3.5.1 共点力的平衡 课件-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.5.1 共点力的平衡 第一课时 静态平衡 生 生活当中的平衡 Balance the force 垒石头 蜘蛛侠吊挂 平衡运动员 平衡的大桥 平衡的艺术 惊险的高空走钢丝 平衡状态 共点力的平衡 物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。 注意：物理学中有时出现”缓慢移动”也说明物体处于平衡状态. 分析下列物体受力是否是共点力？是否处于平衡状态？ 静止在桌面上的书 N G 匀速行驶的汽车 G N F f 沿碗壁向下缓慢爬行的蜗牛 G f N 平衡状态：静止、匀速直线运动。 平衡状态受力条件： F合＝0（a=0） 平衡状态 共点力的平衡 思考：蹦床运动员运动到最高点时，速度为0，是平衡状态吗？ 运动员随后会往下做自由落体运动 加速度a≠0 不静止 处于非平衡状态 (1)竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时速度为零，但这一状态不可能保持，因而上抛物体在最高点不能称为静止 二力平衡 共点力的平衡 静止的书 悬挂的吊灯 FN 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。 力的合成 FN=G F合=0 平衡条件：合力为0 三力平衡 共点力的平衡 根据平行四边形定则，求任意两个力的合力，它与第三个力平衡；最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即可得三个力的合力为0。 F F 三力平衡条件： 三力的合力为0，任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线. 多力平衡 共点力的平衡 四力平衡条件： F合=0 如果物体受到四个共点力平衡，我们可以两个两个的合成，最终合力为0。 多力平衡条件：多个力的合力为0。物体受多个力时，任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 若撤去F5，则其余三力的合力为？ 共点力的平衡条件 共点力的平衡 共点力的平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。 三力平衡问题常用方法: 1.合成法：任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反 2.正交分解法：将某个力按作用效果分解，则其分力与其他两个力分别平衡 共点力的平衡条件的应用 共点力的平衡 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？ A B C 理想模型 G Ff B C FN 受力分析 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示， FN G G’ Ff A B C θ θ Ff＝μFN 解得 tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m G Ff FN F=G 共点力的平衡条件的应用 处理方法1：合成法 共点力的平衡 G Ff A B C FN x y Gx Gy Ff＝μFN 由以上各式得：tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m 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Gx和Gy。 以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图： x轴： y轴： 共点力的平衡条件的应用 处理方法2：正交分解法 共点力的平衡条件的应用 共点力的平衡 两种方法的特点 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。 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。 三力平衡转化为 四力平衡 三力平衡 转化为 四力平衡 例2：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。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mg，则悬绳AO 和水平绳BO 所受的拉力各等于多少？ F3 F2 F1 合成法 F3 F2 F1 F5 F3 F2 F1 F6 乙 丙 F3 F1 F2 F4 甲 对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。对甲： 共点力的平衡条件的应用 共点力的平衡 正交分解法：如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x 和F1y 。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程： F2 － F1x ＝0 F1y － F3 ＝0 即 F2 － F1sinθ＝0 （1） F1cosθ－G ＝0 （2） 由（1）（2）式解得 F1= ，F2＝Gtanθ。 F3 F1 F2 x y F1y F1x 共点力的平衡条件的应用 共点力的平衡 课堂练习 共点力的平衡 1.下列几种情况中，物体处于平衡状态的是( ) A．静止在粗糙平面上的物体 B．沿光滑斜面自由下滑的物体 C．竖直上抛的物体在到达最高点时 D．在不光滑的水平面上做匀速直线运动的木块 AD 课堂练习 共点力的平衡 2. CD 19 $$