3.5+共點(diǎn)力的平衡課件公開課

第三章

相互作用——力第5節(jié)

共點(diǎn)力的平衡平衡的藝術(shù)平衡之美一、復(fù)習(xí)回顧1.共點(diǎn)力

2.二力平衡的特點(diǎn)θ斜面上靜止的物塊受力特點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：空中勻速下落的雨滴兩個(gè)力等大、反向、共線靜止或者勻速直線F阻mg二、共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài)物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。靜止?fàn)顟B(tài)特征：v＝0，a＝0。放在桌面上的書沿直線公路勻速前進(jìn)的汽車在拉力作用下從A點(diǎn)緩慢滑到半球頂點(diǎn)的小球勻速直線運(yùn)動(dòng)特征：v

≠0，a＝0。物理學(xué)中有時(shí)也出現(xiàn)“緩慢移動(dòng)”，可以認(rèn)為物體時(shí)刻處于平衡狀態(tài)。靜態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡三、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件推理：在實(shí)際生產(chǎn)生活中，很多情況下物體受到三個(gè)力的作用而平衡，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)物體受三個(gè)力作用時(shí)的平衡條件。三力平衡條件：任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線，也就是三力的合力為0。疑問(wèn)：如果物體受更多的力的作用而平衡，受力需滿足什么樣的平衡條件？多力平衡條件：物體受多個(gè)力時(shí)，任意一個(gè)力與其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，也就是多個(gè)力的合力為0。三、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件1、共點(diǎn)力的平衡條件：物體受力的合力為0。理解：2、物體受多個(gè)力而平衡時(shí)，其中任意一個(gè)力與其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在一條直線上。四、三力平衡的受力特點(diǎn)在實(shí)際生產(chǎn)生活中，很多情況下物體受到三個(gè)力的作用而平衡，那么這三個(gè)力有什么特點(diǎn)？三個(gè)力可以構(gòu)成首尾依次相連的閉合矢量三角形。利用三力平衡的這個(gè)特點(diǎn)處理平衡問(wèn)題的方法叫解三角形法。五、例題講解例題1、某幼兒園要在空地上做一個(gè)滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時(shí)，滑板和兒童褲料之間的動(dòng)摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時(shí)能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？抽象簡(jiǎn)化抓住關(guān)鍵主要因素忽略次要因素真實(shí)情境理想模型ABC（一）、建模五、例題講解將滑梯抽象為一個(gè)斜面模型，以正在勻速滑下的小孩作為研究對(duì)象。GFN

FfABCθ設(shè)斜面傾角為θ，用l、b、h分別表示AB、AC和BC的長(zhǎng)度。

（二）、解析：小孩受到三個(gè)力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑動(dòng)摩擦力Ff。當(dāng)這三個(gè)力的合力為0時(shí)，小孩能在獲得一定的速度后勻速滑下，則斜面的高度即為所求的滑梯高度。hbl五、例題講解（三）、解題：方法一：解直角三角形GFN

FfABCθ

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可求得：h=μb=0.4×6m=2.4m以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，三個(gè)力可以構(gòu)成閉合的矢量三角形，由幾何關(guān)系可知：hbl五、例題講解（三）、解題：方法二：正交分解GFN

FfABCθ以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對(duì)象，受力分析如圖所示，xyF1

F2

沿平行和垂直于斜面兩個(gè)方向建立直角坐標(biāo)系，把重力G沿兩個(gè)坐標(biāo)軸方向分解為F1和F2，根據(jù)共點(diǎn)力平衡的條件和直角三角形中三角函數(shù)關(guān)系可知：五、例題講解例題2、生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來(lái)改變或固定懸吊物的位置。如圖所示，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？F2F3F1思考一：（1）研究對(duì)象是誰(shuí)？

（2）受到哪幾個(gè)力而平衡？

（3）為何F3＝G？思考二：本題有幾種不同的解決辦法？解三角形法、正交分解法、合成法、按力的作用效果分解……五、例題講解F1xF1y解三角形法正交分解法合成法按力的作用效果分解各種不同解決方法的受力及處理示意圖五、例題講解解直角三角形：六、方法歸納1、確定研究對(duì)象2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析3、根據(jù)平衡條件，對(duì)研究對(duì)象受到的力進(jìn)行處理，列平衡方程常見的方法有：解三角形法、正交分解法、合成法、按力的作用效果分解……4、對(duì)平衡方程求解5、討論解的合理性和實(shí)際意義七、拓展探究例題3、在例題2中，若AOB是一根繩，用一個(gè)輕質(zhì)滑輪（或光滑掛鉤）吊起重為G的重物。思考：（1）AOB是一根繩，OA、OB繩的拉力有什么特點(diǎn)？

（2）OB繩還能保持水平嗎？試著把情景圖畫出來(lái)。（3）這時(shí)OA繩與豎直方向夾角還是θ嗎？（4）若已知A到墻角E的水平距離為d,AOB繩長(zhǎng)為l,則繩中張力為多大？例題3、在例題2中，若AOB是一根繩，用一個(gè)輕質(zhì)滑輪（或光滑掛鉤）吊起重為G的重物。（3）這時(shí)OA繩與豎直方向夾角還是θ嗎？（4）若已知A到墻角E的水平距離為d,AOB繩長(zhǎng)為l,則繩中張力為多大？解析：以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，設(shè)此時(shí)繩中張力為T，滑輪對(duì)O點(diǎn)向下壓力為F3，則：TTF32Tcosα=F3

（1）F3=G（2）

設(shè)AD間距為d1，DE間距為d2，AO繩長(zhǎng)為l1，BO繩長(zhǎng)為l2，則：

sinα=d/l（3）三式聯(lián)立，解的七、拓展探究例題3、在例題2中，若AOB是一根繩，用一個(gè)輕質(zhì)滑輪（或光滑掛鉤）吊起重為G的重物。（5）若將A點(diǎn)向左移動(dòng)少許，平衡后繩中張力大小如何變化？（6）若將B點(diǎn)向上移動(dòng)少許，平衡后繩中張力大小又如何變化？根據(jù)繩上張力的表達(dá)式，你是不是能得到一些啟發(fā)？七、拓展探究說(shuō)明：A到墻角E的水平距離為d，AOB繩長(zhǎng)為l