第三章：第5節(jié)共點力平衡高中物理必修第一冊課件目錄CONTENT高中物理必修第一冊課件共點力平衡的條件實例與方法動態(tài)平衡鞏固提升共點力平衡的條件第一部分問題與思考01.高中物理必修第一冊課件下面四種情況的物體的受力有何特點？思考：以上四種情況中物體均處于什么狀態(tài)？平衡狀態(tài)圖甲、丁中棒所受的力是共點力。圖乙、丙中棒所受的力不是共點力。平衡狀態(tài)02.高中物理必修第一冊課件GFN二力平衡時兩個力:

大小相等，方向相反GFN平衡狀態(tài):物體處于靜止或者勻速直線運動的狀態(tài)。高中物理必修第一冊課件平衡條件03.GF1F2GNf當物體受到多個力作用平衡時，它們的受力有何特點?fFNG合力等于零,即F合＝0平衡狀態(tài)的運動學特征：v=0或v不變，即：a=0平衡條件注意：保持靜止和瞬時速度為0意義不同高中物理必修第一冊課件對平衡條件的理解04.共點力合力為0的具體表達形式：F合=0物體受三個力：三個力首尾相接構(gòu)成一個閉合三角形任意兩個力的合力和第三個力是一對平衡力正交分解：Fx=0Fy=0物體受多個力時：正交分解：Fx=0Fy=0物體受兩個力時：具體問題該如何處理呢？實例分析與方法探究第二部分高中物理必修第一冊課件問題模型101.【例題1】某幼兒園要在空地上做一個滑梯，根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？模型構(gòu)建GFfABCFN受力分析高中物理必修第一冊課件ABC

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象，受力分析如圖：

沿平行和垂直于斜面兩個方向建立直角坐標系，把重力G沿兩個坐標軸方向分解為F1和F2。三力平衡轉(zhuǎn)化為四力平衡。GFN

FfθθxyF1

F2

解法一：正交分解法02.高中物理必修第一冊課件以滑梯上正勻速下滑的小孩為研究對象，受力分析如圖所示，支持力和摩擦力的合力與重力等值反向FNGG’FfABCθθ

Ff＝μFN

解得tanθ

=μ

可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m

GFfFN

解法二：合成法03.高中物理必修第一冊課件模型建構(gòu)04.高中物理必修第一冊課件共點力平衡問題的解題步驟05.1.確定研究對象；2.對研究對象進行受力分析；3.根據(jù)共點力的平衡條件列方程；4.求解平衡方程；5.討論解的合理性和實際意義。高中物理必修第一冊課件【例題2】如圖懸吊重物的細繩，其O點被一水平繩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？F3F2F1合成法F3F2F1F5F3F2F1F6乙丙F3F1F2F4甲對于三力平衡問題，可以選擇任意的兩個力進行合成。對甲：問題模型206.高中物理必修第一冊課件正交分解法：如圖，以O(shè)為原點建立直角坐標系。F2方向為x軸正方向，向上為y軸正方向。F1在兩坐標軸方向的分矢量分別為F1x和F1y。因x、y兩方向的合力都等于0，可列方程：F2－F1x＝0F1y－F3＝0即F2－F1sinθ＝0

（1）

F1cosθ－G

＝0

（2）由（1）（2）式解得F1＝G/cosθ，F(xiàn)2＝Gtanθ。即繩AO和繩BO所受的拉力大小分別為Gcosθ和Gtanθ。F3F1F2xyF1yF1x解法二：正交分解法07.高中物理必修第一冊課件問題模型308.受力特點：三個力互相不垂直，且夾角（方向）未知?！纠}3】如圖，半徑為R的光滑半球的正上方，離球面頂端距離為h的O點，用一根長為l的細線懸掛質(zhì)量為m的小球，小球靠在半球面上．試求小球?qū)η蛎鎵毫Φ拇笮。瓼NG相似三角形法：力的三角形與空間三角形相似T高中物理必修第一冊課件問題模型409.【例題4】城市中的路燈、無軌電車的供電線路等，經(jīng)常用三角形的結(jié)構(gòu)懸掛。圖為這類結(jié)構(gòu)的一種簡化模型。圖中硬桿OB可繞通過B點且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動，鋼索和桿的重量都可忽略。如果懸掛物的重量是G，角AOB等于θ

