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

人教版(2019)必修第一册物理高中 3.5 共点力平衡 复习： 共点力：几个力同时作用在物体的同一点，或它们的作用线相交于一点。 平衡状态：静止或匀速直线。 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 01 共点力静态平衡 什么是静态平衡？平衡条件？ 木块匀速下滑 G N F合=0 G N f 苹果静止 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 G O A B 例 1 练习 死结问题： 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 例1：某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），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？ Ff mg FN 解： （1）确定研究对象，构建模型： （2）对这个物体进行受力分析： 顺序： ①竖直向下的重力mg； ②垂直斜面向上的支持力FN； ③沿斜面向上的摩擦力Ff； （3）应用二力平衡模式或建立直角坐标系转化为四力平衡的模式： 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 物体的静态平衡 1.概念：物体在力的作用下处于静止的平衡状态 2.特点：处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零 物体的动态平衡 1.概念：物体在力的作用下处于匀速直线运动的平衡状态，我们称之为动态平衡 2.特点：处于动态平衡的物体所受共点力的合力为零 物体的平衡 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 6 （1）动态平衡问题，是通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态。所遇到的题目往往是保持其中一个力的大小和方向都不变，第二个力的方向保持不变，来分析第三个力方向变化时，第二个和第三个力的大小变化情况 动态平衡的理解 （2）分析方法： ①解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变参量的变化确定应变参量的变化 ②图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 7 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 例2：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 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 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 【例3】如图所示，G=100N，α=60°，求OA、OB绳的拉力。 G O A B G TA TB 解：正交分解法 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 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 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 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 例4：沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力mg沿两坐标轴方向分解为F1和F2 。 A B C mg FN Ff x y F1 F2 设斜面倾角为θ，由于F2垂直于AB、 F1垂直于AC，故F2和F1的夹角也等于θ。 用l、b和h 分别表示AB、AC和BC的长度。 直角三角形中三角函数关系可知： 一日一钱，千日千钱，绳锯木断，水滴石穿 重力一定的物块P用两根轻绳悬在空中，其中绳OA方向固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平方向转至竖直方向的过程中，绳OB的张力的大小将 (　　) A．一直变大