43共点力的平衡课件高一上学期物理

第3节共点力的平衡第四章

力与平衡学习目标1.知道平衡状态的概念以及平衡状态的两种形式。2.知道共点力作用下物体的平衡条件。3.会运用共点力的平衡条件分析解决生活实际问题。远古的巨石，至今仍然矗立，向人们述说史前的故事在商场，你即使站着不动，自动扶梯也会平稳地送你上楼、下楼平衡一、物体的平衡状态1.平衡状态：物体处于静止或者匀速直线运动时所处的状态叫做平衡状态。NG静止在桌面上的木块FfNG匀速行驶的汽车GNf静止在斜面上的木块加速匀速减速静止加速减速变速静止匀速速度不变处于平衡状态时物体的加速度为零物体加速度为零时物体处于平衡状态。1.正误辨析(1)物体静止或者做匀速直线运动,都处于平衡状态。(

)(2)物体处于平衡状态,一定是受到共点力的作用。(

)(3)速率不变的物体一定处于平衡状态。(

)(4)速度不变的物体一定处于平衡状态。(

)(1)√ (2)×

(3)×

(4)√

2.(多选)下列物体中处于平衡状态的是(

)A.静止在粗糙平面上的物体B.沿光滑斜面自由下滑的物体C.在不光滑的水平面上匀速直线运动的木块D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间AC物体要保持平衡状态需要满足什么条件？NG静止在桌面上的物体N与G大小相等，方向相反，是一对平衡力二、共点力平衡的条件GT用绳悬挂的静止物体T与G大小相等，方向相反，是一对平衡力。

物体受两个力作用而处于平衡状态时，这两个力必定是一对平衡力：大小相等、方向相反。物体所受合外力=0当物体同时受到多个互成角度的共点力作用时，要怎样才能处于平衡状态呢？ABOθFAFBGFAB任意两个共点力都可用一个合力来等效替代FA、FB的合力为FAB如果FAB与G等大反向即为平衡力，则物体处于平衡状态多个共点力力的合成两个力合外力=0二力平衡平衡共点力作用下物体的平衡条件是：合力为0作用在物体上的几个共点力的合力为0，就达到了力的平衡判断受多个共点力作用的物体是否处于平衡状态物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，所受合力为0.此时平移力的作用线，使各力首位相接，必然会构成一个封闭的多边形。反过来，我们也可根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形，来判断物体是否处于平衡状态。物体在F1=7N、F2=10N、F3=10N这三个互成角度的共点力作用下处于平衡状态,求F1和F3合力的大小和方向。解析:因为三力平稳时三个力的合力必为零,则F1和F3合力必定与F2的合力为零。因此F1和F3合力的大小等于10N,方向与F2方向相反。答案:F1和F3合力的大小等于10N,方向与F2方向相反。处理平衡问题常用的方法【例题1】用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示。若鸟笼重19.6N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。以O点为研究对象，根据共点力的平衡条件，对O点受力分析。由三角函数关系得所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A；OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由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点为研究对象，建立直角坐标系，将O点受到的力正交分解，根据O点平衡，可得：所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N，方向沿绳由O指向A；OB对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由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,据此画出这两个力合成的平行四边形,利用几何知识求解力三角形。2.正交分解法:物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,将物体所受的力分解到相互垂直的x、y轴上,则x(或y)轴上各分力的合力为零。正交分解法是根据需要分解,目的是把各力分解到相互垂直的两个方向上去,便于在每条轴上运用代数运算来解决矢量的合成。处理平衡问题常用的方法在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝下悬挂着一个金属球,无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一定角度。风力越大,偏角越大。通过传感器,就可以根据偏角的大小测出风力的大小,求风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间的关系。解法一

力的合成法如图甲所示,风力F和拉力FT的合力与重力等大反向,由平行四边形定则可得F=mgtan

θ。解法二

正交分解法以金属球为坐标原点,取水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立坐标系,如图乙所示。根据平衡条件有Fx合=FTsin

θ-F=0Fy合=FTcos

θ-mg=0解得F=mgtan

θ。(多选)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量为2L,斜面倾角为30°,如图所示。则下列说法正确的是(

)A.