人教版高中物理必修一 （共点力的平衡）相互作用-力教学课件

3.5共点力的平衡高中物理必修第一册

共点力的平衡平衡状态：物体静止或做匀速直线运动。平衡条件：物体所受的合力为零，即F合=0。若采用正交分解法求平衡问题,则平衡条件是Fx=0，Fy=0。常用推论①若物体受n个作用力而处于平衡状态，则其中任意一个力与其余(n－1)个力的合力大小相等、方向相反。②若三个共点力的合力为零，则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。解题思路找对象：寻找研究对象。找受力：对研究对象进行受力分析注意受力分析的顺序：重力-弹力-摩擦力-其他力。找关系：根据物体的运动状态分析物体所受力与力的关系。找方法：确定合适的解题方法。解题方法合成法：两个力的合力与第三个力等大反向。分解法：把一个力进行分解，它的分力与其他两个力等大反向。三力平衡：共点力的平衡【例题1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯（图甲），根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？分析将滑梯抽象为一个斜面的模型（图乙），以正在匀速滑下的小孩为研究对象。小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动摩擦力Ff。当这三个力的合力为0时，小孩能在滑板上获得一定速度后匀速滑下，则斜面的高度即为所要求的滑梯的高度。共点力的平衡【例题2】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？解用两个力的合力和第三个力平衡的方法求解。如图3.5-3，F4为F1和F2的合力，则F4与F3平衡，即F4＝F3＝G由图可知则F2＝Gtanθ解题方法合成法：两个力的合力与第三个力等大反向。分解法：把一个力进行分解，它的分力与其他两个力等大反向。三力平衡：正交分解法：把力分解到互相垂直的方向上，再进行合成。多力平衡：

共点力的平衡【例题2】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？用正交分解的方法求解。如图，以O为原点建立直角坐标系。F2方向为x轴正方向，向上为y轴正方向。F1在两坐标轴方向的分矢量分别为F1x和F1y。因x、y两方向的合力都等于0，可列方程即由(1)(2)式解得共点力的平衡(2019·全国卷Ⅲ·16)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则(

)D共点力的平衡(2019·江苏卷·2)如图所示，一只气球在风中处于静止状态，风对气球的作用力水平向右．细绳与竖直方向的夹角为α，绳的拉力为T，则风对气球作用力的大小为(

)C3.5共点力的平衡高中物理必修第一册第三章相互作用——力3.5

共点力的平衡

目录一、上节回溯三、小结四、练习二、知识讲解1．合力2．分力3．力的合成4．力的分解5．平行四边形定则6．矢量和标量一、上节回溯图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1

和F2的共同作用下处于平衡状态的情况。这些力都位于同一平面内。那么根据每幅图中各个力的作用线的几何关系，可以将四种情况分为几类？哪些情况是一类？问题引入二、知识讲解——共点力平衡条件上述问题，我们可以将四种情况分成两类，一是共点力，二是平行力。丁图可以很明显看出来是三个力作用于同一点，甲图三个力虽然不是作用于同一点，但是三个力的延长线交于一点，所以也是共点力。如果几个力共同作用于同一点上，或者虽然不作用在同一点上，但它们的作用线交于一点，这样的一组力，叫作共点力。共点力二、知识讲解——共点力平衡条件除了共点力，还有一部分力作用线是平行的，如图乙和图丙。即作用线平行的力，叫作平行力，也叫作非共点力。平行力二、知识讲解——共点力平衡条件定义：物体保持静止或是匀速直线运动状态，即是平衡状态。特征：静止状态特征，v＝0，a＝0，二者缺一不可。匀速直线运动特征，v

≠0，a＝0。物理学中有时也出现“缓慢移动”，也说明物体处于平衡状态。平衡状态思考：二力平衡的条件是什么？多个力为一组的共点力平衡的条件又是是什么？二、知识讲解——共点力平衡条件平衡条件如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态，那么这两个力等大、反向、共线。即初中学过的二力平衡。如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状态，那么其中任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向、共线。如果一个物体只受到多个共点力的作用而处于平衡状态，那么其中一个力与其他所有的力的合力等大、反向、共线。FfmgFN因此，在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。二、知识讲解——共点力平衡条件例1：某幼儿园要在空地上做一个滑梯(图3.5-1甲)，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？真实情境抽象简化θ理想模型抓住关键主要因素忽略次要因素FfmgFN图3.5-1二、知识讲解——共点力平衡条件的应用分析将滑梯抽象为一个斜面模型（图3.5-1

