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

3.5 共点力的平衡 匀速行驶的汽车 匀速行驶的动车 一、平衡状态 1.定义：物体保持静止或匀速直线运动状态 2.“静止”和“v=0”的区别和联系 v=0 ： 若a=0时，静止，平衡 若a≠0时，不静止，非平衡 静止： 指一段时间内速度为0 指某一瞬间速度为0 即：v=0且a=0 平衡 (如自由落体初始时刻) （如竖直上抛的最高点） 思考与讨论 缸处于什么状态？ 二力平衡的特点： 等大、反向、共线 合力为多少？ F合=0 思考与讨论 小朋友坐在滑滑梯上，小朋友处于什么状态？ 三力平衡的特点： 任意二力的合力与第三个力等大反向 合力为多少？ F合=0 多力平衡的特点： 任意一个力与其他所有力的合力等大反向 F合=0 二、共点力平衡的条件 1.条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 2.公式：F合＝0，或 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。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、解决共点力平衡的常用方法 合成法 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。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、解决共点力平衡的常用方法 矢量三角形法 生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。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、解决共点力平衡的常用方法 正交分解法 A B C θ 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？ 本质：2根（或几根）独立的绳， 各绳弹力大小不一定相等。 2.轻杆 动杆： 定杆： 本质：同一根绳，两边弹力大小相等。 轻绳绕过光滑滑轮或挂钩 1.轻绳 活结： 死结： 合力一定沿绳角平分线方向 将几根绳系在同一结点 杆一端装有转轴或铰链 平衡时弹力方向一定沿杆 杆一端被固定 平衡时弹力方向不一定沿杆 四、轻绳、轻杆模型 如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，在轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求： (1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比； (2)轻杆BC对C端的支持力； (3)轻杆HG对G端的支持力。 三角函数变化规律 增大 增大 减小 减小 1.动态平衡 物体受力发生缓慢变化，变化过程中的任何一个状态都能看成平衡状态 五、动态平衡问题 F 人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则在船缓慢靠岸的过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？   2.基本方法 ⑴解析法 1）适用情况 适用于多力动态平衡 直角始终存在 2）分析步骤 ①确定对象，受力分析； ②列平衡方程； ③根据三角函数的变化确定力的变化 如图所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则在船缓慢靠岸的过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？ Fy Fx G F浮 f F x y   答案：绳的拉力逐渐变大，船受到的浮力逐渐减小 f=Fx=Fcosθ G=F浮+Fy=F浮+Fsinθ 解析法 ⑵图解法（三个力） 1）适用情况 2.基本方法 2）分析步骤 ②画力的矢量三角形； ③根据有向线段的变化判断各力的变化。 ①确定对象，受力分析； ①一力大小方向均不变； ②一力方向不变； ③一力大小方向都改变 A B O 木板由OA缓慢转到OB的过程中， 墙和木板对球的弹力怎么变化？ ⑵图解法（三个力） 1）适用情况 2.基本方法 2）分析步骤 ②画力的矢量三角形； ③根据有向线段的变化判断各力的变化。 ①确定对象，受力分析； ①一力大小方向均不变； ②一力方向不变； ③一力大小方向都改变 B、O固定， A沿圆缓慢移到C点的过程中， AO、BO绳拉力怎么变化？ ⑵图解法（三个力） 1）适用情况 2.基本方法 2）分析步骤 ②画力的矢量三角形； ③根据有向线段的变化判断各力的变化。 ①确定对象，受力分析； ①一力大小方向均不变； ②一力方向不变； ③一力大小方向都改变 A、O固定， B沿圆缓慢移到C点的过程中 AO、BO绳拉力怎么变化？ ⑶相似三角形法（三个力） ②画力的矢量三角形； ③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析。 ①确定对象，受力分析； 2.基本方法 1）适用情况 ①一力大小方向都不变 ②另两个力方向均变化； ③与物体有关的几何三角形 两边长度都不变 2）分析步骤 用拉力F将B端缓慢上拉，在AB杆达到竖直前(均未断)，绳子的拉力和杆受的弹力怎么变化？ ⑶相似三角形法（三个力） ②画力的矢量三角形； ③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析。 ①确定对象，受力分析； 2.基本方法 ①一力大小方向都不变 ②另两个力方向均变化； 1）适用情况 ③与物体有关的几何三角形 两边长度都不变 2）分析步骤 用绳绕过定滑轮拉小球缓慢上升到最高点的过程中,分析拉力F和小球所受弹力如何变化？ ⑷正弦定理法（三个力） ①一力大小方向都不变； ②另两个力方向改变， 但夹角始终不变； ②画力的矢量三角形； ③利用正弦定理或辅助圆作定性分析； ①确定对象，受力分析； 2.基本方法 1）适用情况 2）分析步骤 O A B M 绳AO、BO的夹角始终为120°，两绳同时缓慢顺时针旋转75°的过程中，AO、BO绳的弹力怎么变化？ 课堂小结 共点力的平衡 解析法 条件 三角形相似法 整体法隔离法 合外力为零 正弦定理法 隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力 研究对象与周围物体隔开受力分析的方法 动态平衡 图解法 整体法 课堂练习 1．质量为m的物体放在倾角为θ的斜面上始终保持静止，如果倾角逐渐减小，则（　　） A．物体给斜面的压力逐渐增大 B．物体给斜面的压力先增大后减小 C．斜面给物体的摩擦力逐渐增大 D．斜面给物体的摩擦力先增大后减小 A 课堂练习 2．如图所示，一质量为m的光滑小球通过挡板作用静止在斜面上，斜面静止于水平地面上，挡板可以绕O点转动，初始时刻挡板竖直，现将挡板绕O点逆时针缓慢转动，直到挡板水平，下列对小球的描述正确的是（　　） A．斜面对小球的支持力变小 B．斜面对小球的支持力不变 C．挡板对小球的弹力变小 D．小球所受合外力方向水平向左 A 课堂练习 3．如图所示，在水平地面上叠放着A、B、C三个完全相同的物块，今用水平力F作用于B时，A、B、C均处于静止状态，则下列判断正确的是 （　　） A．B对A的摩擦力大小等于零 B．A对B的摩擦力大小等于 C．地面对C的摩擦力大小等于F D．B对C的摩擦力大小等于 AC $$