粤教版高中物理必修第一册第三章第六节共点力的平衡条件及其应用课件

第六节共点力的平衡条件及其应用第三章相互作用1．通过观察示例，认识什么是共点力．2．知道物体的平衡状态，掌握共点力平衡的条件．3．会用共点力的平衡条件分析生活生产中的实际问题，体会物理学知识在实际应用中的价值．学习任务必备知识·自主预习储备知识点一共点力的平衡1．共点力：如果几个力都作用在物体的______上，或者几个力的______相交于同一点，这几个力就称为共点力．2．作图时可以把力的作用点画到作用线的__________．同一点作用线公共交点上3．共点力的平衡(1)平衡状态：物体处于____或者保持________运动的状态叫作平衡状态．(2)共点力的平衡：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．提醒

物理中的“缓慢运动”可视为速度很小，接近于0，从而把“缓慢运动”看作平衡状态来处理．

静止匀速直线体验

1．(1)物体速度等于零时，物体一定处于平衡状态． (

)(2)在平直的高速公路上匀速行驶的汽车处于平衡状态． (

)(3)用手拿一粒钢球，刚松手的瞬间，小球仍处于平衡状态． (

)(4)合外力保持恒定的物体处于平衡状态． (

)×√××知识点二共点力的平衡条件1．平衡条件：为了使物体保持____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．2．二力平衡：物体在两个共点力作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个力大小____、方向____，作用在同一直线上．3．物体在共点力作用下的平衡条件是所受合力为__．提醒

物体在三个共点力作用下处于平衡状态，任意两个力的合力与第三个力等大、反向．

平衡相等相反零体验

2．(1)物体所受的合力为零，则物体一定处于平衡状态． (

)(2)一个重为20N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝5N的力竖直向上拉该物体时，如图所示，物体受到的合力为________．0√关键能力·情境探究达成如图所示，甲图中的鸟在几个力的作用下处于静止状态；乙图中的飞机在水平方向上做匀速直线运动；丙图中的照相机静止在三脚架上．上述三个物体均在多个共点力作用下处于平衡状态，它们各自所受的作用力应满足什么条件？提示：物体所受的合力为零，物体将保持平衡状态．

3．由平衡条件得出的三个结论4．验证共点力的平衡条件(1)实验器材：图板、白纸、图钉、细线、弹簧测力计三个、刻度尺、小铁环等．②先固定好两个测力计，再沿某一方向拉着第三个测力计．当铁环平衡时，分别记下测力计的示数F1、F2和F3，按各力的大小、方向作出力的图示．③按平行四边形定则，合成F1和F2，作出合力F12，比较F12和F3，如图乙所示，或合成F2、F3，作出合力F23，比较F23与F1…，由此，找出三个力F1、F2、F3的关系．(3)实验结论：通过实验我们得到共点力平衡的条件是物体所受合力为零，即F合＝0．(2)实验过程①将图板平放在桌面上，板面上用图钉固定好白纸，将平放在图板上的三个弹簧测力计挂钩用细线系在小铁环上，如图甲所示．甲

乙【典例1】如图所示为笔记本电脑的散热底座，倾角θ＝30°，质量为m的笔记本电脑静止放置在该底座上，电脑与散热底座挡板无接触，重力加速度为g，请回答以下问题：(1)笔记本电脑受到几个力的作用？请画出笔记本电脑的受力示意图．(2)写出笔记本电脑所受的各个力与重力间的关系式．(3)增加散热底座的夹角θ，笔记本电脑仍保持静止，请分析电脑所受各个力如何变化．

