共點(diǎn)力的平衡 課件- 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

§3.5共點(diǎn)力的平衡平衡的藝術(shù)放在桌上的書、屋頂?shù)臒簟㈦S傳送帶勻速運(yùn)送的物體、沿直線公路勻速前進(jìn)的汽車等所處的狀態(tài)稱之為平衡態(tài)，那么物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，這些狀態(tài)有哪些共同的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征呢？1平衡狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征保持速度V=0或v≠0不變，即加速度a=0物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持_______或_______________狀態(tài)，我們就說(shuō)這個(gè)物體處于___________。知識(shí)點(diǎn)1平衡狀態(tài)靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)平衡狀態(tài)注意：物理學(xué)中有時(shí)出現(xiàn)”緩慢移動(dòng)”也說(shuō)明物體處于平衡狀態(tài).或“緩慢移動(dòng)”狀態(tài)回憶：我們初中學(xué)過(guò)的二力平衡的特點(diǎn)有哪些？結(jié)合二力平衡的特點(diǎn)，想一想，受共點(diǎn)力作用的物體，在什么條件下才能保持平衡呢？2共點(diǎn)力的平衡條件mgFNmgF拉

作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，這兩個(gè)力平衡。二力平衡時(shí)物體所受的合力為0。據(jù)平行四邊形定則，只需作出其中任意兩個(gè)力的合力來(lái)代替這兩個(gè)力，就可以把三力平衡轉(zhuǎn)化為二力平衡。三力平衡條件：任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向、共線，也就是三力的合力為0。推理：在實(shí)際生產(chǎn)生活中，很多情況下物體受到三個(gè)力的作用而平衡，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)物體受三個(gè)力作用時(shí)的平衡條件。多力平衡：物體受多個(gè)力時(shí)，任意一個(gè)力與其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。mgFNF牽Ff四力（多力）平衡★在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件：合力F合=0三力或三力以下時(shí)直接力的合成三力以上時(shí)先正交分解再合成物體在五個(gè)共點(diǎn)力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四個(gè)力不變，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出這四個(gè)力的合力大小和方向。如果將F1等大順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)900，結(jié)果如何。F合試一試3共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用【例題1】如圖所示，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？方法一:直接合成法（平衡條件法）方法二:力的分解法1.靜態(tài)平衡三力三力三力以上按作用效果分解力的正交分解沒有限定方法求解時(shí)，統(tǒng)一用力的正交分解節(jié)點(diǎn)類靜態(tài)平衡【變式訓(xùn)練1】如圖1-2所示,一根可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿前端懸掛一細(xì)繩細(xì)繩另一端固定在墻壁上.物體重力G=10N,則桿受到的壓力大小方向如何？G300O活桿結(jié)點(diǎn)組合靜態(tài)平衡【變式訓(xùn)練2】如圖1-2所示,懸掛物體的細(xì)線繞在固定桿前端的定滑輪O上另一端固定在墻壁上.物體重力G=10N,則桿對(duì)定滑輪O的支持力大小方向如何？G300定桿滑點(diǎn)組合靜態(tài)平衡【變式訓(xùn)練3】如圖1-2所示,懸掛甲物體的細(xì)線拴牢在一不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩上O點(diǎn)處;繩的一端固定在墻上,另一端通過(guò)光滑定滑輪與物體乙相連.甲、乙兩物體質(zhì)量相等.系統(tǒng)平衡時(shí),O點(diǎn)兩側(cè)繩與豎直方向的夾角分別為α和β.若α=70°,則β等于(

)A.45°

B.55°C.60° D.70°B結(jié)點(diǎn)滑點(diǎn)組合靜態(tài)平衡整體隔離之靜態(tài)平衡【例題2】如圖所示,AB兩小球質(zhì)量相同，它們通過(guò)三段細(xì)繩懸掛處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知細(xì)繩1和豎直方向夾角為300，細(xì)繩3為水平，則細(xì)繩2與水平方向的夾角余弦為多少？AB321【變式訓(xùn)練】(多選）如圖所示,A,B通過(guò)一細(xì)線繞在定滑輪O上靜止，A靜止在傾角為300的斜面C上A、B、C三物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)則下列說(shuō)法正確的是（）A.A受到C的摩擦力一定為零B.C受到地面摩擦力一定為零C.輕桿對(duì)定滑輪的支持力方向?yàn)樾毕蛴疑戏紻.剪斷細(xì)繩后，A靜止于斜面C上，則地面對(duì)斜面摩擦力為零BθACD【變式訓(xùn)練4】如圖所示，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ=450角。(1)若重物為G逐漸增大,那根先斷(2)若重物為G逐漸增大,OA承受力為OB的兩倍，誰(shuí)先斷(3)若細(xì)繩的承受力相同都為100N,則重物G的最大值為多少？GOABθ靜態(tài)平衡中的臨界問(wèn)題恰好被拉斷【變式訓(xùn)練6】某同學(xué)做家務(wù)時(shí),使用浸濕的拖把清理地板上的油漬.拖把桿和地面的夾角為θ,動(dòng)拖把重力為G,摩擦因數(shù)為μ=0.75，當(dāng)夾角增大為多少時(shí)，無(wú)論多大力也推不動(dòng)？恰好被推動(dòng)F【變式訓(xùn)練6】如圖所示：重物在斜向上拉力F作用下作勻速直線運(yùn)動(dòng),重物重力為G,摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)夾角增大為多少時(shí)，拉力F最??？ABθ【變式訓(xùn)練】如圖,物體重為G=10N，動(dòng)摩擦因數(shù)μ=，θ=300沙桶重力為2N，最大靜摩擦假設(shè)等于滑動(dòng)摩擦，若要使A、B靜止，則沙桶中加入的沙子質(zhì)量是什么范圍？g=10m/s2恰好被拉動(dòng)(1)A端向左緩慢移動(dòng)，OB不動(dòng).兩繩的拉力如何變化(2)B端向上緩慢移動(dòng)，OA不動(dòng).兩繩的拉力如何變化？

