共点力的平衡条件.ppt

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1、粤教版物理必修一第三章第五节,共点力的平衡条件,空中芭蕾 平衡的艺术,叠石头的最高境界,叠石头的最高境界,“缓慢”的运动，速度的变化可以忽略不计，可以认为是平衡状态,请分析汽车在刹车和用绳子拉着的气球悬在半空中两种情境的受力情况，并画出它们所受力的示意图？,风向,G,N,f,G,F风,F浮,T,如果几个力都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力,二、二力平衡,1、作用在同一个物体上的两个力 （同物） 2、大小相等（等大） 3、方向相反（反向） 4、且在同一条直线上（共线） 这两个力就彼此平衡。,一、平衡状态,“保持静止” 与“瞬时速度为零” 是不同的,静止在桌面

2、上的木块,匀速行驶的汽车,静止在斜面上的木块,4、在图中，能表示物体处于平衡状态的是(),C,解析：物体处于平衡状态是指物体保持静止(F0，v0)或匀速直线运动状态(F合0，a0，v不变)，可判断只有C正确。,当堂检测,（1）平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态。,一、概念：,（2)共点力的平衡:物体如果受到共点力作用且处于平衡状态,(3)两个共点力的平衡条件:F合=0,二力平衡条件是：F合=0,那三个力或三个力以上又是如何呢？,二、探究三个共点力平衡的条件,猜想: 一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态，则其中两个力的合力应该与第三个力等大反向。,F2,F1,F3,O,请问任意两

3、个力的合力和另外一个力的关系如何？,实验: 器材：方木板、重物、钩码若干、细绳、刻度尺、三角板、弹簧秤、铅笔、图钉、轻质小圆环等 目的：物体在三个共点作用下平衡时，根据平行四边行定则将其中的两个力合成，探究合力与第三个力是否等大反向。 步骤： 见课本,二、探究共点力平衡的条件,F1,F2,F3,F合,F1,F2,F3,F合,F合,F1,F2,F3,实验结论:,1、三个共点力的平衡条件：,三个共点力合力为零。,其中任意一个力与其它两个力的合力大小相等、方向相反，作用在同一直线上。,思考：,物体受到四个共点力，其平衡条件是什么？,绳子拉着的气球悬在半空中,风向,G,F风,FN,T,其中任意3个力的

4、合力，与另外一个力大小相同，方向相反。,F合=0,1、实验探究三力平衡,实验证明：物体受三个力而处于平衡状态，三力的合力为零任意两个力的合力和第三个力等大反向。,2、n 个力的平衡：n个力的合力为零任意（n-1）个力的合力与第n个力等大反向。,总结：共点力作用下物体的平衡条件： 在正交分解时常采用：,第五节 共点力的平衡条件,三角形函数关系,正弦sin = ,对边比斜边 余弦cos = ,邻边比斜边 正切tan = ,对边比邻边 余切cot = ,邻边比对边,B,C,A,a,c,b,例1：如图所示，一个重为G 的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力

5、各是多少？,解法一：合成法,例1：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？,F N = G tan ,F =F合=,F N = F1=G tan ,例1：如图所示，一个重为G 的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？,解法二：分解法,F =F2=,解得,例1：如图所示，一个重为G 的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？,解法三：正交分解法,x: FN Fsin = 0,y: Fcos G = 0,F =,F N

6、= G tan ,解决共点力平衡问题的基本步骤,2、对研究对象进行受力分析，要画出力的示意图，并判断是否平衡,3、选取研究方法,4、利用平衡条件建立公式方程,5、联立公式方程求解,1、明确研究对象,例题2、如图，如果小球重3N，光滑斜面的倾角为30，求斜面及竖直放置的挡板对小球的作用力。,三、学以致用、小试身手,第五节 共点力的平衡条件,答案参考书本68页例2,第五节 共点力的平衡条件,当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与它受的其余的力的合力等值反向。,四、内容小结,1.物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。,2.物体处于平衡状态时满足的平衡条件：,3.解决物体处于平衡状态的题目

7、时，常用的方法有： 力的平行四边行法则（1、力的合成法 2、力的分解法）和正交分解法。,练习：,1、物体在共点力的作用下的说法中，正确的是( ) A、物体的速度在某一时刻等于零时，就一定处于平衡状态 B、物体相对于另一物体保持静止时，就一定处于平衡状态 C、物体所受合外力为零时，就处于平衡状态 D、物体做匀加速直线运动时，就处于平衡状态,C,练习：,2、放在斜面上的一个物体，当斜面的倾角为 时，它能沿着斜面匀速下滑，求物体与斜面之间的动摩擦因数。,1、力的合成法,G,f,N,解：,物体的受力分析如图，将支持力与滑动摩擦力合成，得合力F。由几何关系得：,由1、2、3式得：,2、力的分解法,解：,物体的受力分析如图，将重力分解为G1和G2两个分力，由几何关系得：,由1、2、3、4式得：,练习：,3、如图所示，用轻质弹簧拉着一个重200N的物体A在斜面向上运动。当弹簧的伸长量为4cm时，物体恰在斜面上做匀速直线远动，已知斜面与水平面的倾角为30，斜面与物体的动摩擦因数为0.4。求轻质弹簧的劲度系数。,f,F,N,G,G2,G1,解：,选择物体A作为研究对象，对物体A进行受力分析。物体A处于平衡状态，受到重力G，支持力N，拉力F和滑动摩擦力f。,以物体A的重心为原点作直角坐标系，设X轴沿着斜面向上，y轴垂直于斜面。对重力G沿x轴和y轴进行分解，得：,在x轴上：,在Y轴上：,联合式解得：,