高中物理 第四章 物體的平衡 第1節(jié) 共點力作用下物體的平衡課件 教科版必修1

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1、第一節(jié)第一節(jié) 共點力作用下共點力作用下物體的平衡物體的平衡回顧知識點 物體受力分析步驟是什么？物體受力分析步驟是什么？ 1.根據要求確定研究對象。根據要求確定研究對象。2.畫出研究對象受到的重力，這是因為地球上的物體都受到畫出研究對象受到的重力，這是因為地球上的物體都受到重力的作用。重力的作用。3.看它與哪些物體接觸。如果它同周圍的物體有擠壓的現象，看它與哪些物體接觸。如果它同周圍的物體有擠壓的現象，它一定受到彈力的作用。它一定受到彈力的作用。4.如果它周圍物體的接觸面不光滑，除了互相擠壓之外，還如果它周圍物體的接觸面不光滑，除了互相擠壓之外，還存在相對運動或相對運動趨勢，它必然還會受到摩擦力

2、的存在相對運動或相對運動趨勢，它必然還會受到摩擦力的作用。作用。課堂引入課堂引入從高聳的山峰、凌空托起的巨石到我們腳下的從高聳的山峰、凌空托起的巨石到我們腳下的大地；從摩天高樓、電視塔到家庭中的家具，擺設，大地；從摩天高樓、電視塔到家庭中的家具，擺設，無一不處于平衡狀態(tài)。無一不處于平衡狀態(tài)。課堂引入課堂引入空中芭蕾 平衡的藝術疊石頭的最高境界疊石頭的最高境界疊石頭的最高境界疊石頭的最高境界作用在物體的同一點，或作用線相交于一點的幾個力稱為共點力。作用在物體的同一點，或作用線相交于一點的幾個力稱為共點力。限限 速速40km/sGF2F1F1F2F3FfNGv為了明確表示物體所受的共點力，在作示意

3、圖時，為了明確表示物體所受的共點力，在作示意圖時，可以把這些力的作用點畫到它們作用線的公共交點上。可以把這些力的作用點畫到它們作用線的公共交點上。v在不考慮物體轉動的情況下，物體可以當作質點看在不考慮物體轉動的情況下，物體可以當作質點看待，所以力的作用點都可以畫在受力物體的重心上。待，所以力的作用點都可以畫在受力物體的重心上。課堂引入課堂引入 共點力共點力:幾個力如果作用在物體的同一點幾個力如果作用在物體的同一點,或者它們或者它們的作用線相交于一點，這幾個力叫做共點的作用線相交于一點，這幾個力叫做共點力力. 共點力共點力:F1GF2F1F3F2課堂引入課堂引入物體處于物體處于或者或者的狀態(tài)叫的

4、狀態(tài)叫做做。NG靜止在桌面上的木塊靜止在桌面上的木塊FfNG勻速行駛的汽車勻速行駛的汽車GNf靜止在斜面上的木塊靜止在斜面上的木塊學習活動一學習活動一 認識平衡狀態(tài)認識平衡狀態(tài)平衡的種類平衡的種類 如果物體緩慢移動則稱為如果物體緩慢移動則稱為準靜態(tài)準靜態(tài)。 B.B.動平衡：物體保持勻速直線運動狀態(tài)。動平衡：物體保持勻速直線運動狀態(tài)。 A.A.靜平衡：物體保持靜止狀態(tài)靜平衡：物體保持靜止狀態(tài) 平衡狀態(tài)的運動學特征：平衡狀態(tài)的運動學特征： V=0 V=0 或或V V不變，即：不變，即：a=0a=0注意：注意：保持靜止保持靜止和和瞬時速度為瞬時速度為0 0不同不同學習活動一學習活動一 認識平衡狀態(tài)認

5、識平衡狀態(tài)一、平衡狀態(tài)1.1.概念：一個物體在共點力的作用下，保持靜止或者概念：一個物體在共點力的作用下，保持靜止或者做勻速直線運動，我們就說這個物體處于做勻速直線運動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)。 2.2.什么是平衡狀態(tài)？什么是平衡狀態(tài)？ 我們周圍的樓房、樹木、課桌椅、粉筆盒都處于我們周圍的樓房、樹木、課桌椅、粉筆盒都處于靜止狀態(tài)，凡是保持靜止不動的物體，我們就說它處靜止狀態(tài)，凡是保持靜止不動的物體，我們就說它處于平衡狀態(tài)。除此之外，如果物體做勻速直線運動，于平衡狀態(tài)。除此之外，如果物體做勻速直線運動，我們也稱它處于平衡狀態(tài)。舉例：汽車沿直線勻速運我們也稱它處于平衡狀態(tài)。舉例：汽車

