高中物理 3.5共点力的平衡条件4课件 粤教必修1.ppt

五、共点力的平衡条件2021/8/11 星期三1（1）一个物体在共点力的作用下，如果保持）一个物体在共点力的作用下，如果保持 _或者做或者做 ，我们就说这个物体处于平，我们就说这个物体处于平衡状态。衡状态。（2）当物体在共点力的作用下处于平衡状）当物体在共点力的作用下处于平衡状态时：态时：a物体所受各个力的合力等于物体所受各个力的合力等于 ，这就，这就是物体在共点力作用下的平衡条件。是物体在共点力作用下的平衡条件。b它所受的某一个力与它所受的其余外力它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是的合力关系是 。课前复习：课前复习：2021/8/11 星期三2一、平衡状态一、平衡状态 1共点力：几个力如果作用在物体的同一点，共点力：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力共点力 F1F3F22021/8/11 星期三3 平平衡衡状状态态：一一个个物物体体在在共共点点力力的的作作用用下下，如如果果保保持持静静止止或或者者做做匀匀速速直直线线运运动动，我我们们就就说说这这个个物物体处于平衡状态体处于平衡状态2021/8/11 星期三4（1）共共点点力力作作用用下下物物体体平平衡衡状状态态的的运运动学特征：动学特征：加速度为零加速度为零（2）特例：）特例：n n竖竖直直上上抛抛的的物物体体运运动动到到最最高高点点时时，这这一一瞬瞬时时的的速速度度为为零零（静静止止），但但这这一一状状态态不不可可能能保保持持，因因而而这这一一不不能能保保持持的静止状态不属于平衡状态的静止状态不属于平衡状态2021/8/11 星期三5二、共点力作用下物体的平衡条件二、共点力作用下物体的平衡条件n n共点力作用下物体的平衡条件：在在共共点点力力作作用用下下物物体体的的平平衡衡条条件件是是合合力为零，即：力为零，即：F合合=02021/8/11 星期三6实验演示：实验演示：n n做课本上的实验。做课本上的实验。2021/8/11 星期三7n n物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。n n F F合合=0=0，则在任一方向上物体所受合力也为零则在任一方向上物体所受合力也为零n n特例：特例：物物体体受受两两个个共共点点力力作作用用：若若两两力力组组成成平平衡衡力力，F F合合=0=0，则物体处于平衡状态，则物体处于平衡状态物物体体受受三三个个共共点点力力作作用用：若若任任两两力力的的合合力力与与第第三三力力组组成成平平衡衡力力，F F合合=0=0，则则物物体体处处于于平平衡衡状状态态2021/8/11 星期三8n教师沿光滑墙壁用网兜把一个教师沿光滑墙壁用网兜把一个足球挂在足球挂在A点（如图所示），足点（如图所示），足球处于静止状态。球处于静止状态。AB2021/8/11 星期三9n n一：合成法。以足球和网兜一起作一：合成法。以足球和网兜一起作为研究对象，它们受重力为研究对象，它们受重力GG，墙壁的，墙壁的支持力支持力F1F1，悬绳的拉力，悬绳的拉力F2F2三个共点三个共点力作用而平衡。由共点力的平衡条力作用而平衡。由共点力的平衡条件可知：件可知：F1F1与与F2F2的合力的合力F F，与，与GG大小大小相等、方向相反，即相等、方向相反，即F FGG，如图所，如图所示。由图中力的平行四边形可求得示。由图中力的平行四边形可求得n nF1=Ftan=Gtan=mgtanF1=Ftan=Gtan=mgtann nF2=F/cos=G/cos=mg/cosF2=F/cos=G/cos=mg/cos2021/8/11 星期三10二、分解法。二、分解法。以足球和网兜一起作为研究对象，以足球和网兜一起作为研究对象，它们受重力它们受重力G，墙壁的支持力，墙壁的支持力F1，悬绳的拉力，悬绳的拉力F2三个共点力作用三个共点力作用而平衡。将重力而平衡。将重力G按作用效果分按作用效果分解为解为G1和和G2，如图所示。由共，如图所示。由共点力平衡条件可知：点力平衡条件可知：F1与与G1的合的合力必为零，力必为零，F2与与G2的合力必为零。的合力必为零。所以：所以：F1=G1=Gtan=mgtanF2=G2=G/cos=mg/cos2021/8/11 星期三11三、相似三角形法三、相似三角形法以足球和网兜一起作为研究对象，它以足球和网兜一起作为研究对象，它们受重力们受重力GG，墙壁的支持力，墙壁的支持力F1F1，悬，悬绳的拉力绳的拉力F2F2三个共点力作用而平衡，三个共点力作用而平衡，如图所示。由共点力的平衡条件可如图所示。