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 高中物理必修一 第三章 第5节 共点力的平衡 新课导入 如图甲、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，这些里都处于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以发现什么特点？ F1 F2 G 乙 F1 F2 G 丙 F1 F2 G 丁 F1 F2 G 甲 几个力的作用线交于一点 几个力作用于同一点 物体受到几个作用力时，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。 平衡状态： 平衡状态的运动学特征：v=0 或v不变，即：a=0。 例如：荡秋千时，当秋千摆动到最高点时v=0，但秋千不能保持静止状态还会继续摆动。 v=0时物体不一定就是静止。 思考： v=0时物体一定就是静止吗？举例说明。 注意：保持静止和瞬时速度为0意义不同。 想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 共点力平衡的条件： 问题1：在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ F2 F1 二力平衡条件 作用在同一物体上、大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。 共点力平衡的条件： 问题2：在多个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ F2 F1 合力等于零,即F合＝0。 F3 F4 FN Ff G 1、放在桌子上的书本静止不动，物体处于平衡状态。（ ） 2、百米赛跑运动员起跑时v=0的瞬间处于平衡状态。（ ） 3、平直道路上匀速行驶的汽车处于平衡状态。（ ） √ × √ 4、物体处于平衡状态时，加速度一定等于0。（ ） √ 5、合力保持一定的物体处于平衡状态。（ ） × 判一判 如图所示，物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这四个力的合力的大小和方向。 F4 F3 F2 F5 F1 F合 小试牛刀 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力FN的大小分别为多少？ F θ 第一步，找对象进行受力分析：以为木块研究对象。木块受到四个力的作用：拉力F、重力G、水平面的支持力FN和滑动摩擦力Ff 。 G FN Ff 正交分解法 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力FN的大小分别为多少？ 正交分解法 F θ G FN Ff y x 第二步，建立直角坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，选择直角坐标系的x轴和y轴时应使尽量多的力落在坐标轴上。 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力FN的大小分别为多少？ 正交分解法 F θ G FN Ff y x Fy Fx 第三步，正交分解各个力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并在图中进行注明。 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力FN的大小分别为多少？ 正交分解法 F θ G FN Ff y x Fy Fx 第四步，列数学表达式：标出各力与x轴和y轴的夹角，然后列出各坐标轴上各分力的表达式。 Fx=F·cosθ，Fy=F·sinθ 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力FN的大小分别为多少？ 正交分解法 F θ G FN Ff y x Fy Fx 第五步，求各坐标轴的合力：分别求出x轴和y轴上各力的合力，即： x轴：F1=Ff+Fx=Ff+F·cosθ=0 y轴：F2=FN－G+Fy=FN－G+F·sinθ=0 思考：如何求不平衡的多个共点力的合力？ 【例题】一木块放在粗糙的水平地面上，木块重50N，受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用，F=50N，物块仍然静止在地面上，如图所示，则物块受到的摩擦力Ff及地面的支持力