，鋼索AO對O點的拉力和桿OB對O點的支持力各是多大？方法一：解析法高中物理必修第一冊課件水平方向：豎直方向：O點受力如圖，對O點由共點力平衡條件，解法二：正交分解法10.高中物理必修第一冊課件繩子上的“死活結(jié)”

問題11.1.“活結(jié)”：一般是由輕繩跨過光滑滑輪或者繩上掛一光滑掛鉤而形成的。繩子雖然因“活結(jié)”而彎曲，但實際上是同一根繩，所以由“活結(jié)”分開的兩段繩子上彈力的大小一定相等，兩段繩子合力的方向一定沿這兩段繩子夾角的角平分線。2?！八澜Y(jié)”：兩側(cè)的繩因結(jié)而變成了兩根獨立的繩，因此由“死結(jié)”分開的兩段繩子上的彈力不一定相等。動態(tài)平衡問題及處理方法第三部分高中物理必修第一冊課件什么是動態(tài)平衡？01.

動態(tài)平衡問題是指通過控制某些物理量的變化，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢改變，“緩慢”指物體的速度很小，在變化程中可認為物體處于平衡狀態(tài)，把物體的這種狀態(tài)稱為動態(tài)平衡態(tài)。高中物理必修第一冊課件處理動態(tài)平衡問題的常用方法02.方法內(nèi)容合成法物體受三個共點力的作用而平衡，則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等，方向相反分解法物體受三個共點力的作用而平衡，將某一個力按力的效果分解，則其分力和其他兩個力滿足平衡條件正交分解法物體受到三個或三個以上力的作用時，將物體所受的力分解為相互垂直的兩組，每組力都滿足平衡條件力的三角形法對受三力作用而平衡的物體，將力的矢量圖平移使三力組成一個首尾依次相接的矢量三角形，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識求解未知力高中物理必修第一冊課件問題模型103.F4【例題1】如果懸繩AO與豎直方向的夾角θ

減小，BO仍保持水平，重物仍然靜止懸掛，懸繩AO和水平繩BO所受的拉力將分別如何變化？F3F1F2θ

減小，cosθ

增大，tanθ

減小減小減小方法一：解析法高中物理必修第一冊課件解析法解題的一般步驟04.1.選某一狀態(tài)對物體進行受力分析；2.將其中兩力合成，合力與第三個力等大反向；3.列平衡方程求出未知量與已知量的關(guān)系表達式；4.根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況。解析法適用于有特殊三角形的時候（直角始終存在）。是否可以用其他方法解決問題？F3F1F2F4F3F1F2A′θF4F3F1F2A′θF4F1′F2′夾角θ

減小，懸繩AO和水平繩BO所受的拉力都減小。Aθ

=0F3F1F3F1F2F4高中物理必修第一冊課件解法二：圖解法05.高中物理必修第一冊課件

圖解法適用于三力動態(tài)平衡：一力大小方向均不變、一力方向不變、一力大小方向都變。1.確定恒力、定向力、第三力2.畫出恒力，從恒力末端畫出與定向力同方向的虛線，將第三力平移與恒力、定向力構(gòu)成矢量三角形。3.根據(jù)題中變化條件，比較這些不同形狀的矢量三角形，判斷各力的大小及變化。圖解法解題的一般步驟06.高中物理必修第一冊課件【例題2】如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，桿的A端用鉸鏈固定，光滑輕小滑輪在A點正上方，B端吊一重物，現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉，在AB桿達到豎直前(均未斷)，關(guān)于繩子的拉力F和桿受的彈力N的變化，判斷正確的是()A．F變大

