高中物理 第4章 怎样求合力与分力 4.3 共点力的平衡及其应用课件 沪科版必修1.ppt

4 3共点力的平衡及其应用 第4章怎样求合力与分力 目标定位 1 理解共点力作用下物体平衡状态的概念 能推导出共点力作用下物体的平衡条件 2 会用共点力平衡条件解决有关共点力的平衡问题 3 掌握解决共点力平衡的几种常用方法 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 答案如果物体保持静止或匀速直线运动状态 就说物体处于平衡状态 这里包括速度恒为零的静止状态 它是一种静态的平衡 也包括运动的平衡 即速度不为零 但大小 方向都不变的匀速直线运动状态 桌子上放着的杯子 天花板上吊着的吊灯 在平直铁轨上匀速行驶的火车中的乘客等都处于平衡状态 你能总结 平衡状态 的含义吗 一 生活离不开平衡 答案 问题设计 1 平衡状态 1 保持状态 2 保持状态 2 对平衡状态的理解 1 共点力作用下物体处于平衡状态的运动学特征 2 保持 某状态与 瞬时 某状态的区别 例如 做自由落体运动的物体开始运动时 这一瞬间的速度为零 但这一状态不能 保持 因而不属于平衡状态 要点提炼 静止 匀速直线运动 加速度为零 二 从二力平衡到共点力平衡 二至三人合作 用三个弹簧测力计拉住小环o 使小环保持静止 如图1所示 记下三个弹簧测力计的拉力的方向及大小 用力的图示法在纸上表示出各个力 请先研究其中某两个力的合力跟第三个力的关系 然后找出三个共点力平衡时满足的条件 答案 问题设计 图1 答案用平行四边形定则作出f1 f2的合力f 如图所示 f3与f等大反向 同理可发现 f2与f3的合力与f1等大反向 f1与f3的合力也与f2等大反向 所以一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态时 这三个力的合力为零 1 平衡条件 1 f合 或加速度a 要点提炼 0 0 2 fx合 fy合 0 0 2 平衡条件的四个常用结论 1 二力作用平衡时 二力 2 三力作用平衡时 任意两个力的合力与第三个力 3 多力作用平衡时 任一个力与其他所有力的合力 4 物体处于平衡状态时 沿任意方向上分力之和均为 等大 反向 等大 反向 等大 反向 零 答案不一定 静止状态是v 0 f合 0 两者应同时成立 若v 0 f合 0 处于非平衡状态 不是静止状态 物体速度为0时 一定处于静止状态吗 答案 延伸思考 一 对平衡状态的理解例1物体在共点力作用下 下列说法中正确的是a 物体的速度在某一时刻等于零 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 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 解析 解析处于平衡状态的物体 从运动形式上看是始终处于静止或匀速直线运动状态 从受力上来看是物体所受合力为零 二 共点力平衡条件的简单应用例2如图2所示 重物的质量为m 轻细绳的a与b端是固定的 平衡时ao水平 bo与竖直方向的夹角为 绳ao的拉力大小是a f mgcos b f mgtan c f mgsin 解析 图2 答案 解析对重物进行受力分析 如图 将力fa fb合成 由平衡条件得fbcos mg fbsin fa 可知ao的拉力fa mgtan b正确 a c d错误 三 利用正交分解法求解共点力的平衡问题例3如图3所示 水平地面上有一重60n的物体 在与水平方向成30 角斜向上 大小为20n的拉力f作用下匀速运动 求地面对物体的支持力和摩擦力的大小 图3 答案 解析 解析对物体进行受力分析 如图所示 物体受重力g 支持力n 拉力f 摩擦力f 建立直角坐标系 对力进行正交分解得 y方向 n fsin30 g 0 x方向 fcos30 f 0 针对训练如图4所示 重为500n的人用跨过定滑轮的轻绳牵引重200n的物体 当绳与水平面成60 角时 物体静止 不计滑轮与绳的摩擦 求地面对人的支持力和摩擦力 图4 答案 解析 解析人和物体静止 所受合力皆为零 对物体进行受力分析可得 绳的拉力f 等于物重200n 人受绳的拉力f大小与f 相同 则f f 200n 如图所示 以人为研究对象 将绳的拉力分解得水平分力fx fcos60 在x轴上 f与fx二力平衡 所以静摩擦力f fx 100n 在y轴上 三力平衡得地面对人的支持力 课堂要点小结 达标检测 1 对平衡状态的理解 多选 下列物体中处于平衡状态的是a 静止在粗糙斜面上的物体b 沿光滑斜面下滑的物体c 在平直路面上匀速行驶的汽车d 做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 答案 1 2 3 4 解析 解析在共点力的作用下 物体如果处于平衡状态 则该物体必同时具有以下两个特点 从运动状态来说 物体保持静止或者匀速直线运动 加速度为零 从受力情况来说 合力为零 物体在某一时刻的速度为零 并不等同于这个物体保持静止 如果物体所受的合力不为零 它的运动状态就要发生变化 在下一个瞬间就不是静止的了 所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合力和加速度判断 而不能认为物体某一时刻速度为零 就是处于平衡状态 本题的正确选项应为a c 1 2 3 4 2 共点力平衡条件的简单应用 人站在自动扶梯上随扶梯匀速上升 如图5所示 下列说法正确的是a 人所受合力方向同图中速度的方向b 人在水平方向受到向右的摩擦力的作用c 人只在竖直方向受力且合力为零d 人在竖直方向所受合力不为零 答案 1 2 3 4 图5 3 利用正交分解法处理共点力的平衡问题 多选 如图6所示 质量为m的物体在恒力f作用下沿水平地面做匀速直线运动 物体与地面间的动摩擦因数为 则物体受到的摩擦力的大小为a fsin b fcos c fsin mg d mg fsin 答案 1 2 3 4 解析 图6 解析先对物体进行受力分析 如图所示 然后把力f进行正交分解 f产生两个效果 1 2 3 4 使物体水平向前f1 fcos 同时使物体压紧水平地面f2 fsin 由力的平衡可得f1 f f2 g n 又滑动摩擦力f n 则f fcos fsin mg 故选b c 4 利用正交分解法处理共点力的平衡问题 如图7所示 质量为m的物块与水平面之间的动摩擦因数为 现用斜向下与竖直方向夹角为