2018-2019高中物理 第4章 怎樣求合力與分力 4.3 共點力的平衡及其應用課件 滬科版必修1.ppt

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4.3共點力的平衡及其應用,第4章怎樣求合力與分力,[目標定位],1.理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念，能推導出共點力作用下物體的平衡條件.2.會用共點力平衡條件解決有關共點力的平衡問題.3.掌握解決共點力平衡的幾種常用方法.,內(nèi)容索引,,知識探究新知探究點點落實,達標檢測當堂檢測鞏固反饋,知識探究,答案如果物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，就說物體處于平衡狀態(tài).這里包括速度恒為零的靜止狀態(tài)，它是一種靜態(tài)的平衡；也包括運動的平衡，即速度不為零，但大小、方向都不變的勻速直線運動狀態(tài).,桌子上放著的杯子、天花板上吊著的吊燈、在平直鐵軌上勻速行駛的火車中的乘客等都處于平衡狀態(tài)，你能總結“平衡狀態(tài)”的含義嗎？,一、生活離不開平衡,答案,[問題設計],1.平衡狀態(tài)：(1)保持狀態(tài)；(2)保持狀態(tài).2.對平衡狀態(tài)的理解(1)共點力作用下物體處于平衡狀態(tài)的運動學特征：.(2)“保持”某狀態(tài)與“瞬時”某狀態(tài)的區(qū)別，例如：做自由落體運動的物體開始運動時，這一瞬間的速度為零，但這一狀態(tài)不能“保持”，因而不屬于平衡狀態(tài).,[要點提煉],靜止,勻速直線運動,加速度為零,二、從二力平衡到共點力平衡,二至三人合作，用三個彈簧測力計拉住小環(huán)O，使小環(huán)保持靜止，如圖1所示，記下三個彈簧測力計的拉力的方向及大小，用力的圖示法在紙上表示出各個力，請先研究其中某兩個力的合力跟第三個力的關系，然后找出三個共點力平衡時滿足的條件.,答案,[問題設計],圖1,答案用平行四邊形定則作出F1、F2的合力F，如圖所示，F(xiàn)3與F等大反向.,同理可發(fā)現(xiàn)：F2與F3的合力與F1等大反向，F(xiàn)1與F3的合力也與F2等大反向.所以一個物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，這三個力的合力為零.,1.平衡條件：(1)F合＝(或加速度a＝),[要點提煉],0,0,(2),Fx合＝___Fy合＝___,,0,0,2.平衡條件的四個常用結論(1)二力作用平衡時，二力、.(2)三力作用平衡時，任意兩個力的合力與第三個力、.(3)多力作用平衡時，任一個力與其他所有力的合力、.(4)物體處于平衡狀態(tài)時，沿任意方向上分力之和均為.,等大,反向,等大,反向,等大,反向,零,答案不一定.靜止狀態(tài)是v＝0，F(xiàn)合＝0，兩者應同時成立.若v＝0，F(xiàn)合≠0，處于非平衡狀態(tài)，不是靜止狀態(tài).,物體速度為0時，一定處于靜止狀態(tài)嗎？,答案,[延伸思考],一、對平衡狀態(tài)的理解例1物體在共點力作用下，下列說法中正確的是A.物體的速度在某一時刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)B.物體相對另一物體保持靜止時，物體一定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài)D.