乙），以正在匀速滑下的小孩作为研究对象。小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动摩擦力Ff。当这三个力的合力为0时，小孩能在获得一定的速度后匀速滑下，则斜面的高度即为所需求的滑梯高度。θFfGFNxyABCF2F1θ图

3.5-1乙解：在图3.5-1中，沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2，这样的分解称为正交分解。二、知识讲解——共点力平衡条件的应用

二、知识讲解——共点力平衡条件的应用

二、知识讲解——共点力平衡条件的应用受力分析

v明确研究对象按照顺序进行受力分析（并画示意图）重力弹力摩擦力其他力……

结合研究对象的运动情况检验受力分析正交分解，利用平衡条件列方程求解

NGf静G∥G⊥NGf动二、知识讲解——共点力平衡条件的应用例题2：

生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图

3.5-2，悬吊重物的细绳，其

O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO

段和竖直方向成θ

角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO

和水平绳BO

所受的拉力各等于多少?GBAOθ图

3.5-2避免错误方法老师应该规范演示画图的程序思考：为什么这种受力分析画图是错误的？二、知识讲解——共点力平衡条件的应用本题的研究对象是谁？画图的行为顺序？是哪三个力满足平衡条件？为何F3＝G？两种解决的办法？请仔细阅读74页“分析”，回答下列问题：二、知识讲解——共点力平衡条件的应用利用共点力平衡解题思路共点力的平衡力的合成和分解受力分析力的特点二、知识讲解——共点力平衡条件的应用连接体问题

我们把两个或两个以上的物体，由于某种相互作用而组合在一起成为一个整体，称之为连接体。作为连接体，一个重要标志就是“两个物体之间有相互作用”，这个相互作用也被称之为内力（可以是相互作用的弹力，也可以相互作用的摩擦力等）。这两个物体以外的其他物体施加的力就称之为外力。解决连接体问题的有效方法：整体法：将研究对象作为一个整体进行分析；隔离法：将单个物体作为研究对象与周围物体分隔开来进行分析。二、知识讲解——共点力平衡条件的应用连接体问题例题1：如图所示，在两块相同的竖直木板间，有质量均为m的四块相同的砖，用两个大小均为F的水平力压木板，使砖静止不动，则左边木板对第一块砖，第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为（）

A．4

mg、2mg

B．2mg、0

C．2mg、mg

D．4mg、mg4123FF二、知识讲解——共点力平衡条件的应用连接体问题整体法2mg隔离法对四个物体整体：2f1＝4mg①对1、2两个物体：f1＋f2＝2mg②关键：平衡态联立解得：f1＝2mgf2＝04123FFf14mgf11f1f22竖直方向小结：先整体，求外力再隔离，求内力二、知识讲解——共点力平衡条件的应用动态平衡问题

物体所受的一部分力的大小和方向是动态变化的，但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态。有些题目中常出现“缓慢”一词，则物体处于动态平衡状态。二、知识讲解——共点力平衡条件的应用动态平衡问题例题2：如图所示，粗糙木板AB的B端用铰链固定在水平地面上，木板上放一质量为m的物体。当木板以铰链为轴逆时针由水平转到竖直位置的过程中，物体受到的摩擦力的大小（

）A．始终增大B．始终减小C．先减小后增大D．先增大后减小FmθBA二、知识讲解——共点力平衡条件的应用动态平衡问题FmθBANfθmgmgcosθmgsinθm静止在木板上时：f静＝

mgsinθ,随θ增大，f静增大m沿木板下滑时：f滑＝

μN＝

μmgcosθ

随θ增大，f滑减小二、知识讲解——共点力平衡条件的应用动态平衡问题处理动态平衡问题常用的方法：解析法、图解法图解法对研究对象初始状态进行受力分析，作出受力图根据平衡条件画出平行四边形根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化确定未知量大小和方向解析法选某一状态对物体进行受力分析将物体受的力合成或分解列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况二、知识讲解——共点力平衡条件的应用1．共点力2．平行力3．平衡状态4．静止状态5．平衡条件三、小结处理方法适用条件合成法将三个力中的任意两个力合成，则其合力必与第三个力平衡，即三力平衡问题转化为二力平衡问题三力平衡问题作用效果分解法将其中一个力按力的效果分解，即三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题力的三角形法将力的矢量图平移，使三力首尾依次相接组成一个矢量三角形，利用数学知识求解正交分解法多共点力平衡问题6．静态平衡问题处理方法：三、小结四、练习1．在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B（图3.5-6）足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。

图

3.5-6αF2F1GF

2．如图3.5-7，物体所受重力为40N，用细绳

OC悬于O

点，绳OC