人教版2019高中物理必修一3.5共點(diǎn)力的平衡 課件

3.5共點(diǎn)力的平衡第三章相互作用——力人教版（2019）目錄010203動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題整體法和隔離法共點(diǎn)力平衡的條件思考與討論

圖甲、乙、丙、丁分別畫(huà)出了重力為G的木棒在力F1和F2的共同作用下處于平衡狀態(tài)的情況，這些力都位于同一平面內(nèi)。根據(jù)每幅圖中各個(gè)力作用線的幾何關(guān)系，可以把上述四種情況的受力分成兩類(lèi)，你認(rèn)為哪些情況屬于同一類(lèi)？你是根據(jù)什么來(lái)劃分的？第一部分共點(diǎn)力平衡的條件觀察與思考

觀察右邊三幅圖中物體有什么共同特點(diǎn)？一、平衡狀態(tài)勻速行駛的汽車(chē)勻速行駛的動(dòng)車(chē)

觀察下面兩幅圖汽車(chē)和動(dòng)車(chē)運(yùn)動(dòng)有什么共同特點(diǎn)？一、平衡狀態(tài)1.定義：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)。2.“靜止”和“v=0”的區(qū)別和聯(lián)系v=0a=0時(shí)，靜止，處于平衡狀態(tài)a≠0時(shí)，不靜止，處于非平衡狀態(tài)，如自由落體初始時(shí)刻思考與討論根據(jù)初中所學(xué)過(guò)的二力平衡的知識(shí)，你認(rèn)為受共點(diǎn)力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，這兩個(gè)力平衡。二力平衡時(shí)物體所受的合力為0。思考與討論如果物體受到三個(gè)力的作用，你認(rèn)為受共點(diǎn)力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？我們可以根據(jù)平行四邊形定則，求任意兩個(gè)力的合力為一個(gè)力，最終把三力平衡問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二力平衡問(wèn)題。即三力的合力為0。思考與討論如果物體受到三個(gè)以上的力作用，你認(rèn)為受共點(diǎn)力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？我們可以根據(jù)平行四邊形定則，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，最終把多力平衡問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二力平衡問(wèn)題。即物體所受的合力為0。二、共點(diǎn)力平衡的條件1.條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是合力為0。2.公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。3.由平衡條件得出的三個(gè)結(jié)論：三、典例解析【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？ABC三、典例解析GFfABCFN解析：xyF1F2以小孩為研究對(duì)象，受力分析

Ff＝μFN

解得：tanθ=μ

可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4mθ三、典例解析應(yīng)用共點(diǎn)力平衡條件解題的步驟:(1)明確研究對(duì)象(物體、質(zhì)點(diǎn)或繩的結(jié)點(diǎn)等)。(2)分析研究對(duì)象所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，判定其是否處于平衡狀態(tài)。(3)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力示意圖。(4)建立合適的坐標(biāo)系，應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒谐銎胶夥匠獭?5)求解方程，并討論結(jié)果。三、典例解析【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？三、典例解析方法1：合成法解析：F4為F1和F2的合力，

則F4與F3平衡，

即：F4

＝F3

＝G三、典例解析方法2：正交分解法

如圖，以O(shè)為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系。F2方向?yàn)閤軸正方向，向上為y軸正方向。F1在兩坐標(biāo)軸方向的分矢量分別為F1x

和F1y

。因x、y兩方向的合力都等于0，可列方程：F2

－F1x

＝0F1y

－F3

＝0即F2－F1sinθ＝0(1)F1cosθ－G＝0(2)由(1)(2)式解得:F1＝G/cosθ，F(xiàn)2＝Gtanθ。第二部分動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題一、動(dòng)態(tài)平衡 物體受到的共點(diǎn)力中有幾個(gè)力會(huì)發(fā)生“緩慢”變化，而變化過(guò)程中物體始終處于一種“動(dòng)態(tài)”的平衡狀態(tài)中，我們把這樣的狀態(tài)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（解析式法）如圖所示，光滑的四分之一圓弧軌道AB固定在豎直平面內(nèi)，A端與水平面相切。穿在軌道上的小球在拉力F作用下，緩慢地由A向B運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)始終沿軌道的切線方向，軌道對(duì)球的彈力為FN。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A.F增大，F(xiàn)N增大B.F減小，F(xiàn)N減小C.F增大，F(xiàn)N減小D.F減小，F(xiàn)N增大二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（解析式法）

