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,2020/9/3 Thursday,#,5,共点力的平衡,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,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,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,(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,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。,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,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,知识点拨,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),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,第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),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,第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),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。,第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),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。,第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),第三章,5,共点力的平衡,2020-2021【,新教材,】,人教版（,2019,）高中物理必修第一册课件,(,共,40,张,PPT),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,2,的大小如何变化,?,要点提示,对小球受力分析,受重力、挡板向