3.5 共点力平衡（课件） 2023-2024学年高一物理同步讲练课堂（人教版2019必修第一册）

主讲老师：陈庆威 第三章：第5节 共点力平衡 高中物理必修第一册课件 目录 CONTENT 高中物理必修第一册课件 共点力平衡的条件 实例与方法 动态平衡 巩固提升 共点力平衡的条件 第一部分 问题与思考 01. 高中物理必修第一册课件 下面四种情况的物体的受力有何特点？ 思考：以上四种情况中物体均处于什么状态？ 平衡状态 图甲、丁中棒所受的力是共点力。图乙、丙中棒所受的力不是共点力。 平衡状态 02. 高中物理必修第一册课件 G FN 二力平衡时两个力: 大小相等，方向相反 G FN 平衡状态:物体处于静止或者匀速直线运动的状态。 高中物理必修第一册课件 平衡条件 03. G F1 F2 G N f 当物体受到多个力作用平衡时，它们的受力有何特点? f F N G 合力等于零,即F合＝0 平衡状态的运动学特征：v=0 或v不变，即：a=0 平衡条件 注意：保持静止 和瞬时速度为0意义不同 高中物理必修第一册课件 对平衡条件的理解 04. 共点力合力为0的具体表达形式： F合 = 0 物体受三个力： 三个力首尾相接构成一个闭合三角形 任意两个力的合力和第三个力是一对平衡力 正交分解： Fx = 0 Fy = 0 物体受多个力时： 正交分解： Fx = 0 Fy = 0 物体受两个力时： 具体问题该如何处理呢？ 实例分析与 方法探究 第二部分 高中物理必修第一册课件 问题模型1 01. 【例题1】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，滑梯至少要多高？ 模型构建 G Ff A B C FN 受力分析 高中物理必修第一册课件 A B C Ff＝μFN 解得 tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图： 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。三力平衡转化为四力平衡。 G FN Ff θ θ x y F1 F2 解法一：正交分解法 02. 高中物理必修第一册课件 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示， 支持力和摩擦力的合力与重力等值反向 FN G G’ Ff A B C θ θ Ff＝μFN 解得 tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m G Ff FN 解法二：合成法 03. 高中物理必修第一册课件 模型建构 04. 高中物理必修第一册课件 共点力平衡问题的解题步骤 05. 1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析； 3.根据共点力的平衡条件列方程； 4.求解平衡方程； 5.讨论解的合理性和实际意义。 高中物理必修第一册课件 【例题2】如图悬吊重物的细绳，其 O 点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？ F3 F2 F1 合成法 F3 F2 F1 F5 F3 F2 F1 F6 乙 丙 F3 F1 F2 F4 甲 对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。对甲： 问题模型2 06. 高中物理必修第一册课件 正交分解法：如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y 。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程： F2 － F1x ＝0 F1y － F3 ＝0 即 F2 － F1sinθ＝0 （1） F1cosθ－G ＝0 （2） 由（1）（2）式解得 F1＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。 即绳AO和绳BO所受的拉力大小分别为Gcosθ和G tanθ。 F3 F1 F2 x y F1y F1x 解法二：正交分解法 07. 高中物理必修第一册课件 问题模型3 08. 受力特点：三个力互相不垂直，且夹角（方向）未知。 【例题3】如图，半径为R的光滑半球的正上方，离球面顶端距离为h的O点，用一根长为l的细线悬挂质量为m的小球，小球靠在半球面上．试求小球对球面压力的大小． F N G 相似三角形法：力的三角形与空间三角形相似 T 高中物理必修第一册课件 问题模型4 09. 【例题4】城市中的路灯、无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，钢索和杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量是G，角AOB 等于θ ，钢索AO对O点的拉力和杆OB对O点的支持力各是多大？ 方法一：解析法 高中物理必修第一册课件 水平方向： 竖直方向： O点受力如图，对O点由共点力