【教科版】高中物理必修一：41《共點力作用下物體的平衡》課件

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1、第四章 物體的平衡4 .1 共點力作用下物體的平衡高中物理必修一教科版 目標(biāo)定位共點力作用下物體的平衡知道物體的平衡狀態(tài).掌握共點力作用下的物體的平衡條件. 會用共點力的平衡條件解決有關(guān)平衡問題 123 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)靜止 勻速直線運(yùn)動 一、共點力作用下物體的平衡狀態(tài) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 共點力作用下物體的平衡 二、共點力作用下物體的平衡條件 1.作用在物體上的力 2. 0 零 3.正交分解 Fx合0，F(xiàn)y合0 想一想：處于平衡狀態(tài)的物體的加速度和所受合外力具有什么特點？ 答案：處于平衡狀態(tài)的物體速度不發(fā)生變化(v0或v常數(shù))，加速度為0；因為a0，根

2、據(jù)牛頓第二定律知，F(xiàn) 合0 課堂講義一、共點力及其平衡 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 1平衡狀態(tài)：物體在力的作用下保持靜止或勻速直 線運(yùn)動的狀態(tài)，我們說這個物體處于“平衡狀態(tài)” .2平衡條件：合外力等于0，即F合0. 3推論 (1)若物體在兩個力作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個力一定等大、反向，是一對平衡力 (2)若物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，則任意兩個力的合力與第三個力等大、反向共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) (3)若物體在n個共點力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中 任意(n1)個力的合力必定與第n個力等大、反向 一、共點力及其平衡(4) 三個分力的合力

3、大小范圍的確定 最大值：當(dāng)三個力同向時，合力F最大， FmaxF1F2F3.最小值：a.若其中兩個較小分力之和(F1F2)大于等 于第三個分力F3時，合力的最小值為零,即Fmin0；b.若其中兩個較小分力之和(F1F2)F3時， 合力的最小值FminF3(F1F2)合力的取值范圍F minFFmax. 共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例1 下列物體中處于平衡狀態(tài)的是()A靜止在粗糙斜面上的 物體B沿光滑斜面下滑的物 體C在平直路面上勻速行 駛的汽車D做自由落體運(yùn)動的物 體在剛開始下落的一 瞬間 合力為零，處于勻速直線或靜止?fàn)顟B(tài) F合mgsin只受重力作用，合

4、力不為零AC 共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例2 已知一個物體受到100個力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)把其中一個大小為8 N的力轉(zhuǎn)過90，其余的力不變，求此時物體的合力。 合力為零解析 與其余99個力的合力大小相等，方向相反 8 N F998 N8 N F合2 28 8 N 8 2NF 合共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例3 物體在下列幾組共點力作用下可能處于平衡狀態(tài)的一組是（ ）A3 N、4 N、5 N B3 N、5 N、9 NC4 N、6 N、11 N D5 N、6 N、12 N 合力為零0NF合12NA 2NF合17N

5、1NF合21N1NF合23N共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 1如果三個共點力作用下物體處于平衡狀態(tài)，則這 三個力的任意兩個力的合力一定與第三個力大小 相等，方向相反，且作用在一條直線上這樣三 個力的大小可構(gòu)成三角形三邊的關(guān)系 二、利用直角三角形法解平衡問題2如果作出的是直角三角形，可用解直角三解形 的知識求解，如三角函數(shù)、勾股定理等 共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例4 如圖所示，用不可伸長的輕繩AC和BC吊起一質(zhì)量不計的沙袋，繩AC和BC與天花板的夾角分別為60和30.現(xiàn)緩慢往沙袋中注入沙子重力加速度g取10 m/s2.

6、(1)當(dāng)注入沙袋中沙子的質(zhì)量m10 kg時，求繩AC和BC上的拉力大小TAC和TBC；(2)若AC能承受的最大拉力為150 N，BC能承受的最大拉力為100 N，為使繩子不斷裂，求注入沙袋中沙子質(zhì)量的最大值M. 解析取沙袋受力分析 GTBC TAC30 ACBC 86.5 N3= 52 2 N2 0 T GGT 共點力作用下物體的平衡 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例4 如圖所示，用不可伸長的輕繩AC和BC吊起一質(zhì)量不計的沙袋，繩AC和BC與天花板的夾角分別為60和30.現(xiàn)緩慢往沙袋中注入沙子重力加速度g取10 m/s2.(1)當(dāng)注入沙袋中沙子的質(zhì)量m10 kg時，求繩AC和BC

