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

人教版(2019)必修第一册物理高中 3.5 共点力平衡 一、共点力平衡的条件 梳理深化 平衡状态：物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 静止状态：v＝0，a＝0 匀速直线运动：v ≠ 0，a＝0 一、共点力平衡的条件 梳理深化 共点力平衡的条件： 在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 物体受的所有力都在同一条直线上：正方向上所有力的和等于负方向上所有力的和。 物体受三个互成角度的力作用：其中任意两个力的合力必与第三个力等值反向。 例1．（多选）下列说法正确的是（　　 ） A．竖直上抛的物体达最高点时，物体处于平衡状态 B．电梯匀速上升时，电梯中的人处于平衡状态 C．竖直弹簧上端固定，下端挂一个重物，平衡后用力F 将它再拉下一段距离后突然撤去力F，重物仍处于平衡状态 D．只有加速度为零的物体才处于平衡状态 BD 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 【例2】 如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上，另一端P通过轻绳EP拉住，EP与水平方向也成30°角，轻杆的P点用轻绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体。g取10 m/s2，求： (1)轻绳AC段的张力FAC与轻绳EP的张力FEP之比； (2)横梁BC对C端的支持力； (3)轻杆HP对P端的支持力。 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 T N G 二、共点力的平衡条件的应用 交流讨论 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A 点，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为α，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。 （1）足球处于什么运动状态？ （2）足球受到哪几个力的作用？这几个力是共点力吗？ （3）这几个力的大小关系是怎样的？用什么方法研究？ 静止 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 二、共点力的平衡条件的应用 梳理深化 解法一：合成法 适用条件：适用于解决三力或多力共点的平衡问题； 方法阐述：运用平行四边形定则求相邻两个力的合力，与另外其他力的合力等值反向。 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 F3 F1 F2 F4 方法二：图解法 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 9 思考与讨论 F4 如果悬绳AO与竖直方向的夹角θ 减小，BO仍保持水平，重物仍然静止悬挂，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力将分别如何变化？ F3 F1 F2 θ减小，cosθ增大，tanθ减小 减小 减小 是否有其他方法解决问题？ 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 “定杆”与“动杆”、“活结”与“死结”问题 1．“动杆”和“定杆”的比较 (1)“动杆”：对于一端有转轴或有铰链的轻杆，其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向。 (2)“定杆”：一端固定的轻杆(如一端“插入”墙壁或固定于地面)，其提供的弹力不一定沿着轻杆的方向，力的方向只能根据具体情况进行受力分析。根据平衡条件确定杆中的弹力的大小和方向。 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 例3．(静态平衡问题的分析) (2022·浙江萧山中学高一检测)如图示，一本质量为m的书放置在倾角为θ的倾斜桌面上，此书有三分之一部分伸出桌面外，桌面与书本间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。下列说法正确的是(　　) C 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 利用共点力平衡条件解决问题的步骤 ① 选择研究对象； ② 对研究对象进行受力分析； 根据共点力的平衡条件列方程； ④ 求解方程； ⑤ 讨论解的合理性和实际意义。 F3 F2 F1 F3 F2 F1 F4 F3 F2 F1 F1y F1x x y 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 共点力平衡条件的应用 1.在科学研究中，可用风力仪直接测量风力的大小，原理如图。仪器中一根轻质金属丝下悬挂着一个金属球。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定角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可根据偏角的大小测出风力的大小。求风力大小F 跟金属球的质量m、偏角θ之间的关系。 答案：F=mgtan θ 天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨 随堂自测 1．(共点力平衡的条件理解)(多选)下列运动项目中的运动员处于平衡状态的是(　 　) A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时 B．蹦床运动员在空中上升到最高点时 C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内 D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时 ACD