规律方法

力的合成与分解都遵从平行四边形定则，计算时要先根据要求按照力的平行四边形定则作出力的合成或力的分解的示意图，再根据数学知识解三角形，主要是求解直角三角形．

√

考点2共点力平衡条件的应用1．求解共点力平衡问题的常用方法方法内容选用条件分解法物体受到三个力的作用而平衡时，将某一个力按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件物体受三力平衡合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大、反向，可利用力的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解物体受三力平衡方法内容选用条件正交分解法物体在三个或三个以上共点力作用下的平衡2．求解平衡问题的一般步骤共点力作用下的物体的平衡问题，涉及的都是力的问题，解决此类平衡问题的步骤如下．(1)依据问题的需要选取适当的研究对象．研究对象的选取可以是系统整体，也可以是系统中隔离出的单个物体；(2)分析研究对象(整体或单个物体)的运动状态，判断它是否处于平衡状态，是静止还是匀速直线运动状态；(3)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图；(4)分辨题目所属的类型，选择合适的解法；(5)依据共点力的平衡条件，列出力的平衡方程；(6)求解问题并进行讨论．【典例2】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个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力．那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？[解析]

选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示．金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零．可用以下三种方法求解．甲法一：力的合成法如图乙所示，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．法二：效果分解法重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtanθ．乙丙法三：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，如图丁所示．水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝FTsin

θ－F＝0Fy合＝FTcos

θ－mg＝0解得F＝mgtanθ．[答案]

F＝mgtanθ

丁[跟进训练]2．(合成法)如图所示，在水平天花板上用绳AC、BC和CD吊起一个物体，使其处于静止状态，结点为C，绳子的长度分别为AC＝4dm，BC＝3dm，悬点A、B

间距为5dm．则AC绳、BC绳、CD绳上的拉力大小之比为(

)A．40∶30∶24B．4∶3∶5C．3∶4∶5D．因CD绳长未知，故无法确定√3．(正交分解法)如图所示，质量为m的物体在与竖直方向成θ角的推力F作用下，沿竖直墙壁向上匀速运动．若物体与墙面间的动摩擦因数为μ，试求F的大小．

考点3

“活结”与“死结”，“动杆”与“定杆”问题1．“活结”与“死结”模型(1)“活结”：一般是由轻绳跨过光滑滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的．绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线．(2)“死结”：两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等．2．“动杆”与“定杆”模型(1)“动杆”：轻杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动．如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向．(2)“定杆”：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向．如图乙所示，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一个小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂质量为m的重物．滑轮对绳子的作用力应为图丙中两段绳中拉力F1和F2的合力F的反作用力，即定杆弹力的方向可以不沿杆的方向．【典例3】如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；如图乙所示，轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，在轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：(1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力．[解析]

题图甲和题图乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析，如图甲和图乙所示，根据平衡规律可求解．

[跟进训练]4．如图所示的四幅图中，AB，BC均为轻质杆，各图中杆的A、C端都通过铰链与墙连接，两杆都在B处由铰链相连接．下列说法正确的是(

)A．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、乙B．图中的AB杆可以用与之等长的轻绳代替的有甲、丙、丁C．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丙D．图中的BC杆可以用与之等长的轻绳代替的有乙、丁√B

[轻绳只能产生拉力，而杆可产生拉力也可产生推力，故绳能代替杆的情况只有当杆中产生的是拉力时．题图甲、丁中AB杆中是拉力、BC杆中是推力；题图乙中两杆均是推力；题图丙中两杆均是拉力，故B正确．]学习效果·随堂评估自测1．物体在共点力作用下，下列说法正确的是(

)A．物体的速度在某一时刻等于零，就一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，一定处于平衡状态C．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态√

√B

[割草机沿水平方向做匀速直线运动，四个力的合力为零，受力如图，则有f＝Fcosα．]3．在如图所示的甲、乙、丙、丁四图中，滑轮光滑且所受的重力忽略不计，滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上，一根轻绳ab绕过滑轮，a端固定在墙上，b端下面挂一个质量为m的重物，当滑轮和重物都静止不动时，甲、丙、丁图中木杆P与竖直方向的夹角均为θ，乙图中木杆P竖直．假设甲、乙、丙、丁四图中滑轮受到木杆P的弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD，则以下判断正确的是(

)A．FA＝FB＝FC＝FD

B．FD>FA＝FB>FCC．FA＝FC＝FD>FB