3.5.1 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 第三章 相互作用--力 第1课时 共点力的平衡条件 1 问题引入： 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？ 物体在几个共面的力作用下处于平衡，这几个力要么平行，要么共点。本章重点研究共点力作用下物体的平衡。 一、共点力的平衡状态 1.定义：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。 动态平衡 沿碗壁向上缓慢爬行的蜗牛 （1）静平衡：物体保持静止状态 （2）动平衡：物体保持匀速直线运动状态。 v= 0 a= 0 “缓慢移动” v≠0 a= 0 3.平衡状态的运动学特征： V=0 或V不变，即：a=0 2.种类： （1）汽车以大小不变的速率转弯，是处于平衡状态（ ） （2）物体的速度为零时，一定是处于平衡状态。（ ） （3）保持静止的物体一定是平衡状态，处于平衡的物体不一定是静止。（ ） （4）处于相对静止的物体，一定是平衡状态。（ ） （5）物体处于平衡状态时加速度一定为零.（ ） 受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡？ 思考 二、共点力的平衡条件 作用在同一物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，并且在同一条直线上，那么这两个力平衡。 二力平衡条件： 两个力等大、反向、共线.物体所受各力的合力为0 1.二力平衡 G FN 在实际生产生活中，很多情况下物体受到三个力的作用而平衡，请根据前面所学知识，思考如何解决三力平衡的问题呢？ 二、共点力的平衡条件 据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡转化为二力平衡 三力平衡条件： （1）任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。三力的合力为0， 2.三力平衡 二、共点力的平衡条件 （2）这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。 3.多力平衡条件：物体受多个力时，任意一个力与其余各力的合力等大、反向、共线。多个力的合力为0。 二、共点力的平衡条件 如图所示，物体在四个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F4，而保持其余三个力不变，请在图上画出这三个力的合力的大小和方向。 F4 F123 合力为0 练 一 练 二、共点力的平衡条件 1.二力平衡条件： 两个力等大、反向、共线.物体所受二力的合力为0 2.三力平衡条件： （1）任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。 （2）并且这三个力可以形成一个封闭的矢量三角形。三力的合力为0 3.多力平衡条件： 物体受多个力时，任意一个力与其余各力的合力等大、反向、共线。多个力的合力为0。 在共点力作用下物体平衡的条件是：F合为0 4.共点力平衡的条件: 【例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？ 抽象简化 理想模型 A B C G Ff A B C FN 受力分析 三、共点力平衡的应用 FN G Ff A B C θ θ 方法一：合成法 由①②③④联立解得：h = 2.4 m 故，滑梯至少要 2.4 m高。 ① ② ③ ④ 三、共点力平衡的应用 G’ FN G Ff A B C θ Gy Gx x y θ 方法二：正交分解法 （1)请先画出重力G沿斜面向下和垂直斜面方向的两个分力Gx和Gy,以及用G和θ，表示出两分力的大小 （2)物体在两个方向上保持平衡的条件是什么？ （3)能否根据平衡方程找到各物理量间的关系，从而得出结果？ 三、共点力平衡的应用 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。 三、共点力平衡的应用 1.共点力作用下物体平衡条件的两种表达： 三、共点力平衡的应用 （1）F合=0 其中Fx合和Fy合分别是将力进行正交分解在x轴与y轴上的合力。 Fx合=0 Fy合=0 （2） (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求解； 2.共点力平衡问题的解题步骤 常用方法:正交分解法、合成法 【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？ 三、共点力平衡的应用 各种不同解决方法的受力及处理示意图