(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m、M的甲、乙兩個(gè)物體系在一根通過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的輕繩兩端，甲放在水平地板上，乙被懸在空中，若將甲沿水平地板向左緩慢移動(dòng)少許后，甲仍靜止，則A.繩中張力變小B.甲對(duì)地面的壓力變大C.繩子對(duì)滑輪的力變大D.甲所受的靜摩擦力變大二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（圖解法---矢量三角形法）例1：如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點(diǎn)，O為圓心。O點(diǎn)下面懸掛一重為G的物體M，繩OA水平。(1)當(dāng)細(xì)繩OB與豎直方向成θ角時(shí)，兩細(xì)繩OA、OB的拉力FA、FB分別是多大?OABMθBˊ二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（圖解法---矢量三角形法）例1：如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點(diǎn)，O為圓心。O點(diǎn)下面懸掛一重為G的物體M，繩OA水平。(2)保持O點(diǎn)和細(xì)繩OB的位置，使A點(diǎn)沿圓環(huán)支架順時(shí)轉(zhuǎn)到Aˊ的過(guò)程中，細(xì)繩OA及細(xì)繩OB的拉力如何變化?OABMAˊ二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（圖解法---矢量三角形法）OABMAˊF=GFAFBFAB=G二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（圖解法---矢量三角形法）方法小結(jié)：1.受力特點(diǎn)①一個(gè)為恒力，大小方向都不變；②另一個(gè)力方向不變；③第三個(gè)力大小方向都變；2.分析步驟①分析物體的受力及特點(diǎn)；②利用平行四邊形定則，作出矢量四邊形；③根據(jù)矢量四邊形邊長(zhǎng)大小作出定性分析；二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（相似三角形法---對(duì)應(yīng)邊成比例）例2：如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點(diǎn)正上方，B端吊一重物，現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達(dá)到豎直前(均未斷)，關(guān)于繩子的拉力F和桿受的彈力N的變化，判斷正確的是(

)A．F變大B．F變小C．N變大D．N變小二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（相似三角形法---對(duì)應(yīng)邊成比例）Tg=GNFT=GA

?TNB∽

?OBANABFOBTOA==二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（相似三角形法---對(duì)應(yīng)邊成比例）1.受力特點(diǎn)①一個(gè)為恒力，大小方向都不變；②另兩個(gè)力方向均變化；③與物體有關(guān)的幾何三角形兩邊長(zhǎng)度大小不變；2.分析步驟①分析物體的受力及特點(diǎn)；②利用平行四邊形定則，作三力矢量三邊形；③根據(jù)矢量三角形和幾何三角形相似作定性分析；方法小結(jié)：二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（拉密定理法---正弦定理）【例3】如圖所示，兩根輕繩一端系于結(jié)點(diǎn)O，另一端分別系于固定圓環(huán)上的A、B兩點(diǎn)，O為圓心。O點(diǎn)下面懸掛一物體M，繩OA水平,拉力大小為F1，繩OB與繩OA成120°，拉力大小為F2．將兩繩同時(shí)緩慢順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)75°，并保持兩繩之間的夾角始終不變，物體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)．則在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A.F1逐漸增大B.F1先增大后減小C.F2逐漸減小D.F2先減小后增大OABM二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（拉密定理法---正弦定理）αβθF1F2F3==ABMF1F2F3αα3=θθ2=ββ0β1===ABMF1F2F3α3θ2β1二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（拉密定理法---正弦定理）ABMF1F2F3α3θ2β1ABMF3F1F2α3θ2β1==二、動(dòng)態(tài)平衡的處理方法（拉密定理法---正弦定理）1.受力特點(diǎn)①一個(gè)為恒力，大小方向都不變；②另兩個(gè)力方向夾角始終不變；2.分析步驟①分析物體的受力及特點(diǎn)；②利用三角形定則，作三力矢量三邊形；③做輔助圓或利用正弦定理作定性分析；方法小結(jié)：思考與討論

如果我們研究的對(duì)象是兩個(gè)或者兩個(gè)以上的物體，并且物體間相互連接，此時(shí)我們?nèi)绾斡懻摵脱芯克鼈儽舜酥g的受力呢？第三部分整體法和隔離法一、整體法和隔離法1、在“連接體運(yùn)動(dòng)”的問(wèn)題中，比較常見(jiàn)的連接方式有：①用細(xì)繩將兩個(gè)物體連接，物體間的相互作用是通過(guò)細(xì)繩的“張力”體現(xiàn)的。②兩個(gè)物體通過(guò)互相接觸擠壓連接在一起，它們間的相互作用力是“彈力”、“摩擦力”連接在一起。兩個(gè)或兩個(gè)以上物體通過(guò)相互作用力連接在一起，叫做連接體或疊加體。

2、在“連接體運(yùn)動(dòng)”的問(wèn)題中的內(nèi)力合外力：①內(nèi)力：兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體組成的連接體，它們系統(tǒng)內(nèi)物體之間相互作用力叫內(nèi)力；②外力：

兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體組成的連接體，它們與外界之間的力叫外力。二、整體法和隔離法選用原則整體法的選用原則：研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力，受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用（內(nèi)力）隔離法的選用原則：研究單個(gè)物體所受的作用力，一般隔離受力較少的物體。

