3.6 共点力作用下物体的平衡 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

共点力作用下物体的平衡 6 第 三 章 1.理解平衡状态，掌握共点力作用下物体的平衡条件(重点)。 2.会根据平衡条件，利用合成法和正交分解法解决简单的共点力平衡问题(重难点)。 学习目标 内容索引 一、共点力作用下物体的平衡状态及平衡条件 二、共点力平衡问题 < 一 > 共点力作用下物体的平衡状态及平衡条件 如图所示，书本、小球、小孩、石头和汽车都处于平衡状态，请你判断，它们各自受到哪些力的作用？你认为这些力应满足怎样的条件？为什么？ 答案　书受重力与支持力，球受弹力与重力，小孩受拉力与重力，石头受重力与支持力，汽车受重力、支持力、摩擦力和阻力作用，因为它们都处于平衡状态，故这些力的合力为零。 1.平衡状态 如果物体保持　　 或　　　　　　 状态，就说这个物体处于平衡状态。 2.平衡条件 (1)概念 要使物体保持　　　状态，作用在物体上的力必须满足一定的条件，这个条件叫作平衡条件。 (2)共点力作用下物体的平衡条件：物体受到的　　　　 ，即F合＝ 或 静止 匀速直线运动 平衡 合力为零 0 0 0 要点归纳 1.如何由二力平衡推导出共点力作用下多力平衡问题？ 答案　利用力的合成，例如用合力替代，可以化三力平衡为二力平衡。 2.共点力平衡的条件合力为0，能否说成速度为0时，物体处于平衡状态？ 答案　不能，因为v＝0，并不一定合力为0，例如竖直上抛的最高点。 讨论交流 (1)只有静止的物体才受力平衡。(　　) (2)某时刻物体的速度不为零，也可能处于平衡状态。(　　) (3)作用在一个物体上的两个力如果是一对平衡力，则这两个力是共点力。(　　) × √ √ 辨析 　物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示，其中F1大小为10 N，方向水平向右，求： (1)若撤去力F1，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向； 例1 答案　10 N　方向水平向左 物体在五个共点力作用下平衡时合力为零，则其余四个力的合力与F1等大反向，故其余四个力的合力大小为10 N，方向水平向左。 (2)若将F1转过90°，物体所受的合力大小。 答案　10 N 若将F1转过90°得到F1'，则F1'与其余四个力的合力F垂直，如图，F合＝ N＝10 N。 返回 < 二 > 共点力平衡问题 如图所示，一个质量为m的物体在倾角为θ的斜面上保持静止，重力加速度为g，请分别用力的合成法和正交分解法求出物体所受的支持力和摩擦力。 答案　方法一　力的合成法 如图所示，由平衡条件和几何关系可知 N＝Fcos θ＝mgcos θ f＝Fsin θ＝mgsin θ 方法二　正交分解法 如图所示，建立直角坐标系，由平衡条件和几何关系可知 y方向上N＝Gy＝mgcos θ x方向上f＝Gx＝mgsin θ 　(2024·成都市高一期末)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的拉力各是多大？(用两种方法进行求解) 例2 答案　　Gtan θ 方法一　合成法 如图所示，取O点为研究对象进行受力分析，由共点力的平衡条件可知F4＝F3＝G 由图示几何关系可知 悬绳AO的拉力F1＝ 水平绳BO的拉力F2＝F4tan θ＝Gtan θ 方法二　正交分解法 如图所示，以O为原点建立直角坐标系，取O点为研究对象进行受力分析，悬绳AO和水平绳BO上的拉力分别为F1、F2， 由共点力的平衡条件和几何关系可知在x方向上F2＝F1x＝F1sin θ　　(1) 在y方向上F3＝F1y＝F1cos θ＝G 　　 (2) 由(1)(2)式解得F1＝，F2＝Gtan θ。 　(2024·凉山州高一期末)如图所示，小明用与水平方向成θ＝37°角的轻绳拉木箱，使木箱沿水平地面向右匀速运动。已知绳中拉力恒为F＝300 N，木箱重力G＝480 N，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。 (1)分析木箱的受力情况，画出木箱的受力示意图； 例3 答案　见解析　 木箱受绳的拉力F、重力G、地面的支持力N和摩擦力f的作用，受力示意图如图所示 (2)求木箱所受的摩擦力大小和地面对木箱的支持力大小； 答案　240 N　300 N 建立如图所示的直角坐标系，由正交分解得， 水平方向Fcos 37°＝f 竖直方向Fsin 37°＋N＝G 解得f＝240 N，N＝300 N (3)求木箱与地面间的动摩擦因数。 答案　0.8 由滑动摩擦力公式得f＝μN，解得μ＝＝0.8。 　如图所示，重力为G的木块，恰好能沿倾角为θ的斜面匀速下滑，那么要将木块沿斜面匀速向上推，必须加多大的水平推力F。 例4 答案　见解析 未施加水平推力F时，木块沿斜面匀速下滑，受力分析如图甲所示： 沿斜面方向有：Gsin θ＝f 垂直于斜面方向有：N＝Gcos θ 且有f＝μN 对木块施加水平推力F后，木块沿斜面匀速向上运动，受力分析如图乙所示 沿斜面方向有Gsin θ＋f'＝Fcos θ 垂直斜面方向有N'＝Gcos θ＋Fsin θ 且有f'＝μN' 联立解得F＝。 返回 1.三力平衡问题我们可以采用合成法或正交分解。 2.多力平衡问题(4个及以上)一般我们采用正交分解法。 一般沿水平方向、竖直方向进行分解，或者沿斜面方向、垂直斜面方向进行分解。 总结提升 本课结束 第 三 章 $