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

3.5 共点力的平衡 1 目录 contents 平衡状态 01 02 共点力的静态平衡 03 共点力的动态平衡 02 绳杆模型 2 导入新课 图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 图甲和图丁中木棒所受的力是共点力。图乙和图丙中木棒所受的力不是共点力。 平 衡 的 艺 术 平衡状态 01 6 共点力平衡可以理解为物体受到多个力的合力为0. 共点力的平衡条件 02 9 mg FN 静止在水平地面上的木块处于平衡状态。 二力平衡是最简单的一种共点力平衡 1.谈谈你对平衡状态的认识？ 2.物体受到3个力平衡的2点认识？ 注意： 物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态. 若物体受3个力处于平衡状态有什么特点呢？ 对共点力作用下物体平衡条件的理解 (1)共点力作用下物体的平衡条件有两种表达式： ①F合＝0②Fy合＝0(Fx合＝0)其中Fx合和Fy合＝0分别是将力进行正交分解后，在x轴与y轴上的合力。 (2)由平衡条件得出的三个结论： ①二力作用：等大，反向，共线，是一对平衡力； ②三力作用：任两力的合力与第三个力等大、反向、共线； ③N个力作用：任一个力与其他所有力的合力等大，反向、共线； 【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？ G Ff A B C FN 模型构建 受力分析 A B C 方法一：正交分解法 =Ff FN 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： G FN Ff θ θ x y F1 F2 为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？ 结合：Fy合＝0；Fx合＝0 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 方法二：合成法 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 合成法：把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。 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。 两种方法的特点： ⑴确定研究对象 ⑵对研究对象进行受力分析 ⑶根据平衡条件，对研究对象受到的力进行处理，列平衡方程。 ⑷对平衡方程求解 ⑸讨论解的合理性和实际意义 常见的方法有：正交分解法、合成法、按力的作用效果分解等 解答共点力平衡问题的一般步骤 动态平衡 注意： 物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态. 题型1：如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间.设墙面对球的压力大小为FN1，球对木板的压力大小为 FN2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置.不计摩擦，在此过程中( ) A.FN1始终减小，FN2始终增大 B.FN1始终减小，FN2始终减小 C.FN1先增大后减小，FN2始终减小 D.FN1先增大后减小，FN2先减小后增大 题型2：如图，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且 MN被拉直，OM与MN之间的夹角为α (α>900)。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角a不变。在 OM由竖直被拉到水平的过程中( ) A.MN上的张力逐渐增大 B.MN上的张力先增大后减小 C.OM上的张力逐渐增大 D.OM上的张力先增大后减小 题型3：轻质细线上端固定，下端悬挂一小球，对小球施加一个大小恒定且小于小球重力的拉力F，开始时拉力方向竖直向上，如图所示。现将拉力F在同一竖直平面内沿顺时针方向缓慢转过90°。设细线中拉力的大小为 FT，细线与竖直方向的夹角为θ，则在拉力F方向变化的过程中( ) A. FT一直增大，θ一直增大 B.FT一直增大，θ先增大后减小 C.FT先增大后减小，θ一直增大 D.FT先增大后减小，θ先增大后减小 F 题型4：如图所示，将一根不可伸长、柔软的轻绳两端分别系于A、B两点上，一物体用动滑轮悬挂在绳子上，达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ1，绳子中张力为T1，将绳子一端由B点移至C点，待整个系统重新达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ2，绳子中张