由共点力的平衡条件可知：知：F1F1与与GG的合力的合力F F，与，与F2F2大小相等、大小相等、方向相反，即方向相反，即F FF2F2。设球心为。设球心为OO，由图可知，由图可知，OFGOFG与与AOBAOB相似，相似，所以：所以：n n由以上两式可得：由以上两式可得：n nF F1 1=Gtan=mgtan=Gtan=mgtann nF F2 2=F=G/cos=mg/cos=F=G/cos=mg/cos2021/8/11 星期三12四、正交分解法四、正交分解法以足球和网兜一起作为研究对象，它们受以足球和网兜一起作为研究对象，它们受重力重力G，墙壁的支持力，墙壁的支持力F1，悬绳的拉力，悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，如图所示。取水三个共点力作用而平衡，如图所示。取水平方向为平方向为x轴，竖直方向为轴，竖直方向为y轴，将轴，将F2分别分别沿沿x轴和轴和y轴方向正交分解，由平衡条件可轴方向正交分解，由平衡条件可知，在知，在x轴和轴和y轴方向上的合力轴方向上的合力Fx合和合和Fy合合应分别等于零。即：应分别等于零。即：F2sinF1=0F2cosG=0由上述两式可解得：由上述两式可解得：F1mgtanF2=mg/cos2021/8/11 星期三13n n解题步骤：解题步骤：n n（1）确定研究对象）确定研究对象n n（2）对研究对象进行受力分析，并画）对研究对象进行受力分析，并画出受力示意图；出受力示意图；n n（3）根据物体的受力和已知条件，选）根据物体的受力和已知条件，选择力的合成法、分解法、相似三角形择力的合成法、分解法、相似三角形法、正交分解法等恰当的方法，应用法、正交分解法等恰当的方法，应用平衡条件建立方程；平衡条件建立方程；n n（4）解方程，进行讨论和计算。）解方程，进行讨论和计算。2021/8/11 星期三14例例例例题题题题1 1 1 1：如如图图所所示示，一一物物体体在在四四个个力力F F、F F2 2、F F、F F作作用用下下处处于于静静止止状状态态，若若的的方方向向沿沿逆逆时时外外转转过过6060 而而保保持持其其大大小小不不变变，其其余余三三个个力力的的大大小小和和方方向向均均保保持持不不变变，则此时物体所受到的合力大小为（则此时物体所受到的合力大小为（）2021/8/11 星期三15解析：n n由共点力的平衡条件可知，由共点力的平衡条件可知，F F、F F2 2、F F、F F的的合力应为零，合力应为零，F F、F F2 2、F F的合力应与的合力应与F F等值反等值反向当向当F F 的方向沿逆时针转过的方向沿逆时针转过6060 而保持其大小而保持其大小不变时，不变时，F F、F F2 2、F F的合力的大小仍为的合力的大小仍为F F ，但但方向与方向与F F成成120120，由平行四边形法则可得，此时，由平行四边形法则可得，此时物体所受的合力大小仍为物体所受的合力大小仍为F Fn n所以本题的正确选项应为所以本题的正确选项应为C C2021/8/11 星期三16例题例题2：在图中，如果小球重：在图中，如果小球重3N，光滑斜面的倾角为光滑斜面的倾角为300，求斜面及竖，求斜面及竖直放置的挡板对小球的作用力。直放置的挡板对小球的作用力。2021/8/11 星期三17n n物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。n n F F合合=0=0，则在任一方向上物体所受合力也为零则在任一方向上物体所受合力也为零n n特例：特例：物物体体受受两两个个共共点点力力作作用用：若若两两力力组组成成平平衡衡力力，F F合合=0=0，则物体处于平衡状态，则物体处于平衡状态物物体体受受三三个个共共点点力力作作用用：若若任任两两力力的的合合力力与与第第三三力力组组成成平平衡衡力力，F F合合=0=0，则则物物体体处处于于平平衡衡状状态态2021/8/11 星期三18练习2n n2大小分别为、牛的六个共点力、，依次量力之间的夹角都是，如图所示。它们合力的大小等于 ，方向是 。只需把的大小变为 ，这六个力就平衡，平衡后，若把撤消，余下五个力的合力的大小为 ，方向是 。F6F3F5F2F4F16N沿沿F58N8N沿沿F52021/8/11 星期三19小结：小结：n n共共点点力力作作用用下下物物体体平平衡衡的的运运动动学学特特征征是是保保持持静静止止或匀速直线运动状态或匀速直线运动状态n n共点力作用下物体的平衡条件是合力为零共点力作用下物体的平衡条件是合力为零2021/8/11 星期三20作业：n1、观察日常生活中的共点力的作用；n2、做课后16题 2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22