7、上的拉力大小TAC和TBC；(2)若AC能承受的最大拉力為150 N，BC能承受的最大拉力為100 N，為使繩子不斷裂，求注入沙袋中沙子質(zhì)量的最大值M. GTBC TAC30AC BC = 3TT（ 2） 共點力作用下物體的平衡AC更容易被拉斷 ACmax 3= =150 N2=10 3kg=17.3kgT MgM 借題發(fā)揮 ：“C”點受力平衡也可采用正交分解的方法，但一般來講三力平衡的問題用合成法或分解法，三力以上平衡問題采用正交分解法 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 1當(dāng)物體受到多個共點力(在同一平面內(nèi))的作用時 ，也可用正交分解的方法，將各個力沿選定的直 角坐標(biāo)軸分解(建立直

8、角坐標(biāo)系時，一般盡量使更 多的力落在坐標(biāo)軸上，以減少分解力的個數(shù))，然 后根據(jù)Fx合0，F(xiàn)y合0列式求解 三、正交分解法在共點力平衡問題中的應(yīng)用 2運(yùn)用共點力平衡條件解題的步驟 (1)選取研究對象 (2)對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析并畫出 受力分析圖 (3)對研究對象所受的力進(jìn)行處理，或合成或 分解或正交分解 共點力作用下物體的平衡 N=5 3N=1NfFF 垂 直 于 斜 面 向 上沿 斜 面 向 下 ， 課堂講義 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 例5 如圖所示，與水平面夾角為30的固定斜面上有一質(zhì)量m1.0 kg的物體細(xì)繩的一端通過摩擦不計的定滑輪與固定的彈簧秤相連物體靜止在斜面上，彈

9、簧秤的示數(shù)為6.0 N求物體受到的摩擦力和支持力(取g10 m/s2) 解析對物體： 30 fmg F Tsin 在垂直斜面方向： N 30F mgcos 共點力作用下物體的平衡mg T FN f 沿斜面向下方向： 對點練習(xí)共點力作用下物體的平衡 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 1關(guān)于物體的平衡，下列說法正確的是()A如果物體所受合力等于零，則一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B如果物體所受合力等于零，則一定處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)C只要物體速度等于零，物體就處于平衡狀態(tài)D如果物體受到共點力作用而處于平衡狀態(tài)，則合外力一定為零 可能處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)共點力作用下物體的平衡可能處于靜止?fàn)顟B(tài)要速度保持為零，才為平衡

10、狀態(tài)合力一定為零D 對點練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 共點力作用下物體的平衡2某同學(xué)為體驗所學(xué)知識，做了如圖所示的實驗.他讓鉛筆保持水平，鉛筆尖B頂在手心，手掌保持豎直，用細(xì)線OA的A端系在手指頭上，另一端O與鉛筆頭相連并打結(jié)，用細(xì)線OC的O端與鉛筆頭相連并打結(jié)，C端連接一鉤碼.兩細(xì)線與鉛筆都處于同一豎直平面上，A、B在同一豎直線上，整個裝置都處于靜止?fàn)顟B(tài)已知AO20 cm，BO16 cm，忽略細(xì)線和鉛筆的質(zhì)量，鉤碼質(zhì)量m90 g，g10 m/s2.則鉛筆尖對手心的壓力大小是() A0.9 N B1.2 N C1.6 N D2.0 N 利用直角三角形法解平衡問題解析對結(jié)點受力分析GT

11、 F結(jié)合幾何知識 16 4,costan 20 5mgF tan37 1.2NmgF B 對點練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 3一個與豎直方向間夾角30的斜向推力F能使一塊重G100 N的物體貼著光滑的豎直墻面勻速上行，則推力F大小為多大？此時墻受到的壓力N大小為多大？ 利用正交分解法求解平衡問題 水平方向： FN Fsin300 豎直方向： Fcos30G0 聯(lián)立得F115.5 N，F(xiàn)N57.7 N 共點力作用下物體的平衡解析對物體受力分析 G FNF由牛頓第三定律知墻受到的壓力大小是NF N57.7 N 對點練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對點練習(xí) 4如圖所示，質(zhì)量為m的物體在恒力F作用下，沿水平天花板向右做勻速直線運(yùn)動力F與水平方向夾角為，重力加速度為g.則物體與天花板間的動摩擦因數(shù)_. 利用正交分解法求解平衡問題 水平方向： Fcos f0 豎直方向： Fsin FNmg0 又fFN = Fcos Fsin mg 共點力作用下物體的平衡解析對物體受力分析 G FFNf