物體做勻加速運動時，物體處于平衡狀態(tài),答案,√,解析,解析處于平衡狀態(tài)的物體，從運動形式上看是始終處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)，從受力上來看是物體所受合力為零.,二、共點力平衡條件的簡單應用例2如圖2所示，重物的質(zhì)量為m，輕細繩的A與B端是固定的，平衡時AO水平，BO與豎直方向的夾角為θ，繩AO的拉力大小是A.F＝mgcosθB.F＝mgtanθC.F＝mgsinθ,解析,圖2,答案,√,解析對重物進行受力分析，如圖，將力FA、FB合成，由平衡條件得FBcosθ＝mg，F(xiàn)Bsinθ＝FA，可知AO的拉力FA＝mgtanθ，B正確，A、C、D錯誤.,三、利用正交分解法求解共點力的平衡問題例3如圖3所示，水平地面上有一重60N的物體，在與水平方向成30角斜向上、大小為20N的拉力F作用下勻速運動，求地面對物體的支持力和摩擦力的大小.,圖3,答案,解析,解析對物體進行受力分析，如圖所示，,物體受重力G、支持力N、拉力F、摩擦力f.建立直角坐標系，對力進行正交分解得：y方向：N＋Fsin30－G＝0①x方向：Fcos30－f＝0②,針對訓練如圖4所示，重為500N的人用跨過定滑輪的輕繩牽引重200N的物體，當繩與水平面成60角時，物體靜止.不計滑輪與繩的摩擦.求地面對人的支持力和摩擦力.,圖4,答案,解析,解析人和物體靜止，所受合力皆為零，對物體進行受力分析可得，繩的拉力F′等于物重200N；人受繩的拉力F大小與F′相同，則F＝F′＝200N.如圖所示，以人為研究對象，將繩的拉力分解得水平分力Fx＝Fcos60,在x軸上，f與Fx二力平衡，所以靜摩擦力f＝Fx＝100N，在y軸上，三力平衡得地面對人的支持力,,課堂要點小結,達標檢測,1.(對平衡狀態(tài)的理解)(多選)下列物體中處于平衡狀態(tài)的是A.靜止在粗糙斜面上的物體B.沿光滑斜面下滑的物體C.在平直路面上勻速行駛的汽車D.做自由落體運動的物體在剛開始下落的瞬間,答案,√,1,2,3,4,解析,√,解析在共點力的作用下，物體如果處于平衡狀態(tài)，則該物體必同時具有以下兩個特點：從運動狀態(tài)來說，物體保持靜止或者勻速直線運動，加速度為零；從受力情況來說，合力為零.物體在某一時刻的速度為零，并不等同于這個物體保持靜止，如果物體所受的合力不為零，它的運動狀態(tài)就要發(fā)生變化，在下一個瞬間就不是靜止的了，所以物體是否處于平衡狀態(tài)要由物體所受的合力和加速度判斷，而不能認為物體某一時刻速度為零，就是處于平衡狀態(tài)，本題的正確選項應為A、C.,1,2,3,4,2.(共點力平衡條件的簡單應用)人站在自動扶梯上隨扶梯勻速上升，如圖5所示，下列說法正確的是A.人所受合力方向同圖中速度的方向B.人在水平方向受到向右的摩擦力的作用C.人只在豎直方向受力且合力為零D.人在豎直方向所受合力不為零,√,答案,1,2,3,4,圖5,3.(利用正交分解法處理共點力的平衡問題)(多選)如圖6所示，質(zhì)量為m的物體在恒力F作用下沿水平地面做勻速直線運動，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，則物體受到的摩擦力的大小為A.FsinθB.FcosθC.μ(Fsinθ＋mg)D.μ(mg－Fsinθ),答案,√,1,2,3,4,解析,圖6,√,解析先對物體進行受力分析，如圖所示，然后把力F進行正交分解，F(xiàn)產(chǎn)生兩個效果：,1,2,3,4,使物體水平向前F1＝Fcosθ，同時使物體壓緊水平地面F2＝Fsinθ.由力的平衡可得F1＝f，F(xiàn)2＋G＝N，又滑動摩擦力f＝μN，則f＝Fcosθ＝μ(Fsinθ＋mg)，故選B、C.,4.(利用正交分解法處理共點力的平衡問題)如圖7所示，質(zhì)量為m的物塊與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用斜向下與豎直方向夾角為θ的推力作用在物塊上，使物塊在水平面上勻速移動，求推力的大小.(重力加速度為g),1,2,3,4,解析,圖7,答案,解析對物塊受力分析如圖所示,1,2,3,4,將物塊受到的力沿水平和豎直方向分解，根據(jù)平衡條件有水平方向：Fcosθ＝f①豎直方向：N＝mg＋Fsinθ②f＝μN③,