力的平衡7高一物理PPT课件（上课）.ppt

物电12级1班曾伟高中物理高中物理 必修一必修一 第第4 4章章问问1、什么是共点力？怎么求共点力的合力？、什么是共点力？怎么求共点力的合力？问问2、什么是平衡状态？速度为零的物体一定、什么是平衡状态？速度为零的物体一定处于平衡状态吗？请举例说明。处于平衡状态吗？请举例说明。问问3、初中学过的二力平衡的条件是什么？、初中学过的二力平衡的条件是什么？预习思考题预习思考题 答答3：二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力：二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。大小相等，方向相反，作用在同一直线上。预习思考题预习思考题 答答1：如果几个力作用在同一个点上，或者作用线交：如果几个力作用在同一个点上，或者作用线交于一点则称这几个力叫共点力。求共点力的合力一般于一点则称这几个力叫共点力。求共点力的合力一般用平行四边形法则和正交分解法。用平行四边形法则和正交分解法。答答2：物体保持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡：物体保持静止或匀速直线运动的状态叫做平衡状态。速度为零的物体不一定处于平衡状态。状态。速度为零的物体不一定处于平衡状态。（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态匀速下降匀速直线行驶（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态定义：物体保持静止或匀速直线运动的状态。定义：物体保持静止或匀速直线运动的状态。（一）平衡状态（一）平衡状态物体保持物体保持静止静止的平衡状态也叫的平衡状态也叫静态平衡静态平衡物体保持物体保持匀速直线运动匀速直线运动的状态也叫的状态也叫动态平衡动态平衡（1）静止在水平面上的木箱（3）用细线悬挂在天花板上的静止小球（5）用细线悬挂在天花板上的静止小球，在剪断细线的瞬间（4）刹车后停下来了的汽车（6）竖直上抛达到了最高点的小球(不计空气阻力)（2）平直马路上在牵引力作用下匀速前进的汽车根据概念来判断下面的物体是否处于平衡状态:是是是是?共点力的平衡条件自我测验（一）平衡状态（一）平衡状态讨论与交流讨论与交流：飞机从起飞，到以一定的速度平稳飞行，飞机从起飞，到以一定的速度平稳飞行，再到降落，最后停在机场。全过程中哪些再到降落，最后停在机场。全过程中哪些阶段飞机是处于平衡状态？阶段飞机是处于平衡状态？分阶段分析：分阶段分析：起飞时，加速运动，起飞时，加速运动，a0,非平衡状态；非平衡状态；平稳飞行时，匀速运动，平稳飞行时，匀速运动，a=0，平衡状态；，平衡状态；降落时，减速运动，降落时，减速运动，a0，非平衡状态；，非平衡状态；停止时，保持静止，停止时，保持静止，a=0，平衡状态。，平衡状态。（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态（一）平衡状态以下图中哪些物体处于平衡状态？这些物体各受到几个力？以下图中哪些物体处于平衡状态？这些物体各受到几个力？图图1加速上升的加速上升的火箭火箭图图2静止的静止的碗碗图图3两两人人匀匀速速向向上上拉拉起的起的牌匾牌匾图图4沿沿水水平平地地面面匀匀速速拉拉动的动的皮箱皮箱（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只有物体所受到的力平衡才能处于平衡状态只有物体所受到的力平衡才能处于平衡状态 物体平衡是力平衡的体现物体平衡是力平衡的体现1、二力平衡的条件、二力平衡的条件 作用在同一物体上，同一直线上，大小相等，方向相反。作用在同一物体上，同一直线上，大小相等，方向相反。两个力的两个力的合力等于零合力等于零 2、由惯性定律可知物体不受外力的时候也保持平衡、由惯性定律可知物体不受外力的时候也保持平衡 不受力和受不受力和受合力为零合力为零等效等效（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3、三个共点力的平衡条件、三个共点力的平衡条件:F合合=0三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究猜猜想想假假设设实实验验设设计计收收集集证证据据验验证证猜猜想想实验器材实验器材：木板一块木板一块、两个弹簧秤、两个弹簧秤、细绳三段细绳三段、钩码一组钩码一组 、白、白纸纸 、铅笔、尺、铅笔、尺 、量角器、图钉若干、量角器、图钉若干探究三个共点力的平衡条件探究三个共点力的平衡条件猜想假设猜想假设：三个共点力平衡要满足：三个共点力平衡要满足F合合=0实验方案设计实验方案设计：根据这些器材分组讨论一下，根据这些器材分组讨论一下，怎样让一个物体三力平衡？