3.5共点力平衡课件-高一上学期物理人教版2019

第三章

相互作用共点力平衡2024/2/81共点力平衡2024/2/82生活中的共点力平衡2024/2/83共点力2024/2/84如果几个力作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。fNG限速40km/sGF2F1为了明确表示物体所受的共点力，在作力的示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点。非共点力2024/2/85平衡2024/2/86物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫作平衡状态。物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点力的平衡。为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件，叫作共点力的平衡条件。共点力的平衡条件2024/2/871.二力平衡二力平衡的条件是什么？这两个力的大小相等、方向相反，作用在同一直线上。合力为零共点力的平衡条件2024/2/882.三力平衡三力平衡的条件是什么？合力为零共点力的平衡条件2024/2/893.多力平衡多力平衡的条件是什么？合力为零共点力的平衡条件2024/2/810物体受多个共点力的作用而处于平衡状态时，其平衡条件是所受合力为零。2024/2/811如右图所示，重为10N的光滑球用细绳挂在竖直墙上，细绳与竖直方向的夹角为37°，求细绳的拉力，墙壁对球的支持力。GFNT37°2024/2/812物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反GFNF合T37°方法一：合成法T和FN的合力与重力平衡：F合=G

2024/2/813物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。GFNT37°方法二：效果分解法G2G1FN和G1平衡：FN=G1T和G2平衡：T=G2

2024/2/814物体受三个共点力的作用而平衡，三个力首尾相连构成封闭的矢量三角形。方法三：矢量三角形法GT37°FN

2024/2/815方法四：正交分解法xGFNTxTyT37°yX轴：Y轴：

2024/2/8162024/2/817质量为m的物体静止在倾角为θ的固定的粗糙斜面上求：（1）斜面对物体的支持力；（2）斜面对物体的摩擦力。使用四种方法求解。2024/2/818物体静止在固定的粗糙斜面上，则斜面对物体的作用力方向是什么？斜面对物体的作用力和重力平衡，方向竖直向上。2024/2/819同学们都有过擦黑板的经历。如图所示，一黑板擦(可视为质点)的质量为m＝0.2kg，当手臂对黑板擦的作用力F＝10N且F与黑板表面所成角度为53°时，黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(取g＝10m/s2，sin53°＝，cos53°＝0.6)2024/2/820(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ；当黑板擦缓慢向上滑动时，受力分析如图甲所示。根据共点力的平衡条件可知水平方向：FN＝Fsin53°竖直方向：Fcos53°＝f＋mg又因为：f＝μFN联立解得μ＝0.5，f＝4N。2024/2/821(2)若作用力F的方向保持不变，当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务？在黑板擦缓慢向下擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析，如图乙所示。水平方向：FN′＝F′sin53°竖直方向：F′cos53°＋f′＝mg又因为：f′＝μFN′解得F′＝2N，f′＝0.8N。共点力平衡解题步骤2024/2/822采用正交分解法解决多力平衡问题的步骤合成法效果分解法矢量三角形共点力平衡常见模型2024/2/823“活结”“死结”模型2024/2/824模型结构模型解读模型特点

“活结”把绳子分为两段，且可沿绳移动，“活结”一般由绳跨过滑轮或绳上挂一光滑挂钩而形成，绳子因“活结”而弯曲，但实际为同一根绳“活结”绳子上的张力大小处处相等“死结”把绳子分为两段，且不可沿绳子移动，“死结”两侧的绳因结而变成两根独立的绳死结两侧的绳子张力不一定相等“动杆”“定杆”模型2024/2/825模型结构模型解读模型特点轻杆用光滑的转轴或铰链连接，轻杆可围绕转轴或铰链自由转动当杆处于平衡时，杆所受的弹力方向一定沿杆轻杆被固定在接触面上，不发生转动杆所受的弹力方向不一定沿杆，可沿任意方向2024/2/8262024/2/827【详解】由题意可得，对绳B点受力分析如图，滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F，因同一根绳张力处处相等，大小都等于物体的重力，即为F1=F2=G=100N用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则由几何知识得F=100N所以滑轮受绳的作用力为100N。2024/2/828ABC动态平衡问题2024/2/8292024/2/830如右图所示，重为10N的光滑球用细绳挂在竖直墙上，细绳与竖直方向的夹角为37°，假设现在把绳子剪短，细绳的拉力，墙壁对球的支持力如何变化？GT37°FN图解法2024/2/831GT37°FNFNTTFNFN增大T增大解析法2024/2/832GT37°FN

相似三角形法2024/2/833一个力大小方向均确定，另外两个力大小方向均不确定，但是三个力均与一个几何三角形的三边平行。2024/2/834如图所示，不计重力的轻杆OP能以O点为圆心在竖直平面内自由转动，P端用轻绳PB挂一重物，另用一根轻绳通过滑轮系住P端。在力F的作用下，当杆OP和竖直方向的夹角α(0<α<π)缓慢增大时，力F的大小应(

)A．恒定不变B．逐渐增大C．逐渐减小D．先增大后减小GFTB2024/2/835B2024/2/836D动态平衡2024/2/8371.解析法（适合有直角的情况）2.图解法3.相似三角形法整体法和隔离法2024/2/838整体法2024/2/839物体A静止在粗糙的斜面B上，今用水平力F作用于A上，如图所示，系统仍然静止，求（1）地面对斜面的支持力和摩擦力。（2）若水平力增大，地面对斜面的支持力和摩擦力如何变化？隔离法2024/2/840

D2024/2/841整体法和隔离法B2024/2/8421.物体A静止在粗糙的斜面B上，今用平行于斜面的力F作用于A上，如图所示，系统仍然静止，求：（1）地面对斜面的支持力和摩擦力。（2）若拉力增大，地面对斜面的支持力和摩擦力如何变化？2024/2/843木箱重G1、人重G2，人站在木箱里，用力F向上推木箱，如图所示，则有（

）

A．人对木箱底的压力大小为(G2+F)B．人对木箱底的压力大小为(G2-F)C．木箱对地面的压力大小为(G1+G2+F)D．木箱对地面的压力大小为(Gl+G2)AD2024/2/844C轻质弹簧A的两端分别连在质量为m1和m2的小球上，两球均可视为质点．另有两根与A完全相同的轻质弹簧B、C的一端分别与两个小球相连，B的另一端固定在天花板上，C的另一端用手牵住，如图所示．适当调节手的高度与用力的方向，保持B弹簧轴线跟竖直方向夹角为37°不变(已知sin37°＝，cos37°＝0.8)，当弹簧C的拉力最小时，B、C两弹簧的形变量之比为(

)A．1∶1

B．3∶5

C．4∶3

D．5∶4拓展：绳子和滑轮模型2024/2/845如图所示，将一根不能伸长的柔软的轻绳的两端，分别系在两根立于水平地面的竖直杆不等高的两点，a、b上用一个滑轮O悬挂一个重物后放在绳子上（滑轮与绳间摩擦不计），达到平衡时两绳夹角∠aob为θ1；若将绳子b端慢慢向下移一段距离，将整个系统再次达到平衡时，两段绳子间的夹角为θ2，则：（)A.θ1>θ2 B.θ1=θ2

C.θ2<θ1 D.不确定B拓展：辅助圆法2024/2/846柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N。初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角为a（a>90°）。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变。在OM由竖直被拉到水平的过程中（

）A.MN上的张力逐渐增大AD2024/2/8471.共点力概念。2.平衡条件：合力为零。3.二力平衡：等大反向共线。4.三力平衡：合成法，效果分解法，矢量三角形法。