【课件】 共点力的平衡 课件-2022-2023学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册.pptx

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1、第第4 4章章 力与平衡力与平衡第第3 3节节 共点力的平衡共点力的平衡品味平衡之美品味平衡之美1.1.知道平衡状态和平衡力的概念知道平衡状态和平衡力的概念。2.2.知道共点力的平衡条件，并能利用平衡条件解决生活、生产中的实际知道共点力的平衡条件，并能利用平衡条件解决生活、生产中的实际问题问题。3.3.会分析动态平衡问题会分析动态平衡问题。1.1.知道平衡状态和力的平衡的概念知道平衡状态和力的平衡的概念。（物理观念物理观念）2.2.了解共点力作用下物体平衡的概念和条件了解共点力作用下物体平衡的概念和条件。（物理观念物理观念）3.3.掌握解决平衡问题的常用方法，会用共点力的平衡条件解答实际问题。

2、掌握解决平衡问题的常用方法，会用共点力的平衡条件解答实际问题。（科学思维科学思维）4.4.能从物理现象中提出和解决问题，学会与他人交流与合作能从物理现象中提出和解决问题，学会与他人交流与合作。（科学探究科学探究）5.5.认识到物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，坚持实事求是，认识到物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，坚持实事求是，体会自然平衡之美体会自然平衡之美。（科学态度与责任科学态度与责任）1.1.二力平衡的特点二力平衡的特点 大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在同一个物体上；大小相等、方向相反、作用在同一直线上，作用在同一个物体上；一对平衡力的合力为零。一对平衡力的合

3、力为零。【知识回顾知识回顾】2.2.物体平衡状态的外在体现物体平衡状态的外在体现（1 1）保持保持静止状态；静止状态；（2 2）保持保持匀速直线运动状态。匀速直线运动状态。力的平衡是物体平衡的本质条件，物体平衡是力平衡的效果。力的平衡是物体平衡的本质条件，物体平衡是力平衡的效果。一、共点力的平衡一、共点力的平衡1.1.平衡状态：物体处于平衡状态：物体处于静止静止或者或者匀速直线运动匀速直线运动的状态。的状态。2.2.共点力的平衡条件：共点力的平衡条件：F F合合=0=03.3.力的平衡：作用在物体上的几个力的力的平衡：作用在物体上的几个力的合力为零。合力为零。三力平衡条件三力平衡条件实验设计实

4、验设计【实验探究实验探究】F F3 3方案方案1 1F F1 1F F2 2F F3 3方案方案2 2F F1 1F F2 2F F3 3四人一组四人一组,比一比哪组又准又快比一比哪组又准又快猜想假设猜想假设实验设计实验设计收集证据收集证据共点力作用下物体的平衡条件为共点力作用下物体的平衡条件为:F:F合合=0=0处理力的主要方法处理力的主要方法:1.F1.F1212=F=F3 3(F(F1212表示表示F F1 1、F F2 2的合力）的合力）【合成法合成法】2.F2.F1 1=F=F3131(F(F3131表示表示F F3 3在在F F1 1方位上的分力方位上的分力)F F2 2=F=F3

5、2 32（F F32 32 表示表示F F3 3在在F F2 2方向上的分力）方向上的分力）【分解法分解法】3.F3.F1 1、F F2 2、F F3 3构成闭合的三角形构成闭合的三角形 【三角形法三角形法】它们也是平衡问题处理的主要方法它们也是平衡问题处理的主要方法【得出结论得出结论】解决共点力平衡问题的基本步骤：解决共点力平衡问题的基本步骤：1.1.明确研究对象；明确研究对象；2.2.对研究对象进行受力分析；对研究对象进行受力分析；3.3.选择研究方法；选择研究方法；4.4.利用平衡条件建立方程；利用平衡条件建立方程；5.5.数学方法求解。数学方法求解。解决平衡问题的常用方法：解决平衡问题

