3.5 共點(diǎn)力的平衡 課件高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

第三章相互作用——力第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡1.知道什么是平衡狀態(tài)，掌握共點(diǎn)力平衡的條件。2.會(huì)利用合成法或分解法分析三力平衡問題。學(xué)習(xí)目標(biāo)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知識(shí)點(diǎn)一共點(diǎn)力平衡的條件

如圖所示，著名景點(diǎn)——黃山飛來石獨(dú)自靜止于懸崖之上，它受哪些力作用？這些力的大小、方向有何關(guān)系？它們的合力有何特點(diǎn)？課堂引入1下面四種情況的物體的受力有何特點(diǎn)？思考：以上四種情況中物體均處于什么狀態(tài)？幾個(gè)力的作用線交于一點(diǎn)幾個(gè)力作用于同一點(diǎn)課堂引入2平衡狀態(tài)1.平衡狀態(tài)：物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持______或______________狀態(tài)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。2.共點(diǎn)力平衡的條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是______為0。3.對(duì)“平衡狀態(tài)”的理解靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)合力【思考】

一燈泡吊在天花板下，現(xiàn)用另一細(xì)繩將燈泡拉到如圖位置，燈泡靜止時(shí)。(1)此時(shí)燈泡受幾個(gè)力？(2)試根據(jù)二力平衡條件，推導(dǎo)說明：若一個(gè)物體受三個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)，則其中一個(gè)力與另外兩個(gè)力的合力滿足怎樣的關(guān)系？(3)上面探究的結(jié)論是否可以推廣到多個(gè)力的平衡？B例1光滑水平面上，某物體在水平方向兩個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中一個(gè)力F在大小不變的情況下，將其方向在水平面內(nèi)逆時(shí)針轉(zhuǎn)過90°，保持另一個(gè)力的大小、方向都不變，則欲使物體仍能保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須再施加的力的大小為(

)總結(jié)提升

由平衡條件得出的三個(gè)結(jié)論ACD訓(xùn)練1(多選)下列運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)的是(

)A.體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)B.蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升到最高點(diǎn)時(shí)C.舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)D.游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)思考討論不一定。例如：豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn)①v=0時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？舉例說明。②v大小不變，物體一定處于平衡狀態(tài)嗎？舉例說明。不一定。例如：勻速圓周運(yùn)動(dòng)常用分析方法合成法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反分解法物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，將某個(gè)力按作用效果分解，則其分力與其他兩個(gè)力分別平衡正交分解法物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，應(yīng)用正交分解法，則有∑Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＋Fnx＝0，∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＋Fny＝0矢量三角形法如果三個(gè)力首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力為零。矢量三角形法可以充分利用幾何邊角關(guān)系求解平衡問題知識(shí)點(diǎn)二靜態(tài)平衡的分析方法推理：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：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。三力平衡結(jié)論：三力平衡不平行、必共點(diǎn)力的合成法力的分解法F3yF3xF1F2F3三力平衡xyθ(平衡結(jié)論：合力為零，則沿任一方向的合力都為零三力平衡的受力特點(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)處理平衡問題的方法叫解三角形法。例2用繩子將鳥籠掛在一根橫梁上，如圖所示。若鳥籠所受重力為19.6N，求繩子OA和OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力。解析法一：合成法以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，受力分析如圖所示F＝FT，且FT＝G由三角函數(shù)關(guān)系得F1＝Fcos30°＝19.6×0.866N≈17.0NF2＝Fsin30°＝19.6×0.5N＝9.8N。法二：分解法以結(jié)點(diǎn)O為研究對(duì)象，根據(jù)拉力的作用效果進(jìn)行分解如圖所示。答案17.0N，方向沿繩由O指向A

9.8N，方向沿繩由O指向BFT＝G，將拉力FT向繩OA和OB的反向分解，由三角函數(shù)關(guān)系得FA＝FTcos30°＝19.6×0.866N＝17.0NFB＝FTsin30°＝19.6×0.5N＝9.8N。法三：正交分解法如圖所示，建立直角坐標(biāo)系，將繩子OA和OB的拉力沿x、y方向正交分解。FT＝G由平衡條件得水平方向：F1cos60°＝F2cos30°豎直方向：F1sin60°＋F2sin30°＝FT解得F1＝17.0N，F(xiàn)2＝9.8N。共點(diǎn)力平衡問題的解題思路(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，并畫出受力示意圖。(4)列平衡方程，應(yīng)用共點(diǎn)力平衡的條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?合成法、分解法)列出平衡方程。(5)求解方程，并討論結(jié)果。訓(xùn)練2如圖所示，將一勁度系數(shù)k＝100N/m，原長(zhǎng)L1＝8cm的彈性橡皮繩固定在水平木板上，另將一重物通過輕質(zhì)細(xì)繩連接一動(dòng)滑輪掛在彈性橡皮繩上O點(diǎn)，且OA＝OB，此時(shí)橡皮繩的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)2＝10cm，重力加速度g＝10m/s2，則所掛重物的質(zhì)量為(

)CA.0.40kg B.0.32kg C.0.24kg D.0.10kg訓(xùn)練3在科學(xué)研究中，人們利用風(fēng)力儀直接測(cè)量風(fēng)力的大小，其原理如圖所示。儀器中有一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著一個(gè)金屬球。無風(fēng)時(shí)，金屬絲豎直下垂。當(dāng)受到沿水平方向吹來的風(fēng)時(shí)，金屬絲偏離豎直方向一個(gè)角度，風(fēng)力越大，偏角越大。通過傳感器，就可以根據(jù)偏角的大小指示出風(fēng)力的大小。那么，風(fēng)力的大小F跟金屬球質(zhì)量m、偏角θ之間有什么關(guān)系呢(重力加速度為g)?共點(diǎn)力平衡的具體表達(dá)形式F合=0物體