43共點(diǎn)力的平衡課件高一上學(xué)期物理

第3節(jié)共點(diǎn)力的平衡第四章

力與平衡學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道平衡狀態(tài)的概念以及平衡狀態(tài)的兩種形式。2.知道共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件。3.會(huì)運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件分析解決生活實(shí)際問題。遠(yuǎn)古的巨石，至今仍然矗立，向人們述說史前的故事在商場(chǎng)，你即使站著不動(dòng)，自動(dòng)扶梯也會(huì)平穩(wěn)地送你上樓、下樓平衡一、物體的平衡狀態(tài)1.平衡狀態(tài)：物體處于靜止或者勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所處的狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。NG靜止在桌面上的木塊FfNG勻速行駛的汽車GNf靜止在斜面上的木塊加速勻速減速靜止加速減速變速靜止勻速速度不變處于平衡狀態(tài)時(shí)物體的加速度為零物體加速度為零時(shí)物體處于平衡狀態(tài)。1.正誤辨析(1)物體靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng),都處于平衡狀態(tài)。(

)(2)物體處于平衡狀態(tài),一定是受到共點(diǎn)力的作用。(

)(3)速率不變的物體一定處于平衡狀態(tài)。(

)(4)速度不變的物體一定處于平衡狀態(tài)。(

)(1)√ (2)×

(3)×

(4)√

2.(多選)下列物體中處于平衡狀態(tài)的是(

)A.靜止在粗糙平面上的物體B.沿光滑斜面自由下滑的物體C.在不光滑的水平面上勻速直線運(yùn)動(dòng)的木塊D.做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開始下落的一瞬間AC物體要保持平衡狀態(tài)需要滿足什么條件？NG靜止在桌面上的物體N與G大小相等，方向相反，是一對(duì)平衡力二、共點(diǎn)力平衡的條件GT用繩懸掛的靜止物體T與G大小相等，方向相反，是一對(duì)平衡力。

物體受兩個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，這兩個(gè)力必定是一對(duì)平衡力：大小相等、方向相反。物體所受合外力=0當(dāng)物體同時(shí)受到多個(gè)互成角度的共點(diǎn)力作用時(shí)，要怎樣才能處于平衡狀態(tài)呢？ABOθFAFBGFAB任意兩個(gè)共點(diǎn)力都可用一個(gè)合力來等效替代FA、FB的合力為FAB如果FAB與G等大反向即為平衡力，則物體處于平衡狀態(tài)多個(gè)共點(diǎn)力力的合成兩個(gè)力合外力=0二力平衡平衡共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是：合力為0作用在物體上的幾個(gè)共點(diǎn)力的合力為0，就達(dá)到了力的平衡判斷受多個(gè)共點(diǎn)力作用的物體是否處于平衡狀態(tài)物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，所受合力為0.此時(shí)平移力的作用線，使各力首位相接，必然會(huì)構(gòu)成一個(gè)封閉的多邊形。反過來，我們也可根據(jù)物體所受的多個(gè)共點(diǎn)力能否構(gòu)成封閉的多邊形，來判斷物體是否處于平衡狀態(tài)。物體在F1=7N、F2=10N、F3=10N這三個(gè)互成角度的共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),求F1和F3合力的大小和方向。解析:因?yàn)槿ζ椒€(wěn)時(shí)三個(gè)力的合力必為零,則F1和F3合力必定與F2的合力為零。因此F1和F3合力的大小等于10N,方向與F2方向相反。答案:F1和F3合力的大小等于10N,方向與F2方向相反。處理平衡問題常用的方法【例題1】用繩子將鳥籠掛在一根橫梁上，如圖所示。若鳥籠重19.6N，求繩子OA和OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力。以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，對(duì)O點(diǎn)受力分析。由三角函數(shù)關(guān)系得所以，繩子OA對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是17.0N，方向沿繩由O指向A；OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是9.8N，方向沿繩由O指向B。合成法F=T且T=GF1=Fcos30°=19.6×0.886N=17.0NF2=Fsin30°=19.6×0.5N=9.8N正交分解法以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象，建立直角坐標(biāo)系，將O點(diǎn)受到的力正交分解，根據(jù)O點(diǎn)平衡，可得：所以，繩子OA對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是17.0N，方向沿繩由O指向A；OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力大小是9.8N，方向沿繩由O指向B。T=GF1=T1=Tcos30°=19.6×0.866N=17.0NF2=T2=Tsin30°=19.6×0.5N=9.8N1.合成法:物體受三個(gè)共點(diǎn)力的作用而平衡,則任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反,據(jù)此畫出這兩個(gè)力合成的平行四邊形,利用幾何知識(shí)求解力三角形。2.正交分解法:物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解到相互垂直的x、y軸上,則x(或y)軸上各分力的合力為零。正交分解法是根據(jù)需要分解,目的是把各力分解到相互垂直的兩個(gè)方向上去,便于在每條軸上運(yùn)用代數(shù)運(yùn)算來解決矢量的合成。處理平衡問題常用的方法在科學(xué)研究中,可以用風(fēng)力儀直接測(cè)量風(fēng)力的大小,其原理如圖所示。儀器中一根輕質(zhì)金屬絲下懸掛著一個(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定角度。風(fēng)力越大,偏角越大。通過傳感器,就可以根據(jù)偏角的大小測(cè)出風(fēng)力的大小,求風(fēng)力大小F跟金屬球的質(zhì)量m、偏角θ之間的關(guān)系。解法一

力的合成法如圖甲所示,風(fēng)力F和拉力FT的合力與重力等大反向,由平行四邊形定則可得F=mgtan

θ。解法二

正交分解法以金屬球?yàn)樽鴺?biāo)原點(diǎn),取水平方向?yàn)閤軸,豎直方向?yàn)閥軸,建立坐標(biāo)系,如圖乙所示。根據(jù)平衡條件有Fx合=FTsin

θ-F=0Fy合=FTcos

θ-mg=0解得F=mgtan

θ。(多選)用輕彈簧豎直懸掛質(zhì)量為m的物體,靜止時(shí)彈簧伸長量為L?，F(xiàn)用該彈簧沿斜面方向拉住質(zhì)量為2m的物體,系統(tǒng)靜止時(shí)彈簧伸長量為2L,斜面傾角為30°,如圖所示。則下列說法正確的是(

)A.