单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,5,共点力的平衡,5共点力的平衡,1,第三章-5-共点力的平衡-人教版高中物理必修第一册课件,2,一、共点力的平衡条件,1,.,共点力,:,几个力如果都作用在物体的,同一点,或者它们的,作用线,相交于一点,这几个力叫作共点力。,2,.,平衡状态,:,静止,状态或者,匀速直线运动,状态。,3,.,共点力的平衡条件,:,在共点力作用下物体平衡的条件是,合力为,0,。,必备知识,自我检测,一、共点力的平衡条件必备知识自我检测,3,二、正交分解法,1,.,定义,:,将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。,2,.,建立坐标轴的原则,:,一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则,(,即尽量多的力在坐标轴上,),。,3,.,物体处于,共点力平衡状态,的正交分解方法,:,物体受到多个力作用,F,1,、,F,2,、,F,3,处于平衡状态时,可把各力沿相互垂直的,x,轴、,y,轴分解,(,如图所示,),。,必备知识,自我检测,二、正交分解法必备知识自我检测,4,必备知识,自我检测,1,.,正误辨析,(1),只有静止的物体才受力平衡。,(,),(,2),物体处于平衡状态,一定是受到共点力的作用。,(,),答案,:,解析,:,静止状态和匀速直线运动状态都是受力平衡。,答案,:,解析,:,物体处于平衡状态可能受到共点力作用,也可能不是共点力,如下图中的扁担,受到的力不是共点力。,必备知识自我检测1.正误辨析答案:答案:,5,必备知识,自我检测,(,3),物体受共点力作用处于平衡状态,各力一定作用于物体的同一点。,(,),(4),正交分解法解决问题也遵守平行四边形定则。,(,),答案,:,解析,:,物体受共点力作用处于平衡状态,各力不一定作用于物体的同一点,也可能是作用线相交于一点。,答案,:,必备知识自我检测(3)物体受共点力作用处于平衡状态,各力一定,6,必备知识,自我检测,2,.,一,木箱放在水平地面上,木箱质量为,m,用水平推力,F,可使木箱做匀速直线运动。现保持,F,大小不变,方向改为与水平方向成,60,角斜向上拉木箱,也能使它做匀速直线运动,如图所示。则木箱与水平地面的动摩擦因数为,(,),答案,:,C,解析,:,水平拉木箱时,由平衡条件有,F-,mg=,0;,斜向上拉木箱时,F,cos,60,-,F,N,=,0,F,N,+F,sin,60,=mg,解得,=,C,项正确。,必备知识自我检测2.一木箱放在水平地面上,木箱质量为m,用水,7,问题一,问题二,问题三,随堂检测,共点力作用下物体的平衡,情景探究,如果一个物体保持静止或做匀速直线运动,我们就说这个物体是处于平衡状态。因此,静止的巨石、匀速直线运动的电梯上站立的人都是处于平衡状态。那么,保持物体平衡需要什么条件呢,?,问题一问题二问题三随堂检测共点力作用下物体的平衡,8,问题一,问题二,问题三,随堂检测,要点提示,如果物体受两个力作用而平衡,这两个力一定等大反向且作用在一条直线上,即合力为零。如果物体受多个力而平衡,根据力的合成定则,我们可以把任意两个共点力用一个合力来等效代替,据此,三个以上的共点力最终都可以等效简化为两个共点力。可见,三个以上共点力的平衡,最终也都可以简化为二力平衡。根据二力平衡条件,我们就可以得出在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即,F,合,=,0,。,问题一问题二问题三随堂检测要点提示如果物体受两个力作用而平衡,9,问题一,问题二,问题三,随堂检测,知识,点拨,问题一问题二问题三随堂检测知识点拨,10,问题一,问题二,问题三,随堂检测,实例引导,例,1,如图所示,物体在五个共点力的作用下保持平衡,其中,F,1,的大小为,10 N,方向水平向右,如果撤去力,F,1,而保持其余四个力不变,这四个力的合力大小为,N,方向,。,解析,:,根据共点力平衡的条件可知,其余四个力的合力必定与,F,1,等大、反向,故这四个力的合力大小为,10,N,方向与,F,1,方向相反,水平向左。,答案,:,10,水平向左,问题一问题二问题三随堂检测实例引导解析:根据共点力平衡的条件,11,问题一,问题二,问题三,随堂检测,规律方法,物体受多个力的作用处于平衡状态,其中一个力与其他力的合力大小相等,方向相反。,问题一问题二问题三随堂检测规律方法 物体受多个力的作用处于平,12,问题一,问题二,问题三,随堂检测,变式训练,1,物体受共点力作用,下列说法正确的是,(,),A.,物体的速度等于零,物体就一定处于平衡状态,B.,物体相对另一物体保持静止时,物体一定处于平衡状态,C.,物体所受合力为零时,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,答案,:,C,解析,:,处于平衡状态的物体,从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态,从受力上来看,物体所受合外力为零。速度为零的物体,受力不一定为零,故不一定处于平衡状态,选项,A,错,;,物体相对于另一物体静止时,该物体相对地面不一定静止,如当另一物体做变速运动时,该物体也做变速运动,此物体处于非平衡状态,故选项,B,错,;,选项,C,符合平衡条件,为正确选项,;,物体做匀加速运动,所受合力不为零,故不是平衡状态,选项,D,错。,问题一问题二问题三随堂检测变式训练1物体受共点力作用,下列说,13,问题一,问题二,问题三,随堂检测,处理平衡问题常用的方法,情景,探究,如,图所示为悬挂式广告挂牌,挂牌的重力为,G,两侧绳与竖直方向的夹角都为,挂牌保持静止,。,(1),挂牌受几个力作用,?,这些力是共点力吗,?,(2),怎样确定两侧绳的拉力大小,?,说说你的想法,。