高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 第五节 共点力的平衡条件课件 粤教版必修1.ppt

第五节共点力的平衡条件 第三章研究物体间的相互作用 学习目标 1 理解共点力作用下物体的平衡状态 2 知道共点力的平衡条件 3 掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 共点力的平衡条件1 平衡状态 物体处于或保持的状态 2 共点力的平衡 物体如果受到力的作用且处于状态 3 平衡条件 1 定义 为了使物体保持状态 作用在物体上的力所必须满足的条件 2 共点力作用下的平衡条件 所受合外力为 4 二力平衡的条件 两个共点力大小 方向 静止 匀速直线运动 共点 平衡 平衡 零 相等 相反 即学即用 判断下列说法的正误 1 当物体的速度为零时 物体一定处于平衡状态 2 沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态 3 物体所受合外力为零时 就一定处于平衡状态 答案 重点探究 一 共点力的平衡 导学探究 1 物体在两个共点力作用下处于平衡状态 这两个力有什么关系 答案两个共点力等大反向 2 物体在三个共点力作用下处于平衡状态 这三个力有什么关系 答案三个共点力作用下处于平衡状态 其中两个力的合力与第三个力等大反向 答案 知识深化 共点力的平衡1 平衡条件 合外力等于0 即f合 0 2 推论 1 二力平衡 若物体在两个共点力作用下处于平衡状态 则这两个力一定等大 反向 2 三力平衡 若物体在三个共点力作用下处于平衡状态 则任意两个力的合力与第三个力等大 反向 3 多力平衡 若物体在n个共点力作用下处于平衡状态 则其中任意n 1个力的合力必定与第n个力等大 反向 例1如图1 用相同的弹簧秤将同一个重物m分别按甲 乙 丙三种方式悬挂起来 弹簧秤的读数分别是f1 f2 f3 f3 f4 设 30 则有 答案 解析 a f4最大b f3 f2c f2最大d f1比其他各弹簧秤读数都小 图1 解析对m分别进行受力分析 如图 根据三力平衡条件 三力中任意两个力的合力与第三个力等大反向 结合几何关系 f4 mg 因此f2最大 故选c 答案 解析 针对训练1如图2所示 物体m在斜向右下方的推力f作用下 在水平地面上恰好做匀速运动 则推力f和物体m受到的摩擦力的合力方向a 竖直向下b 竖直向上c 斜向下偏左d 斜向下偏右 图2 解析物体m受四个力作用 如图所示 支持力fn和重力g的合力一定在竖直方向上 由平衡条件知 摩擦力f和推力f的合力与支持力fn和重力g的合力必定等大反向 故f与f的合力方向竖直向下 二 利用正交分解法求解共点力的平衡问题 正交分解法求解共点力的平衡问题的步骤1 建立坐标轴 以研究对象为坐标原点 直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力落在坐标轴上 2 正交分解各力 将每一个不在坐轴上的力分解到x轴和y轴上 并求出各分力的大小 4 解方程 例2如图3所示 质量为m的物体在恒力f的作用下 沿水平天花板向右做匀速直线运动 力f与水平方向的夹角为 重力加速度为g 则物体与天花板间的动摩擦因数 答案 图3 解析对物体受力分析 将推力f正交分解 如图所示 根据共点力平衡条件得 水平方向 fcos f 0竖直方向 fsin fn mg 0由f fn 解析 答案 解析 针对训练2如图4所示 放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力f作用而使物体始终保持静止 当力f逐渐减小 则物体受到的斜面的摩擦力a 保持不变b 逐渐减小c 逐渐增大d 以上三种均有可能 图4 解析对物体受力分析 物体受重力 支持力 静摩擦力和拉力 如图所示 因为物体始终静止 处于平衡状态 合力一直为零 根据平衡条件 有 平行斜面方向 f gsin g和 保持不变 故摩擦力f保持不变 正交分解时坐标系选取的原则和方法1 原则 应使尽量多的力在坐标轴上 从而少分解力 2 方法 1 研究水平面上的物体 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 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 通常沿杆 绳 的方向和垂直杆 绳 的方向建立坐标轴 达标检测 1 2 3 4 1 共点力的平衡的理解 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解析在共点力的作用下 物体如果处于平衡状态 则从运动状态来说 物体保持静止或者匀速直线运动状态 加速度为零 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 如果具有加速度 则在下一瞬间就不是静止了 由于b d选项情景中的物体都具有加速度 故不是平衡状态 a c选项情景中的物体加速度为零 故为平衡状态 答案 解析 2 简单的共点力的平衡问题 多选 如图5甲 乙 丙所示 三个物块质量相同且均处于静止状态 若弹簧秤 绳和滑轮的重力均不计 绳与滑轮 物块与半球面间的摩擦均不计 在图甲 乙 丙三种情况下 弹簧秤的读数分别是f1 f2 f3 则 解析 图5 a f1 f2b f1 f3c f1 f3d f2 f3 答案 1 2 3 4 1 2 3 4 解析题图甲中物块静止 弹簧秤的拉力f1 mg 题图乙中以物块为研究对象 物块受力情况如图 a 所示 题图丙中以动滑轮为研究对象 滑轮受力情况如图 b 所示 由几何知识得f3 mg 故f3 f1 f2 故选a c 3 力的正交分解法 多选 如图6所示 放在水平面上的物体a用轻绳通过光滑定滑轮连接另一物体b并静止 这时a受到水平面的支持力为fn 摩擦力为f 若把a水平向右移动一些后 a仍静止 则a fn将增大b f将增大c 轻绳拉力将减小d 物体a所受合力将增大 答案 解析 1 2 3 4 图6 1 2 3 4 解析物体a受力情况如图所示 a b系统处于静止状态 绳子的拉力不变 始终等于b的重力 即ft mbg a所受合力为零 故c d均错 当a水平向右移动时 角减小 fn mag ftsin f ftcos 由此可得 fn f均增大 所以a b正确 4 正交分解处理平衡问题 如图7所示 一个质量为m 横截面为直角三角形的物块abc abc ab边靠在竖直墙上 f是垂直于斜面bc的推力 现