6、沿直線勻速運動（是）；物體被勻速舉高（是）；汽車拐彎（不動（是）；物體被勻速舉高（是）；汽車拐彎（不是）。是）。學習活動一學習活動一 認識平衡狀態(tài)認識平衡狀態(tài)判斷：判斷：以下物體是否處于平衡狀態(tài)以下物體是否處于平衡狀態(tài)?(1) 天花板下懸掛的靜止的吊扇。天花板下懸掛的靜止的吊扇。 (2) 粗糙斜面上靜止的木塊。粗糙斜面上靜止的木塊。(3) 光滑水平面上勻速直線滑動的冰塊。光滑水平面上勻速直線滑動的冰塊。(4) 沿斜面勻速直線下滑的鐵箱。沿斜面勻速直線下滑的鐵箱。(5) 豎直上拋到最高點的籃球。豎直上拋到最高點的籃球。(6) 拿在手上鉛球，松手的瞬間。拿在手上鉛球，松手的瞬間。 答：（答：（1）

7、（）（2） （3）（）（4）是平衡狀態(tài)）是平衡狀態(tài) （5）（）（6）不是平衡狀態(tài)）不是平衡狀態(tài)(1) 天花板下懸掛的靜止的吊扇。天花板下懸掛的靜止的吊扇。FG此時此時構成二力平衡構成二力平衡合合(2) 粗糙斜面上靜止的木塊。粗糙斜面上靜止的木塊。N此時此時和和F的合力的合力F與與G形成二力平衡形成二力平衡合合(3) 光滑水平面上勻速直線滑動的冰塊。光滑水平面上勻速直線滑動的冰塊。Nv v此時此時FG形成二力平衡形成二力平衡合合(4) 沿斜面勻速直線下滑的鐵箱。沿斜面勻速直線下滑的鐵箱。GNFfFv此時此時FN和和Ff的合力的合力與與形成二力平衡形成二力平衡合合(5) 豎直上拋到最高點的籃球。豎

8、直上拋到最高點的籃球。G此時籃球只受到此時籃球只受到重力的作用，重力的作用，合合而不為而不為(6) 拿在手上鉛球，松手的瞬間。拿在手上鉛球，松手的瞬間。此時鉛球只受到此時鉛球只受到重力的作用，重力的作用，合合而不為而不為 二、共點力作用下物體的平衡條件二、共點力作用下物體的平衡條件 1. 共點力作用下物體的共點力作用下物體的平衡條件平衡條件是是 物體處于平衡狀態(tài)時物體處于平衡狀態(tài)時它的加速度為零它的加速度為零它的運動狀態(tài)不變它的運動狀態(tài)不變0 合合F根據牛頓第二定律根據牛頓第二定律 。0 amF合合 2.當物體在二個力的作用下處當物體在二個力的作用下處于平衡狀態(tài)時，這二個力一定于平衡狀態(tài)時，這

9、二個力一定是等值、反向、共線；是等值、反向、共線；FNG.合力為零。合力為零。上一頁下一頁退 出目 錄學習活動二：探究平衡條件學習活動二：探究平衡條件 3. 如果是三個力呢？如果是三個力呢？實驗驗證：實驗驗證： 將三個彈簧秤放將三個彈簧秤放在同一平面內，并將在同一平面內，并將三個彈簧秤掛在同一三個彈簧秤掛在同一物體上，三個力互成物體上，三個力互成120度角度角,平衡時平衡時,記下記下三個彈簧秤的示數三個彈簧秤的示數 結論：結論：當物體在當物體在三個力的作用下處于平衡狀態(tài)時，它們的三個力的作用下處于平衡狀態(tài)時，它們的合力一定等于零，且其中任意二個力的合力，都跟第三個合力一定等于零，且其中任意二個

10、力的合力，都跟第三個力的大小相等，方向相反，作用在一條直線上。這樣，三力的大小相等，方向相反，作用在一條直線上。這樣，三個力的平衡問題就可轉化為二個力平衡問題。個力的平衡問題就可轉化為二個力平衡問題。F1F2OF3F上一頁下一頁退 出目 錄 知道了共點力的平衡條件后，我們還可對實際中用得知道了共點力的平衡條件后，我們還可對實際中用得多的三力平衡條件得出兩個重要的推論：多的三力平衡條件得出兩個重要的推論：三個共點力平衡時，其中任意兩個力的合力一定與第三個共點力平衡時，其中任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反，而且在同一條直線上。三個力大小相等、方向相反，而且在同一條直線上。一個物體如

