以通过力的合成，最终等效为两个力作用。 如：将图甲、丁中的F1和F2合成为F，则木棒等效于受F和G两个力，如果这两个力的合力为0，则所有力的合力为0，物体就处于平衡状态。 合力为0。 一、共点力的平衡条件 新知探究 共点力平衡的条件： (1)物体受两个力平衡时，这两个力等值反向共线。 (2)物体受三个力平衡时，其中任意一个力与其余两个力的合力等值反向共线。 ②Fx合＝0，Fy合＝0 有两种表达： ①F合＝0 合力为0。 其中任意几个力的合力与其余力的合力等值反向共线。 (3)物体受三个以上的力平衡时： 其中任意一个力与其余几个力的合力等值反向共线。 4．共点力平衡的推论 Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力。 一、共点力的平衡条件 新知探究 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 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，作用线在同一直线上 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 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三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 4.力的三角形法: 3.正交分解法: 2.分解法: 1.合成法: 二、共点力平衡问题的解法 新知探究 例1　在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝，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。那么，风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？ 二、共点力平衡问题的解法 新知探究 取金属球为研究对象，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如图所示。 这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零。可以根据合成法、分解法、正交分解法求解。 分析： 二、共点力平衡问题的解法 新知探究 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，如图乙所示，由几何关系可得： 解法一(合成法)： 根据任意两力的合力与第三个力等大反向，如图甲所示，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 解法二(分解法)： F＝F′＝mgtanθ 二、共点力平衡问题的解法 新知探究 以金