5.共点力的平衡 第1课时（教学课件）物理人教版2019必修第一册

第三章 相互作用—力 人教版（2019）必修 第一册 5. 共点力的平衡 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 知道共点力的概念，并且明确共点力平衡的条件。 科学思维 要通过具体实例分析，让学生建立解决平衡问题的思路，利用直角三角形、三角函数等数学知识、正交分解法解决各种问题。 科学探究 通过视频演示，引发学生思考，认识平衡的状态，并逐渐学习平衡状态问题的处理方法。 科学态度与责任 通过对平衡问题处理方法的学习，可以帮助学生处理日常生活中的平衡问题。 学习目标 共点力平衡的条件 01 整体法和隔离法 02 教学内容 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 共点力平衡的条件及其应用。 会用共点力的平衡条件分析生产生活中的相关问题。 整体法和隔离法在受力分析和平衡问题中的应用。 重点难点 课堂导入——欣赏力之美 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，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 课堂导入——思考与讨论 01 PART 01 第一部分 共点力平衡的条件 探究新知 8 观察右边三幅图中物体有什么共同特点？ 探究新知——观察与思考 匀速行驶的汽车 匀速行驶的动车 观察下面两幅图汽车和动车运动有什么共同特点？ 探究新知——平衡状态 1.定义：物体受到几个力作用时，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。 2.“静止”和“v=0”的区别和联系 v=0 a=0时，静止，处于平衡状态 a≠0时，不静止，处于非平衡状态，如自由落体初始时刻 探究新知——平衡状态 根据初中所学过的二力平衡的知识，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 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。二力平衡时物体所受的合力为0。 探究新知——思考与讨论 如果物体受到三个力的作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 我们可以根据平行四边形定则，求任意两个力的合力为一个力，最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即三力的合力为0。 探究新知——思考与讨论 如果物体受到三个以上的力作用，你认为受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？ 我们可以根据平行四边形定则，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，最终把多力平衡问题转化为二力平衡问题。即物体所受的合力为0。 探究新知——思考与讨论 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Fx合=0和Fy合＝0。 3.由平衡条件得出的三个结论： 探究新知——共点力平衡的条件 【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，滑梯至少要多高？ A B C 探究新知——典例解析 三、典例解析 G Ff A B C FN 解析： x y F1 F2 以小孩为研究对象，受力分析 Ff＝μFN 解得：tanθ =μ 由几何关系可得：tanθ 可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m θ 应用共点力平衡条件解题的步骤: (1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。 (2)分析研究对象所处的运动状态，判定其是否处于平衡状态。 (3)对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图。 (4)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程。 (5)求解方程，并讨论结果。 探究新知——典例解析 【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？ 探究新知——典例解析 方法1：合成法 解析： F4为F1和F2的合力， 则F4与F3平衡， 即：F4 ＝ F3 ＝G 探究新知——典例解析 方法2：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＝G/cosθ，F2＝Gtanθ。 探究新知——典例解析 02 PART 02 第二部分 整体法和隔离法 探究新知 22 如果我们研究的对象是两个或者两个以上的物体，并且物体间相互连接，此时我们如何讨论和研究它们彼此之间的受力呢？ 探究新知——思考与讨论 1.整体法：将运动状态相同的几个物体作为一个整体进行受力分析的方法。 2.隔离法：将研究对象与周围物体分隔开进行受力分析的方法。 探究新知——整体法和隔离法 1.整体法的选用原则： 研究系统外的物体对系统整体的作用力，受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用 2.隔离法的选用原则： 研究单个物体所受的作用力，一般隔离受力较少的物体。 探究新知——整体法和隔离法选用原则 1.明确研究对象：在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体（整体）。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。 探究新知——应用整体法和隔离法时基本方法和步骤 3.只画性质力，不画效果力： 画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用效果（拉力、压力、阻力等）画力，否则将出现重复。 2.