OB拉力什么時(shí)候最小，最小值多大？GOABθ【例題1】如圖所示，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，2動(dòng)態(tài)平衡1.前提：（1）物理情景：三力平衡（2）受力特點(diǎn)：一個(gè)力恒力、第二力的方向不變，第三力方向變化方法一：圖解法動(dòng)態(tài)平衡解題前提和特點(diǎn)2.結(jié)果特點(diǎn)：

當(dāng)F3⊥F2時(shí)，F(xiàn)3有最小值為F1sinθ(F1為恒力大小，θ為F1和F3之間夾角)方法二、解析法之正交分解【例題3】木板在豎直平面θ角緩慢增大過(guò)程中物塊始終未滑動(dòng)，物塊和木板間的摩擦力如何變化？支持力如何變化？動(dòng)態(tài)平衡解析法之正交分解前提和思路:（1）前提：只需分解一個(gè)力或?qū)ΨQ分解兩個(gè)力，（2）思路：

?寫出力的x、y軸方向的平衡等式

?對(duì)夾角變化的對(duì)平衡等式進(jìn)行討論

?判斷力的大小和方向的變化【變式訓(xùn)練1】如圖所示,B端在豎直墻壁上緩慢移動(dòng)時(shí)，細(xì)繩拉力的大小變化如何大小方向如何？E端在水平天花板上緩慢移動(dòng)時(shí)，細(xì)繩拉力大小變化如何？【例題4】半球面靜止于水平地面上，一小球受細(xì)繩拉力和球面支撐而靜止，細(xì)繩繞在定滑輪上，定滑輪恰好在球心的正上方，現(xiàn)用用力緩慢拉動(dòng)小球到球面最高點(diǎn)過(guò)程中，（1）懸繩的拉力和球面的支持力如何變化？（2）地面對(duì)球面的支持力和摩擦力如何變化？方法二、解析法之相似三角形【變式訓(xùn)練】豎直平面內(nèi)的光滑圓環(huán)套著一質(zhì)量為m的小球，小球一端連著輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定在A點(diǎn)。小球受力擾動(dòng)后B點(diǎn)上方某位置重新靜止后。彈簧彈力和小球受到的支持力大小如何變化？解析法之相似三角形前提:（1）物理情景：三個(gè)力平衡,（2）受力特點(diǎn)：三個(gè)力，一個(gè)力恒定、另外兩個(gè)力的方向同時(shí)變化,（3）運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：軌跡為圓弧【例題5】如圖1-9所示,半徑為R的圓環(huán)豎直放置,長(zhǎng)度為R的不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)繩OA、OB一端固定在圓環(huán)上,另一端在圓心O處連接并懸掛一質(zhì)量為m的重物,初始時(shí)OA繩處于水平狀態(tài).把圓環(huán)沿地面向右緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),直到OA繩處于豎直狀態(tài),在這個(gè)過(guò)程中 (

)A.OA繩的拉力逐漸增大B.OA繩的拉力先增大后減小C.OB繩的拉力先增大后減小D.OB繩的拉力先減小后增大B方法二、解析法之正弦定理AD解析法之正弦定理前提:（1）狀態(tài)：三個(gè)力平衡,（2）受力特點(diǎn)：三個(gè)力，一個(gè)力恒力、另外兩力方向都變化，但夾角不變3.動(dòng)態(tài)平衡與靜態(tài)平衡的綜合【例題1】如圖所示,甲、乙通過(guò)一細(xì)線繞在定滑輪O上靜止，現(xiàn)在作用一水平力F,使乙緩慢偏離豎直方向，則該過(guò)程中甲始終靜止。（1）拉力F的大小變化如何？細(xì)繩對(duì)乙的拉力如何變化？（2）甲受到的摩擦力和支持力大小變化如何？（3）地面受到的摩擦力和壓力變化如何？【變式訓(xùn)練】如圖所示,A,B通過(guò)一細(xì)線繞在定滑輪O上靜止，現(xiàn)在作用一水平力F,使B緩慢偏離豎直方向，則該過(guò)程中斜面和A始終靜止。（1）拉力F的大小變化如何？細(xì)繩對(duì)A的拉力如何變化？（2）A受到的摩擦力大小變化如何？（3）地面受到的摩擦力和壓力變化如何？ABθF1.平衡狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)學(xué)特征:(1)平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)(2)特