【教科版】高中物理必修一：41《共點(diǎn)力作用下物體的平衡》課件

第四章 物體的平衡4 .1 共點(diǎn)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(diǎn)力作用下物體的平衡知道物體的平衡狀態(tài).掌握共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件. 會(huì)用共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)靜止 勻速直線運(yùn)動(dòng) 一、共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 共點(diǎn)力作用下物體的平衡 二、共點(diǎn)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(diǎn)？ 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?yàn)閍0，根據(jù)牛頓第二定律知，F(xiàn) 合0 課堂講義一、共點(diǎn)力及其平衡 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)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(dòng)的狀態(tài)，我們說(shuō)這個(gè)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(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力一定等大、反向，是一對(duì)平衡力 (2)若物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) (3)若物體在n個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中 任意(n1)個(gè)力的合力必定與第n個(gè)力等大、反向 一、共點(diǎn)力及其平衡(4) 三個(gè)分力的合力大小范圍的確定 最大值：當(dāng)三個(gè)力同向時(shí)，合力F最大， FmaxF1F2F3.最小值：a.若其中兩個(gè)較小分力之和(F1F2)大于等 于第三個(gè)分力F3時(shí)，合力的最小值為零,即Fmin0；b.若其中兩個(gè)較小分力之和(F1F2)F3時(shí)， 合力的最小值FminF3(F1F2)合力的取值范圍F minFFmax. 共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)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(dòng)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，合力不為零AC 共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 例2 已知一個(gè)物體受到100個(gè)力的作用處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)把其中一個(gè)大小為8 N的力轉(zhuǎn)過(guò)90，其余的力不變，求此時(shí)物體的合力。 合力為零解析 與其余99個(gè)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(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 例3 物體在下列幾組共點(diǎn)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17N1NF合21N1NF合23N共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 1如果三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)，則這 三個(gè)力的任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小 相等，方向相反，且作用在一條直線上這樣三 個(gè)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(shí)求解，如三角函數(shù)、勾股定理等 共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 例4 如圖所示，用不可伸長(zhǎng)的輕繩AC和BC吊起一質(zhì)量不計(jì)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(shí)，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(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 例4 如圖所示，用不可伸長(zhǎng)的輕繩AC和BC吊起一質(zhì)量不計(jì)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(shí)，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. GTBC TAC30AC BC = 3TT（ 2） 共點(diǎn)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(diǎn)受力平衡也可采用正交分解的方法，但一般來(lái)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 1當(dāng)物體受到多個(gè)共點(diǎn)力(在同一平面內(nèi))的作用時(shí) ，也可用正交分解的方法，將各個(gè)力沿選定的直 角坐標(biāo)軸分解(建立直角坐標(biāo)系時(shí)，一般盡量使更 多的力落在坐標(biāo)軸上，以減少分解力的個(gè)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(diǎn)力平衡問題中的應(yīng)用 2運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條件解題的步驟 (1)選取研究對(duì)象 (2)對(duì)所選取的研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫出 受力分析圖 (3)對(duì)研究對(duì)象所受的力進(jìn)行處理，或合成或 分解或正交分解 共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)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(guò)摩擦不計(jì)的定滑輪與固定的彈簧秤相連物體靜止在斜面上，彈簧秤的示數(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(duì)物體： 30 fmg F Tsin 在垂直斜面方向： N 30F mgcos 共點(diǎn)力作用下物體的平衡mg T FN f 沿斜面向下方向： 對(duì)點(diǎn)練習(xí)共點(diǎn)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 1關(guān)于物體的平衡，下列說(shuō)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(dòng)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(diǎn)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(dòng)狀態(tài)共點(diǎn)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，才為平衡狀態(tài)合力一定為零D 對(duì)點(diǎn)練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí) 共點(diǎn)力作用下物體的平衡2某同學(xué)為體驗(yàn)所學(xué)知識(shí)，做了如圖所示的實(shí)驗(yàn).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(gè)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(duì)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(duì)結(jié)點(diǎn)受力分析GT F結(jié)合幾何知識(shí) 16 4,costan 20 5mgF tan37 1.2NmgF B 對(duì)點(diǎn)練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)練習(xí) 3一個(gè)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(shí)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(diǎn)力作用下物體的平衡解析對(duì)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(duì)點(diǎn)練習(xí) 目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義對(duì)點(diǎn)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)力作用下物體的平衡解析對(duì)物體受力分析 G FFNf