6、的常用方法：1.1.整体法与隔离法：所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进整体法与隔离法：所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。隔离法是从研究问题的方便性出发，将物体系统中行分析、研究的方法。隔离法是从研究问题的方便性出发，将物体系统中的某一部分隔离出来单独分析研究的方法。的某一部分隔离出来单独分析研究的方法。通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开了中间环节的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开了中间环节的繁琐

7、推算，能够灵巧地解决问题。繁琐推算，能够灵巧地解决问题。二、动态平衡问题二、动态平衡问题2.2.相相似似三三角角形形法法：利利用用表表示示力力的的矢矢量量三三角角形形与与表表示示实实物物的的几几何何三三角角形形相相似的关系，建立方程求解，应用这种方法，往往能达到简捷的效果。似的关系，建立方程求解，应用这种方法，往往能达到简捷的效果。3.3.三三力力汇汇交交原原理理解解题题法法：物物体体受受三三个个力力作作用用处处于于平平衡衡状状态态，则则三三力力不不平平行必共点。行必共点。【典例典例】城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构城市中的路灯，无轨电车的供电线路等，经常用三角形的结构悬

8、挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆悬挂。图为这类结构的一种简化模型。图中硬杆OBOB可绕通过可绕通过B B点且垂直于点且垂直于纸面的轴转动，钢索和硬杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为纸面的轴转动，钢索和硬杆的重量都可忽略。如果悬挂物的重量为G G，角，角AOBAOB等于等于，钢索，钢索OAOA对对O O点的拉力和硬杆点的拉力和硬杆OBOB对对O O点的支持力各是多大？点的支持力各是多大？F F1y1yF F1X1XF F2 2F F1 1F F3 3O O解析：解析：共点力共点力平衡平衡正交分解正交分解静态平衡静态平衡动态平衡动态平衡选取选取1.1.尽量多的力在坐标轴上尽量多的力在坐标

9、轴上1.1.正交分解法正交分解法步骤步骤1.1.建立坐标系建立坐标系2.2.正交分解各力正交分解各力3.3.求各方向的合力求各方向的合力4.4.求共点力的合力求共点力的合力研究方法研究方法2.2.尽量使同一轴合力为零尽量使同一轴合力为零2.2.合成法合成法3.3.分解法分解法研究方法研究方法1.1.整体法与隔离法整体法与隔离法2.2.相似三角形法相似三角形法3.3.三力汇交原理三力汇交原理解题法解题法平衡条件：平衡条件：Fx=0Fx=0，Fy=0Fy=01.1.（多选）（多选）如图所示如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固另一端都固定在水平地面上定在

10、水平地面上,将杆竖直紧压在地面上。若三条绳长度不同将杆竖直紧压在地面上。若三条绳长度不同,下列说下列说法正确的有法正确的有()A.A.三条绳中的张力都相等三条绳中的张力都相等B.B.杆对地面的压力大于自身重力杆对地面的压力大于自身重力C.C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零D.D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力BCBC2.2.质量为质量为m m的物体用轻绳的物体用轻绳ABAB悬挂于天花板上。用水平向左的力悬挂于天花板上。用水平向左的力F F缓慢缓慢拉动绳的中点拉动绳的中点O,O,如图所示。用如图所示。用T T表示绳表

11、示绳OAOA段拉力的大小段拉力的大小,在在O O点向左移点向左移动的过程中动的过程中()A.FA.F逐渐变大逐渐变大,T,T逐渐变大逐渐变大B.FB.F逐渐变大逐渐变大,T,T逐渐变小逐渐变小C.FC.F逐渐变小逐渐变小,T,T逐渐变大逐渐变大D.FD.F逐渐变小逐渐变小,T,T逐渐变小逐渐变小A A【解题指南解题指南】先做受力分析，然后正交分解，根据平衡条件列方程，先做受力分析，然后正交分解，根据平衡条件列方程，最后判断弹力变化情况。最后判断弹力变化情况。3.3.（多选）（多选）明朝谢肇淛的五杂组中记载明朝谢肇淛的五杂组中记载:“:“明姑苏虎丘寺塔倾侧明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲议欲正之正之,非

