3.5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

第5节 共点力的平衡 第三章 相互作用——力 高中物理人教版（2019）必修第一册 1 　　为什么“平衡鸟”玩具能保持在指尖静止呢？ 导入一 　　下列各图中物体的受力情况是怎样的？哪些情况的受力属于同一类？划分的依据是什么？ 甲　飞起的链球 乙　匀速运动的箱子 丙　静止的吊床 丁　静止的秋千 　　共点力：几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的延长线相交于同一点上，这几个力叫作共点力。 环节一：共点力和平行力 甲　飞起的链球 乙　匀速运动的箱子 丙　静止的吊床 　　图甲、乙、丙中的三个物体的运动状态是怎样的？ 　　平衡态：物体处于平衡状态，即物体受到几个力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态。 环节二：探究共点力的平衡条件 甲　飞起的链球 乙　匀速运动的箱子 丙　静止的吊床 　　由图甲、乙、丙所示的三个情境，可以发现共点力作用下的物体并不是都处于平衡状态。那么，物体在共点力作用下的平衡条件是什么？该如何探究？ 环节二：探究共点力的平衡条件 　　如果用细线提起一瓶矿泉水，并让矿泉水瓶静止。矿泉水瓶受到几个力的作用？它们是什么关系？初中把这种现象叫什么？你能用力的合成分析一下矿泉水瓶受到的合力吗？ 　　矿泉水瓶受到重力和拉力。这两个力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。初中把这种现象叫二力平衡。合力为0。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　如果用两条互成角度的细线把矿泉水瓶提起并静止。此时，矿泉水瓶受到几个力的作用？它们是什么关系？你怎么证明这个关系？ 　　矿泉水瓶受到三个力的作用。两个拉力的合力应该和矿泉水瓶的重力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。这三个力的合力应该为0。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　你能根据老师提供的带有3个孔的透明塑料环状圆片1个、棉线3条、弹簧测力计3个、白纸和木板等实验器材，设计一个验证实验吗？ 　　用弹簧测力计将塑料片保持在平衡状态即静止状态；然后，记录这三个力的大小和方向；再利用平行四边形定则求其中两个力的合力，再和第三个力进行比较。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　根据实验结果可以得出什么结论？ 　　三个力使塑料片处于静止时，两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，在同一条直线上。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　如果有四个力，它们使物体处于静止状态，这四个力是什么关系呢？ 　　可以分别把两个力求合力，再比较这两个合力的关系。应该也是相等的。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　该如何设计实验证明你的猜想？ 　　可以利用力传感器来测量拉塑料片的四个力，并用磁铁让力传感器固定在黑板平面上。记录数据，同时用手机拍照得到四个力的方向。把数据和图片导入几何画板，得出两个合力，并对这两个合力进行比较。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　可以得出什么结论？ 　　经过大量实验发现，在共点力作用下，物体处于静止状态的条件是合力为0。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　能不能说在共点力作用下物体处于平衡状态的条件是合力为0呢？ 　　不能。平衡状态还有匀速直线运动状态。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　匀速拉动固定了力传感器的黑板，发现传感器的数据没变，方向也没变。这说明什么？ 　　物体在匀速运动的过程中，共点力的合力也为0。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　由以上的各个实验，可以总结出什么结论？ 　　物体在共点力作用下处于平衡的条件是所受到的合力为0，即F合＝0。 环节二：探究共点力的平衡条件 　　【例题1】　某幼儿园要在空 地上做一个滑梯（如图所示）， 根据空地的大小，滑梯的水平跨 度确定为6 m。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？ 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　在例题1中，研究对象是谁？研究对象做什么运动？研究对象受哪些力？满足什么规律？规律和所求之间有什么联系？ 　　以小孩为研究对象，小孩从上到下做匀速直线运动，受到重力、支持力和摩擦力。支持力和摩擦力满足Ff＝μFN。小孩处于平衡状态，所受合力为0，可以根据平行四边形定则找到这些力的关系。重力方向与支持力的延长线方向之间的夹角和滑梯斜面与地面之间的夹角相等。这个角度可以利用滑梯的高度和水平跨度的三角函 数表示出来，从而能够计算出滑梯的高度。 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　在求解过程中，大家在求哪两个力的合力时遇到了困难？有没有更容易的处理方法呢？ 　　利用正交分解法处理问题的步骤： 　　(1)建立xOy直角坐标系。 　　(2)将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上。 　　(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和。 　　(4)求共点力的合力。 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　【例题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。如图所示，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？ 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　在例题2中，研究对象是谁？为什么选其为研究对象？ 　　选择O点作为研究对象是因为O点其实是三个力的连接点，该点的平衡能反映出整个装置的平衡。 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　如图所示，物体所受重力为40 N， 用细绳OC悬于O点，绳OC所能承受的 最大拉力为50 N。现用细绳AB绑住绳 OC的A点，再用缓慢增大的水平力牵 引A点，当OA段刚被拉断时，绳AB的 拉力为多少？ 　　绳AB的拉力为30 N。 环节三：共点力的平衡条件的应用 　　一个质量为500 kg的箱子，在 平行于斜面的拉力F作用下，沿倾 角为30°的斜面匀速上滑(如图所 示)。已知箱子与斜面间的动摩擦 因数为0.3，拉力F是多少？ 　　拉力F为3 723 N。 环节三：共点力的平衡条件的应用 谢谢！ $$