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

空中芭蕾 平衡的艺术 叠石头的最高境界 §3.5 共点力的平衡 作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。 一.共点力 限 速40km/s G F2 F1 F1 F2 F3 F f N G 为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 平衡状态的运动学特征：v 恒=0 或v 不变，即：a=0 注意：保持静止和瞬时速度为0不同 平衡状态—物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。 二力平衡：二力等大，反向，共线 三力平衡：任两力的合力与第三个力等大，反向共线。 n力平衡：任一个力与其他所有力的合力等大、反向共线。 物体保持平衡。如果撤去力F1，其余力不变，剩余力的合力？ T1 T2 T3 共点力的平衡条件 F合=0（任意方向） 三力平衡合成法注意事项1原理 任意两力的合力和剩下力等大反向2先选定要合成的两个力3再将剩下的力直接反向延长 4最后做平行四边形5研究平行四边形中的一个三角形，找出三力大小关系 平衡问题：选择对象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解 正交分解1先受力分析2建系：确定分解方向3 在草稿纸上将不在轴上的力往两个轴上做垂线分解并求解（为避免箭头太多混淆，草稿纸上分解后用点标记）4在答题卡上写 由平衡条件得然后直接列出xy两个方向的平衡方程（不要单独列式求某一个力的分力大小）5联立解方程 计算格式标黄部分 画图技巧 先定住大小方向确定的力 未知力不着急标箭头 计算格式 只画受力图，由几何知识得 + A对B的压力？？ T1 T2 T3 平衡问题：选择对象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解 已知球静止，球重力G，角度θ，求CB,CA绳子拉力大小 合成法：画平四，解三角 对球：绳子拉力T3=G 对结点C：受力如图，由几何知识得 BC绳子拉力 T1=T3/cosθ⟹ T1=G/cosθ AC绳子拉力 T2=T3tanθ⟹ T2=G/cosθ 1不是绳子多长力多大！ 2先定住大小方向确定的力T3 3未知力不着急标箭头 正交分解法：建系→分解→列式 对球：绳子拉力T3=G ① 对结点C ：受力如图，由平衡条件得 水平：T1sinθ=T2 ② 竖直：T1cosθ=T3 ③ 联立①②③得 BC拉力T1= AC拉力T2= 三个力优先使用合成法！ 练：例1分别沿着三个方向合成 标角度 平衡问题：选择对象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解 易错点：注意对象，作用力反作用力通过牛顿第三定律过度。1分 二级结论快速做题：两大小相等的力的合力在角平分线，大小F=F1cosθ/2 轻绳AD跨过固定的水平轻杆BC，挂住一个质量为M=1kg的物体,∠ACB=30°, g=10m/s2 绳对C的压力是 对物块：绳子拉力T=Mg=10N ① 对 绳上和C 的 接触点：受力如图，由几何知识得 C对绳支持力N=2Tcos60° ② 由牛顿第三定律得 绳对C的压力N’=N ③ 联立①②③得N’=10N 活结：一根绳子上的力是相等的，绕过光滑滑轮，圆环等物 定杆：力不一定沿着杆方向，被固定住，插在墙中，不可自由转动 杆绳模型 平衡问题：选择对象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解 水平轻杆HG一端用铰链固定,另一端G通过轻细绳EG拉住,∠AGB=30°,杆的G点用轻细绳GK拉住一个质量为G=10N的物体,求杆的力大小 死结：绳子上的力不一定相等直接给，或结合结论判断 动杆：力沿杆方向，铰链相连，杆绕一端可转动 杆绳模型 平衡问题：选择对象→受力分析→列式→三力：合成法、正交分解 活结：一根绳子上的力是相等的，绕过光滑滑轮，圆环等物 死结：绳子上的力不一定相等直接给，或结合结论判断 动杆：力沿杆方向，铰链相连，杆绕一端可转动 定杆：力不一定沿着杆方向，被固定住，插在墙中，不可自由转动 活结定杆 死结动杆 思考：甲图杆BC换成动杆，还能否在图示位置平衡？如不能，对杆有何要求？ G f N Fx Fy y x F f x y N G Fy Fx 解:由平衡条件得: 沿x轴:f=Fcosθ ① 沿y轴:mg=N+Fsinθ② 因 f = μN ③ 解:由平衡条件得