,问题一问题二问题三随堂检测处理平衡问题常用的方法,14,问题一,问题二,问题三,随堂检测,要点提示,(1),如图所示,挂牌受重力、两侧绳的拉力,共三个力作用,这三个力的作用线相交于一点,是共点力,;,(2),方法,1:,利用合成法。根据共点力平衡的条件可知,挂牌所受三个共点力的合力为零,即任意两个力,的,合力,与,第三个力等大反向,这样就可以利用解三角形的知识,确定绳的拉力大小。,方法,2:,正交分解法。因为挂牌所受三个共点力的合力为零,所以将各力沿两个互相垂直的方向正交分解后,有,F,x,=,0;,F,y,=,0,由方程即可确定绳的拉力大小。,方法,3:,利用分解法。挂牌保持静止时,其重力有两个效果,就是沿绳使挂牌向两侧拉绳。将重力沿两侧绳的方向分解,利用解三角形的知识,也可确定绳的拉力大小。,问题一问题二问题三随堂检测要点提示(1)如图所示,挂牌受重力,15,问题一,问题二,问题三,随堂检测,知识点拨,1,.,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,.,分解法,:,物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按其他两个力的作用线分解,则其分力和其他两个力分别等大、反向。,3,.,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。,画龙点睛,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。,问题一问题二问题三随堂检测知识点拨,16,问题一,问题二,问题三,随堂检测,实例引导,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,之间的关系。,问题一问题二问题三随堂检测实例引导,17,问题一,问题二,问题三,随堂检测,解析,:,取金属球为研究对象,有风时,它受到三个力的作用,:,重力,mg,、水平方向的风力,F,和金属丝的拉力,F,T,如图所示。这三个力是共点力,在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态,则这三个力的合力为零。,问题一问题二问题三随堂检测解析:取金属球为研究对象,有风时,18,问题一,问题二,问题三,随堂检测,方法一,:(,力的合成法,),如图甲所示,风力,F,和拉力,F,T,的合力与重力等大反向,由平行四边形定则可得,F=mg,tan,。,方法二,:(,力的分解法,),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,如图乙所示,由几何关系可得,F=F=mg,tan,。,方法三,:(,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,如图丙所示。,根据,平衡条件有,F,x,合,=F,T,sin,-F=,0,F,y,合,=F,T,cos,-mg=,0,解得,F=mg,tan,。,答案,:,F,=mg,tan,问题一问题二问题三随堂检测方法一:(力的合成法)如图甲所示,19,问题一,问题二,问题三,随堂检测,规律方法,处理平衡问题的常用方法,(1),若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系。,(2),若给定条件中有长度条件,常用力组成的三角形,(,矢量三角形,),与长度组成的三角形,(,几何三角形,),的相似性求解。,(3),三个以上力的合成往往用正交分解法,把作用在物体上的所有力分解到两个相互垂直的坐标轴上。,问题一问题二问题三随堂检测规律方法 处理平衡问题的常用方法,20,问题一,问题二,问题三,随堂检测,例,3,如,图所示,一条不可伸长的轻质细绳一端跨过光滑钉子,b,悬挂一质量为,m,1,的重物,悬挂点为,d,另一端与另一轻质细绳相连于,c,点,答案,:,C,问题一问题二问题三随堂检测例3如图所示,一条不可伸长的轻质细,21,问题一,问题二,问题三,随堂检测,解析,:,法一,:,合成法,因,c,点处于平衡状态,所以任意两个力的合力均与第三个力大小相等,方向相反,如图甲所示,根据平行四边形定则将力,F,与,合成,问题一问题二问题三随堂检测解析:法一:合成法,22,问题一,问题二,问题三,随堂检测,法二,:,分解法,法,三,:,正交分解法,问题一问题二问题三随堂检测法二:分解法,23,问题一,问题二,问题三,随堂检测,规律方法,正交分解法坐标轴的选取技巧,1,.,原则,:,尽量少分解力或将容易分解的力分解,并且尽量不要分解未知力。,2,.,应用正交分解法时,常按以下方法建立坐标轴。,(1),研究水平面上的物体时,通常沿水平方向和竖直方向建立坐标轴。,(2),研究斜面上的物体时,通常沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标轴。,(3),研究物体在杆,(,或绳,),的作用下转动时,通常沿杆,(,或绳,),方向和垂直杆,(,或绳,),的方向建立坐标轴。,问题一问题二问题三随堂检测规律方法 正交分解法坐标轴的选取技,24,问题一,问题二,问题三,随堂检测,变式训练,2,受斜向上的恒定拉力作用,物体在粗糙水平面上做匀速直线运动,则下列说法正确的是,(,),A.,拉力在竖直方向的分量一定大于重力,B.,拉力在竖直方向的分量一定等于重力,C.,拉力在水平方向的分量一定大于摩擦力,D.,拉力在水平方向的分量一定等于摩擦力,答案,:,D,解析,:,受力分析如图,由力的平衡条件可知,水平方向,F,x,-F,f,=,0,竖直方向,F,y,+F,N,-mg=,0,故,D,正确,A,、,B,、,C,错。,问题一问题二问题三随堂检测变式训练2受斜向上的恒定拉力作用,25,问题一,问题二,问题三,随堂检测,动态平衡问题,情景,探究,如,图所示,一光滑小球静止放置在光滑半球面的底端,利用竖直放置的光滑挡板水平向右缓慢地推动小球,则在小球运动的过程中,(,该过程小球未脱离球面,),半球面对小球的支持力,F,1,、挡板对小球的推力,F,