隔离研究对象，按顺序找力：把研究对象从实际情景中分离出来，按先已知力，再重力，再弹力，然后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。 探究新知——应用整体法和隔离法时基本方法和步骤 【例1】如图所示，物体a、b和c叠放在水平桌面上，水平力Fb=5N、Fc=10N分别作用于物体b、c上，a、b和c仍保持静止。以f1、f2、f3分别表示a与b、b与c、c与桌面间的静摩擦力的大小，则（　　） A．f1=5N，f2=0、f3=5N B．f1=5N，f2=5N、f3=0 C．f1=0，f2=5N、f3=5N D．f1=0，f2=10N、f3=5N 探究新知——典例解析 解析： 为了研究a、b之间的摩擦力的情况，以物体a为研究对象，如图甲所示： 通过受力分析得到a与b之间没有摩擦力的作用，所以f1=0； 探究新知——典例解析 为了研究b与c之间的摩擦力的情况，以物体a、b整体为研究对象，如图乙所示： 在水平方向上，通过受力分析知b受c向右的静摩擦力f2与Fb平衡，故f2=Fb=5N 探究新知——典例解析 为了研究c与桌面之间的摩擦力的情况，以物体a、b、c整体为研究对象，如图丙所示： 通过受力分析知c受向左的静摩擦力f3与Fc-Fb平衡，故f3=Fc-Fb=5N ，故C正确。 探究新知——典例解析 【例2】用三根细线a、b、c将质量均为m的两个小球连接并悬挂，如图所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为37°，细线c水平，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则（ ） A．细线a上的拉力为2mg B．细线c上的拉力为1.5mg C．细线b上的拉力为mg D．细线b与竖直方向夹角θ的正切值为 探究新知——典例解析 解析： 为了研究a、b之间的摩擦力的情况，以物体a为研究对象，如图甲所示： 通过受力分析得到a与b之间没有摩擦力的作用，所以f1=0； 探究新知——典例解析 解析：AB．以小球1和2为整体为研究对象，受力分析如下图 根据共点力平衡条件可得： 解得： 故A错误，B正确； 探究新知——典例解析 解析：CD．以小球2为研究对象，受力分析如下图， 根据共点力平衡条件可得： 解得： 故C错误，D正确。 探究新知——典例解析 共点力的平衡 条件 整体法隔离法 合外力为零 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 整体法 课堂小结 状态 静止或匀速直线运动 1．一轻绳的上端固定在天花板上的O点，下端悬挂一个重为10N的物体A，如图所示。B是固定的表面光滑的圆柱体，当A静止时，轻绳与天花板的夹角为30°，则B受到绳的压力大小是（　　） A．10N B．20N C． D． 课堂练习 A 【答案】A 【详解】以与小圆柱体接触的那一小段绳子为研究对象，受两个大小相等的拉力以及圆柱体的支持力N，如图所示，由于且夹角为120°，由几何关系可知因而绳对圆柱体的压力大小为10N。 故选A。 课堂练习 2．如图所示，质量为m的物体放在水平地面上，在与水平方向成角的拉力F作用下保持静止。已知物体与地面间的动摩擦因数为，下列判断正确的是（　　） A．物体对地面的压力为mg B．物体受到地面的支持力为 C．物体受到的摩擦力为F D．物体受到的摩擦力为 课堂练习 B 课堂练习 【答案】B 【详解】对物体受力分析，如图所示。物体对地面的压力与地面对物体的支持力是作用力与反作用力，而支持力，故A错误，B正确；物体受到的摩擦力为，故C、D错误。 3．如图所示为影视摄影区的特技演员高空速滑的示意图，钢索与水平方向的夹角，质量为m的特技演员（轻绳、轻环质量忽略不计），利用轻绳通过轻质滑环悬吊在滑索下。在匀速下滑过程中，下列说法正确的是（　　） A．演员不处于平衡状态 B．绳子对演员的作用力为0 C．钢索对滑环的摩擦力为 D．钢索与滑环间的动摩擦因数为0.5 课堂练习 C 【答案】C 【详解】特技演员匀速下滑，处于平衡状态，A错误；特技演员匀速下滑，加速度为0，即绳子对人的作用力与演员重力大小相等，B错误；如图所示，对演员、轻绳、轻环整体进行受力分析有，解得，C正确，D错误。 课堂练习 4．如图所示，两个小球A和B，中间用轻绳连接，并用弹簧悬挂于天花板上。下面四对力中属于是一对平衡力的是（　　） A．绳对A的拉力和弹簧对A的拉力 B．弹簧对A的拉力和绳子对B的拉力 C．B的重力和绳子对B的拉力 D．绳子对B的拉力和B对绳子的拉力 课堂练习 C 【答案】C 【详解】ABD．对、受力分析如图所示，平衡力是作用在同一物体上的一对力，它们等大、反向、共线。球受三个力作用处于静止状态，所以弹簧对的拉力和绳子对的拉力不是一对平衡力。绳子对的拉力和绳子对的拉力作用在两个物体上，不是一对平衡力，绳子对的拉力和对绳子的拉力是一对作用力与反作用力，也不是一对平衡力，故ABD均错误； C．B的重力和绳子对B的拉力是一对平衡力，故C正确。 故选C。 课堂练习 5．如图所示，质量、倾角的粗糙斜面放置在水平地面上，一质量的物块在水平向右的推力的作用下静止在斜面上，重力加速度，，下列说法正确的是（　　） A．物块所受摩擦力的方向沿斜面向上 B．物块所受支持力和推力的合力方向竖直向上 C．地面对斜面的支持力大小为 D．地面对斜面的摩擦力大小为零 课堂练习 C 课堂练习 【答案】C 【详解】A．物块所受重力沿斜面向下的分力大小为可知物块相对于斜面有向上运动的趋势，物块所受摩擦力的方向沿斜面向下，故A错误； B．物块处于静止状态,所受合力为0，结合上述可知，物块受到重力、推力F、斜面的支持力与沿斜面向下的摩擦力四个力的作用，根据平衡条件可知，支持力和推力F的合力与重力和摩擦力的合力等大反向，重力和摩擦力的合力方向斜向右下方，可知支持力和推力的合力方向斜向左上方，故B错误； C．将斜面和物块看成一个整体，由竖直方向平衡可知：地面对斜面的支持力故C正确； D．将斜面和物块看成一个整体，由水平方向平衡可知：地面对斜面的摩擦力大小故D错误。 故选C。 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 谢谢聆听 Lavf58.12.100 4.分析思路：多力eq \o(——→,\s\up12(转化))三力eq \o(——→,\s\up12(转化))二力 $$