1.整體法：將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體進(jìn)行受力分析的方法。2.隔離法：將研究對(duì)象與周?chē)矬w分隔開(kāi)進(jìn)行受力分析的方法。

若要求解外力，選用整體法；若要求解內(nèi)力，選用隔離法。一般優(yōu)先用整體法，再結(jié)合隔離法求解。如圖所示，直角三棱柱A放在水平地面上，光滑球B放在三棱柱和豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。(1)試分別畫(huà)出A、B及A、B作為一個(gè)整體的受力示意圖；四、典例解析例13.以A、B整體作為研究對(duì)象，整體受到重力GA＋GB、墻壁對(duì)其彈力FN1、地面支持力和地面對(duì)其摩擦力，如圖丙所示。1.隔離A為研究對(duì)象，它受到重力GA、B對(duì)它的壓力FBA、地面支持力和地面對(duì)它的摩擦力，如圖甲所示。2.隔離B為研究對(duì)象，它受到重力GB、三棱柱對(duì)它的支持力FAB、墻壁對(duì)它的彈力FN1，如圖乙所示。四、典例解析

(2023·濮陽(yáng)一高高一期中)如圖所示，物塊A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知豎直墻壁粗糙，水平地面光滑，則物塊A和B的受力個(gè)數(shù)分別為A.3和3 B.3和4C.4和4 D.4和5例2由整體分析可知：A、B整體受到地面向上的支持力、重力，墻壁對(duì)A、B無(wú)彈力；分別隔離A、B分析：A受重力、B對(duì)A的支持力和B對(duì)A的摩擦力共3個(gè)力；B受重力、A對(duì)B的壓力、A對(duì)B的摩擦力、地面對(duì)B的支持力共4個(gè)力，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。四、典例解析五、整體法和隔離法在平衡問(wèn)題中的應(yīng)用應(yīng)用當(dāng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，組成系統(tǒng)的每個(gè)物體都處于平衡狀態(tài)，選取研究對(duì)象時(shí)要注意整體法和隔離法的結(jié)合。法則：能整不分、涉內(nèi)必分、分選少力（外）、兩法結(jié)合、巧妙解題。1.一般地，求系統(tǒng)內(nèi)部間的相互作用力時(shí)，用隔離法；2.求系統(tǒng)受到的外力時(shí)，用整體法，3.具體應(yīng)用中，應(yīng)將這兩種方法結(jié)合起來(lái)靈活運(yùn)用。六、隨堂演練用三根細(xì)線a、b、c將重力均為G的兩個(gè)小球1和2連接并懸掛，如圖所示。兩小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，細(xì)線a與豎直方向的夾角為30°，則A.細(xì)線a對(duì)小球1的拉力大小為B.細(xì)線a對(duì)小球1的拉力大小為4GC.細(xì)線b對(duì)小球2的拉力大小為GD.細(xì)線b對(duì)小球2的拉力大小為練1將兩球和細(xì)線b看成一個(gè)整體，設(shè)細(xì)線a對(duì)小球1的拉力大小為Fa，細(xì)線c對(duì)小球2的拉力大小為Fc，受力如圖所示。對(duì)小球2根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可知細(xì)線b對(duì)其拉力大小為六、隨堂演練

(2023·寧波余姚中學(xué)高一期中)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放在傾角為θ、質(zhì)量為M的斜面體B上，斜面體B放在水平地面上，用沿斜面向下、大小為F的力推物體A，A恰能沿斜面勻速下滑，而斜面體B靜止不動(dòng)。重力加速度為g，則下列說(shuō)法中正確的是A.地面對(duì)斜面體B的支持力大小為mg＋MgB.地面對(duì)斜面體B的支持力大小為Mg＋FsinθC.地面對(duì)斜面體B的摩擦力向右，大小為FcosθD.地面對(duì)斜面體B的摩擦力大小為0練2六、隨堂演練對(duì)整體受力分析，根據(jù)平衡條件，有FN＝mg＋Mg＋Fsinθ，F(xiàn)cosθ＝Ff，即地面對(duì)斜面體的支持力大小為N＝mg＋Mg＋Fsinθ，地面對(duì)斜面體的摩擦力大小為Ff＝Fcosθ，方向水平向右，故選C。六、隨堂演練七、整體法、隔離法的比較項(xiàng)目整體法隔離法概念將運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周?chē)矬w分隔開(kāi)的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問(wèn)題受力分析時(shí)不要再考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用一般隔離受力較少的物體法則：能整不分、涉內(nèi)必分、分選少力（外）、兩法結(jié)合、巧妙解題。課堂練習(xí)4．如圖所示，在水平地面上疊放著A、B、C三個(gè)完全相同的物塊，今用水平力F作用于B時(shí)，A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則下列判斷正確的是

（）A．