平衡有两种状态静止和匀怎样让一个物体三力平衡？平衡有两种状态静止和匀速，要测量哪种状态？要测量哪些物理量？要用哪些速，要测量哪种状态？要测量哪些物理量？要用哪些器材？器材？实验设计方案一实验设计方案一用两个弹簧秤用两个弹簧秤竖直竖直拉着钩码，拉着钩码，使钩码保持静止，钩码就是在使钩码保持静止，钩码就是在两个拉力和重力作用下的三力两个拉力和重力作用下的三力平衡（如图平衡（如图1所示）并作好力所示）并作好力的图示，才能表现出三个力之的图示，才能表现出三个力之间的关系间的关系 三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究O OA AB BC C图图1器材：两个弹簧秤、钩码、两根细绳、木板、白纸和图钉、铅笔、量角器、器材：两个弹簧秤、钩码、两根细绳、木板、白纸和图钉、铅笔、量角器、尺子。尺子。不足：不足：弹簧秤的拉力就会偏离弹簧秤的轴线方向，且弹簧秤还有自重，造成误差弹簧秤的拉力就会偏离弹簧秤的轴线方向，且弹簧秤还有自重，造成误差 实验设计方案二实验设计方案二把木板放在把木板放在水平面水平面上，采用上，采用三个弹簧秤拉同一个结点，三个弹簧秤拉同一个结点，使得结点处于静止使得结点处于静止（如图（如图2所示）并作好力的图示，才所示）并作好力的图示，才能表现出三个力之间的关系能表现出三个力之间的关系 三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究器材：三个弹簧秤、三根细绳、木板、白纸和图钉、铅笔、量角器、尺子。器材：三个弹簧秤、三根细绳、木板、白纸和图钉、铅笔、量角器、尺子。图图2A AB BC C力的合成法力的合成法F1F2F3F12三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究任意两个力的合力与第三个力大小相任意两个力的合力与第三个力大小相等而方向相反。等而方向相反。F1F2F3F32F31三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究力的分解法力的分解法任意一个力沿其余两个力的方向分解，任意一个力沿其余两个力的方向分解，其分力与其余两个力等大而反向。其分力与其余两个力等大而反向。三个共点力的平衡条件实验探究三个共点力的平衡条件实验探究力的三角形法力的三角形法平移三个力构成闭合的三角形。平移三个力构成闭合的三角形。F1F2F33、三个共点力的平衡条件、三个共点力的平衡条件三个共点力合力为零。三个共点力合力为零。其中任意一个力与其它两个力的合力大小相等、方向其中任意一个力与其它两个力的合力大小相等、方向相反作用在同一直线上。相反作用在同一直线上。4、n个共点力的平衡条件：个共点力的平衡条件：其中任意（其中任意（n-1)个力的合力与第个力的合力与第n个力大小相等，个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上方向相反，作用在同一直线上（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yx例1：用与水平方向成角的力F拉质量为m物体，使其沿水平面向右匀速运动。请同学们分析物体的受力，并画出力的示意图。FGFNFfF1F2平衡方程：X：F1-Ff=0Y：F2+FN-G=0你能求出支持力和摩擦力的大小吗？共点力平衡的应用这就是正交分解法例2：如图所示，用两根细线悬挂一个所受重力为G的电灯。细绳AO与竖直方向间夹角为，细绳BO水平。现设法增大夹角，仍保持BO处于水平状态，试分析AO、BO两绳中拉力的变化情况。（三）物体平衡条件的应用（三）物体平衡条件的应用例例3：用绳子将鸟笼静止地挂在一根栋梁上，用绳子将鸟笼静止地挂在一根栋梁上，OA与横梁的夹角与横梁的夹角600，OA与与OB垂直，如图所垂直，如图所示。若鸟笼重为示。若鸟笼重为19.6N。求。