11、果受到三個不平行的力作用下處于平衡狀一個物體如果受到三個不平行的力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個力必定共點共面，合力為零。態(tài)，則這三個力必定共點共面，合力為零。 三三.推論推論20 N15 Na aABCOOF1F2F3F 解：解：作出作出O 點的受力圖點的受力圖, , 用平行四邊形法則求出用平行四邊形法則求出F 和和F 的合力的合力F 。23 【例例1】如圖所示，在繞過兩個定滑輪的繩子的兩端懸如圖所示，在繞過兩個定滑輪的繩子的兩端懸掛兩個物體，它們分別重掛兩個物體，它們分別重15 N和和20 N。在兩個滑輪之間的在兩個滑輪之間的繩上懸掛一個物體繩上懸掛一個物體 A，當當a a = 90 時，這

12、三個物體都處于平時，這三個物體都處于平衡狀態(tài)。求衡狀態(tài)。求 A 物體的重力。物體的重力。問題問題1如圖所示，細繩如圖所示，細繩CO與豎直方向成與豎直方向成30角，角，A、B兩物兩物體用跨過滑輪的細繩相連，已知物體體用跨過滑輪的細繩相連，已知物體B所受到的重力為所受到的重力為100N，地面對物體地面對物體B的支持力為的支持力為80N，試求：，試求：（1）物體）物體A所受到的重力；所受到的重力；（2）物體）物體B與地面間的摩擦力；與地面間的摩擦力；（3）細繩）細繩CO受到的拉力。受到的拉力。小結：小結：1當物體受到多個共點力當物體受到多個共點力(在同一平面內在同一平面內)的作用時，也的作用時，也可

13、用正交分解的方法，將各個力沿選定的直角坐標軸分解可用正交分解的方法，將各個力沿選定的直角坐標軸分解(建立直角坐標系時，一般盡量使更多的力落在坐標軸上，建立直角坐標系時，一般盡量使更多的力落在坐標軸上，以減少分解力的個數以減少分解力的個數)，然后根據，然后根據Fx合合0，Fy合合0列式求列式求解解2運用共點力平衡條件解題的步驟運用共點力平衡條件解題的步驟(1)選取研究對象選取研究對象(2)對所選取的研究對象進行受力分析并畫出受力分析圖對所選取的研究對象進行受力分析并畫出受力分析圖(3)對研究對象所受的力進行處理，或合成或分解或正交分對研究對象所受的力進行處理，或合成或分解或正交分解解(4)根據根

14、據F合合0或或Fx合合0，Fy合合0列方程求解列方程求解問題問題2 2：如圖所示，一個重為如圖所示，一個重為G的圓球，被一段細繩的圓球，被一段細繩掛在豎直光滑墻上，繩與豎直墻的夾角為掛在豎直光滑墻上，繩與豎直墻的夾角為，則繩子的拉力和墻壁對球的彈力各是多少？則繩子的拉力和墻壁對球的彈力各是多少？FFNGFFNGF合合解法一：合成法 F=F合=G/cos FN=Gtan拓展：若再減小繩長拓展：若再減小繩長L L，上述二力大小將如何變化？，上述二力大小將如何變化？ 例2：如圖所示，一個重為G的圓球，被一段細繩掛在豎直光滑墻上，繩與豎直墻的夾角為，則繩子的拉力和墻壁對球的彈力各是多少？FFNGF2F

15、1解法二：分解法 F=F合=F2=G/cos FN=F1=Gtan例2：如圖所示，一個重為G的圓球，被一段細繩掛在豎直光滑墻上，繩與豎直墻的夾角為，則繩子的拉力和墻壁對球的彈力各是多少？FFNFyFxGxy解法三：正交分解法X：FN-Fsin=0Y：Fcos-G=0解得：F=G/cos FN=Gtan2322FFF N25N201522 根據共點力平衡條件可知，力根據共點力平衡條件可知，力F 必與必與F 等值反向，故等值反向，故物體的重力為物體的重力為 F = F = 25 N 。11 3. 應用共點力平衡條件解題的步驟應用共點力平衡條件解題的步驟 （1）明確研究對象明確研究對象； （2）正確分析研究對象的受力情況，并畫出受力圖正確分析研究對象的受力情況，并畫出受力圖； （3）判斷物體是否處于平衡狀態(tài)，是否可以用共點力判斷物體是否處于平衡狀態(tài)，是否可以用共點力的平衡條件求解的平衡條件求解； （4）運用平衡條件，選擇適當的方法，列出平衡方程運用平衡條件，選擇適當的方法，列出平衡方程求解求解； （5）解方程，對結果說明或討論解方程，對結果說明或討論。學習活動三：平衡條件的應用學習活動三：平衡條件的應用