第四节 物体的平衡（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·机械建筑类）

第四节 物体的平衡 主题一 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 共点力 01 共点力作用下的平衡状态 02 力矩 03 SZ-LWH 2 情境导入 五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵.巨壶为什么能保持不倒？ 一玻璃清洁工人坐在简易的小木板BC上，两腿并拢伸直，腿与竖直玻璃墙有夹角。在静止时结点A的受力情况如何？ SZ-LWH 01 共点力 SZ-LWH 4 一、共点力 几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力。 一、共点力： 说明：如果物体可以看作质点，力的作用点一般画在受力物体的重心上。 同一点 相交于同一点 SZ-LWH 静止的吊灯 静止的书 随传送带匀速的行李箱 匀速前进的汽车 物体处于 或者 的状态。 二、平衡状态： 静止 匀速直线运动 平衡状态的运动学特征：静止（v=0且a=0） 注意： 或 匀速直线运动（v不变） 一、共点力 SZ-LWH 02 共点力作用下的平衡状态 SZ-LWH 7 二、共点力下的平衡状态 在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？ F拉 G 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，这两个力平衡。即二力平衡时物体所受的合力为0。 思考： F拉 G SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。 在实际生产生活中，很多情况下物体受到三个共点力的作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个共点力作用时的平衡条件。 思考： F F1 F2 G F G 三力平衡转化为二力平衡 SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 当物体受到多个力共点力作用平衡时，推导物体受多个共点力作用时的平衡条件。 物体所受 。 共点力平衡的条件： 思考： mg FN F牵 Ff 合力为0 任意n-1力的合力与第n个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。 SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 【例题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 要多高？ A B C )θ 模型构建 至少 SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 Ff＝μFN ③ 把①②代入③式有 化简得：h ＝ μb ＝ 2.4m 解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，设BC高度为h，AC长度为b，斜面AB长度为l，倾角为θ。 沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。 Ff＝F1＝Gsinθ＝ ① FN＝F2＝Gcosθ＝ ② x轴 y轴 受力分析如下图所示， 分别列x轴和y轴的平衡状态方程。 A B C θ x y )θ G Ff FN F1 F2 θ SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 1.确定研究对象； 2.对研究对象进行受力分析，画出力的示意图，并判断是否平衡； 3.根据共点力的平衡条件列方程（正交分解法或合成法）； 4.解平衡方程。 共点力平衡问题的解题步骤 SZ-LWH 二、共点力下的平衡状态 【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 所受的拉力大小各等于多少？ F4 = F3 = G ① ② ③ 由①②③可得 合成法 解：以绳结O点为研究对象，设OA拉力为F1，OB拉力为F2，O点下方绳子拉力为 F3= G，受力分析如左图所示。将F1与F2根据平行四边形法合成为 F4，根据平衡条件可知 F4 = F3 。 F4 F3 F1 F2 θ SZ-LWH 03 力矩 SZ-LWH 15 三、力矩 有人说只要对门施加力，就一定能打开门或关上门。这句话对吗？ 如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手的不同位置所用的力是否相同？为什么？ SZ-LWH 三、力矩 O O F r F r O F r 力对物体的转动效果不仅与力的大小有关，而且与力到转轴的距离有关。 1. 力臂　转动轴到力的作用线的垂直距离。 2. 力矩　力和力臂的乘积。 3. 单位　 N · m （牛米 ） SZ-LWH 三、力矩 如图所示，转盘可以绕轴O 转动，在盘上有两点受到力F1 和F2 的作用， 合力矩为 F 1 F 2 r 2 r 1 则产生的力矩为 规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，沿顺时针方向转动的力矩为负。 SZ-LWH 三、力矩 讨论：　 绕定轴转动的平衡条件是： 合力矩为零，或者说力矩的代数和为零。 （3）若 ，则 M = 0 ，转盘将保持静止或匀速转动。这种状态称为平衡状态。 （2）若 ，转盘将沿逆时针方向转动； （1）若 ，转盘将沿顺时针方向转动； SZ-LWH 三、力矩 30° B A O . 【例题3】 如图所示，灯重20 N，用重量不计的水平杆 BO 和细绳 AO 悬吊起来，AO 与水平杆的夹角为30°，求细绳的拉力。 G l F r 分析：以杆BO为研究对象，B为转轴，由于B点的作用力通过转轴，所以不产生力矩。因此，灯的重力G产生顺时针方向的力矩，细绳的拉力F产生逆时针方向的力矩，合力矩为零。 解：由力矩的平衡条件得 Fr = Gl F = 2G = 2×20 N = 40 N SZ-LWH 三、力矩 【例题4】一长为l、质量可以忽略的直杆，两端分别固定有质量为2m和m的小球，杆可绕通过其中心O且与杆垂直的水平光滑固定轴在铅直平面内转动。开始杆与水平方向成某一角度，处于静止状态，如图所示，释放后，杆绕O轴转动，则当杆转到水平位置时，求：系统所受到的合外力矩的大小 SZ-LWH 四、课堂练习 1．如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（　　） A．靠水流的反冲力支撑壶体 B．壶的重心一定在水流的延长线上 C．水流越大，壶体会升得越高 D．研究壶体受力时，不能把它当作质点 D SZ-LWH 2．拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具。某同学用该拖把在水平地板上拖地，当沿拖杆方向施加大小为F的水平推力时，拖把头在地板上做匀速直线运动；当沿拖杆方向施加大小仍为F，方向与竖直方向成θ = 60°角的拉力时，拖把头也恰好做匀速直线运动。拖把头与水平地板间的动摩擦因数为（　　） B 四、课堂练习 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 24 星之所在 初音未来 Other 132264.0 $$