12、万缗不可。一游僧见之曰非万缗不可。一游僧见之曰:无烦也无烦也,我能正之。我能正之。”游僧每天将木楔游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形等腰三角形,木楔的顶角为木楔的顶角为,现在木楔背上加一力现在木楔背上加一力F,F,方向如图所示方向如图所示,木楔木楔两侧产生推力两侧产生推力F FN N,则则()A.A.若若F F一定一定,大时大时F FN N大大 B.B.若若F F一定一定,小时小时F FN N大大 C.C.若若一定一定,F,F大时大时F FN N大大 D.D.若若一定一定,F,F

13、小时小时F FN N大大BCBC4.4.质量为质量为m m的均匀球放在一倾角为的均匀球放在一倾角为的光滑斜面上，被一竖直的挡板挡住的光滑斜面上，被一竖直的挡板挡住(如图如图)。求斜面和挡板对球的支持力分别是多少？。求斜面和挡板对球的支持力分别是多少？解析：解析：1.1.取小球为研究对象取小球为研究对象2.2.受力分析受力分析小球共受到三个力的作用：重力、斜面的支持力、挡板对它的支持力小球共受到三个力的作用：重力、斜面的支持力、挡板对它的支持力3.3.研究方法：合成法研究方法：合成法用平行四边形定则求出用平行四边形定则求出F F1 1和和mgmg的合力的合力F F。4.4.由平衡条件可知由平衡条

14、件可知F F与与F F2 2等值反向，从图中等值反向，从图中力的三角形可求得：力的三角形可求得：F F1 1mgtan Fmgtan F2 2=mgmgF F1 1F F2 2F F推论：推论：当物体处于平衡状态时，它所受的当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与其余的力的合力等值反向。某一个力与其余的力的合力等值反向。5 5.物体物体A A在水平力在水平力F F1 1=400N=400N的作用下，沿倾角的作用下，沿倾角=60=60的斜面匀速下滑（如的斜面匀速下滑（如图所示），物体图所示），物体A A受的重力受的重力G=400NG=400N。求斜面对物体。求斜面对物体A A的支持力和的支持力和

15、A A与斜面间与斜面间的动摩擦因数的动摩擦因数。F F1 1A A解析：解析：1.1.取物体取物体A A作为研究对象。作为研究对象。2.2.物体物体A A受到四个力的作用：重力受到四个力的作用：重力G G、水平向左的力、水平向左的力F F1 1、垂直于斜面向上的、垂直于斜面向上的支持力支持力F F2 2、平行于斜面向上的滑动摩擦力、平行于斜面向上的滑动摩擦力F F3 3。6060o oG GF F2 2F F3 3F F1 1x xy y3.3.研究方法：正交分解法（常用于多力平衡）研究方法：正交分解法（常用于多力平衡）Gsin60=FGsin60=F1 1cos60+fcos60+fGcos

16、60+FGcos60+F1 1sin60=Fsin60=F2 2f=f=N=N=F F2 2 所以所以6.6.沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A A点（如图所示）点（如图所示）,足球的质量为足球的质量为m m，网兜的质量不计。足球与墙壁的接触点为，网兜的质量不计。足球与墙壁的接触点为B B，悬绳与墙壁的夹角为，悬绳与墙壁的夹角为。求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。O OmgmgF F1 1F F2 2F FA AB B解析：解析：取足球作为研究对象，由共取足球作为研究对象，由共点力的平衡条件可知，点力的平衡条件可知，F F1 1和和mgmg的合的合力力F F和和F F2 2大小相等、方向相反。分析大小相等、方向相反。分析图中力的平行四边形可求得：图中力的平行四边形可求得：F F1 1=mgtan=mgtanF F2 2=