求绳子绳子OC对鸟笼的对鸟笼的拉力；拉力；绳子绳子OA和和OB对结点对结点O的拉力。的拉力。解：解：由鸟笼静止受力分析如图由鸟笼静止受力分析如图T由二力平衡得由二力平衡得OC对鸟笼的拉力对鸟笼的拉力 T=G=19.6N对结点分析对结点分析GF12TF1F2600由共点力的平衡得：由共点力的平衡得：12GF1=F12cos600=Gcos600F2=F12sin600=Gsin600 代入数据，可解得：代入数据，可解得：F1=9.8 N,F216.97N定定对对象象析状态析状态表依据表依据由三角函数关系得由三角函数关系得 受力分受力分析析例例3：用绳子将鸟笼静止地挂在一根栋梁上，用绳子将鸟笼静止地挂在一根栋梁上，OA与横梁的夹角与横梁的夹角600，OA与与OB垂直，如图所示。若鸟笼重为垂直，如图所示。若鸟笼重为19.6N。求。求绳子绳子OC对鸟对鸟笼的拉力；笼的拉力；绳子绳子OA和和OB对结点对结点O的拉力。的拉力。例4：在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属球竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。那么，风对小球作用力F的大小跟小球质量m、偏角之间有什么样的关系呢？300练习练习1 一个质量为一个质量为50Kg的物体，在平行的物体，在平行于斜面的拉力于斜面的拉力F作用下，沿倾角为作用下，沿倾角为300的斜的斜面匀速运动（如图），已知斜面的动摩擦面匀速运动（如图），已知斜面的动摩擦因数为因数为0.3。求拉力。求拉力F为多大？为多大？GNFG1G2f解：在沿斜面方向和垂直于斜面的方向在沿斜面方向和垂直于斜面的方向上列力的平衡方程上列力的平衡方程F=G1+f =G sin300+N N=G cos300 F=mg sin300+mgcos300=509.8（0.5+0.30.87）N=37 2.9 N解上面的方程组，可得解上面的方程组，可得ab练习练习2 如图所示如图所示,用一根绳子用一根绳子a 把物体挂把物体挂起来起来,再用另一根水平的绳子再用另一根水平的绳子b 把物体拉把物体拉向一旁固定起来向一旁固定起来.物体的重量是物体的重量是40N,绳子绳子a 与竖直方向的夹角与竖直方向的夹角=300,绳子绳子a 和和b对物对物体的拉力分别是多大体的拉力分别是多大?GF1F2解：解：物体共受三个力作用：绳子物体共受三个力作用：绳子a 的拉的拉力力F1，绳子，绳子b 的拉力的拉力F2，重力，重力G.这三这三个力相互平衡，根据平行四边形定则：个力相互平衡，根据平行四边形定则：F2=G tan300=403/3N=23.1NCOS300GF1=403/2N=46.2N共点力平衡条件应用解题的基本步骤：共点力平衡条件应用解题的基本步骤：1、确定研究对象、确定研究对象。研究对象可以是单个物体也可。研究对象可以是单个物体也可以是多个物体组成的整体。以是多个物体组成的整体。2、分析研究对象的状态、分析研究对象的状态。判断是否平衡，是静止。判断是否平衡，是静止还是匀速。还是匀速。3、对研究对象进行受力分析、对研究对象进行受力分析。要画出力的示意图。要画出力的示意图。4、依据平衡条件、依据平衡条件运用平行四边形定则或者正交分运用平行四边形定则或者正交分解列出力的平衡方程。解列出力的平衡方程。5、求解答案并对结果作必要讨论求解答案并对结果作必要讨论（三）物体平衡条件的应用（三）物体平衡条件的应用求解平衡问题常用的方法：求解平衡问题常用的方法：（1 1）物体在三个以上共点力作用下处于平）物体在三个以上共点力作用下处于平衡时，一般利用正交分解法列方程求解。衡时，一般利用正交分解法列方程求解。（2 2矢量三角形法矢量三角形法:首尾相接首尾相接,尾首相连尾首相连.(3)(3)平行四边行法平行四边行法(4)(4)图象法图象法（五）课堂小结（五）课堂小结共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡（1）平衡状态）平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动物体处于静止或匀速直线运动的状态；的状态；（2）平衡条件）平衡条件:F合合=0；（3）解题步骤）解题步骤:确定研究对象；分析状态；受力确定研究对象；分析状态；受力分析；依据平衡条件列方程分析；依据平衡条件列方程（六）作业（六）作业98页第页第6题题