B．F變小

C．N變大

D．N變小問題模型207.高中物理必修第一冊課件Tg=GNFT=G

?TNB∽

?OBANABFOBTOA==解題方法：相似三角形法08.高中物理必修第一冊課件相似三角形法:物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài)時，根據(jù)合力為零，把三個力畫在一個三角形中，看力的三角形與哪個三角形相似，找到力的三角形與空間三角形相似后，根據(jù)相似三角形的對應(yīng)邊成比例，列方程求解.相似三角形法適用于：有一恒力，另外兩個力大小、方向都變。方法攻略09.高中物理必修第一冊課件【例題3】如圖所示，裝置中兩根細繩拴住一球,保持兩細繩間的夾角θ=120°不變,若把整個裝置順時針緩慢轉(zhuǎn)過90°,則在轉(zhuǎn)動過程中,CA繩的拉力FT1,CB繩的拉力FT2的大小變化情況是（

）A.FT1先變小后變大

B.FT1先變大后變小C.FT2先變小后變大

D.FT2一直變小，且最終變?yōu)榱銌栴}模型310.高中物理必修第一冊課件-31-整個裝置順時針轉(zhuǎn)過一個角度后,小球受力如圖所示,設(shè)AC繩與豎直方向夾角為α,則由平衡條件,有FT1cosα+FT2cos(θ-α)-mg=0FT1sinα-FT2sin(θ-α)=0聯(lián)立解得α從90°逐漸減小為0°,則由上式可知FT1先變大后變小;FT2一直變小,當α=0°時,FT2=0?！緟⒖即鸢浮緽D

解法一：解析法11.高中物理必修第一冊課件-32-整個裝置順時針緩慢轉(zhuǎn)動90°的過程中θ角和mg保持不變,β角從90°減小到0,α角從30°增大到120°,易知FT1先變大后變小;FT2一直變小,當β=0°時,由圖易知FT2=0?！緟⒖即鸢浮緽D

解法二：正弦定理法12.高中物理必修第一冊課件

如圖,力的三角形的外接圓正好是以初態(tài)時的FT2為直徑的圓,FT1先變大到最大為圓周直徑,然后變小,FT2一直變小,直到零。.mgFT1FT2【參考答案】BD

解法三：輔助圓法13.高中物理必修第一冊課件輔助圓法：適用于物體受三個力處于動態(tài)平衡時，其中一個力大小、方向均確定,另兩個力大小、方向均不確定,但是這兩個力的方向夾角保持不變。方法攻略14.鞏固提升第四部分高中物理必修第一冊課件課堂小結(jié)平衡狀態(tài):物體處于靜止或者勻速直線運動的狀態(tài)。平衡狀態(tài)共點力平衡動態(tài)平衡F合=0Fx=0Fy=0F3F1F2F4正交分解法高中物理必修第一冊課件練習1如圖所示，一只松鼠在傾斜的直樹枝上，從底端緩慢向上運動的過程中，忽略樹枝的形變，則下列說法正確的是（）A．樹枝對松鼠的作用力不變B．樹枝對松鼠的摩擦力變大C．樹枝對松鼠的支持力變大D．樹枝對松鼠的支持力方向豎直向上精選練習【參考答案：A】高中物理必修第一冊課件練習2如圖所示，一根金屬直桿AB放置在水平固定的光滑半球形碗內(nèi)，穩(wěn)定時直桿與水平方向的夾角

。直桿在A點處受到碗的作用力大小為NA，在B點處受到碗的作用力大小為NB，則NA:NB為（）A．

B．2∶3 C．1

∶1

D．精選練習【參考答案：C】高中物理必修第一冊課件練習3

精選練習高中物理必修第一冊課件解析

精選練習【參考答案：C】高中物理必修第一冊課件練習4如圖所示，某鋼制工件上開有一個楔型凹槽，凹槽的截面是一個直角三角形，三個角的度數(shù)分別是

，

，

，在凹槽中放有一個光滑的金屬球，當金屬球靜止時，金屬球?qū)Π疾鄣腁B邊的壓力為F1、對BC邊的壓力為F2，則

的值為（）A．

B． C．

D．精選練習【參考答案：C】高中物理必修第一冊課件練習5

精選練習

高中物理必修第一冊課件解析

精選練習【參考答案：B】

高中物理必修第一冊課件練習6如圖所示，輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止狀態(tài)。如果只人為改變一個條件，當衣架靜止時，下列說法正確的是（）A．繩的右端上移到b′，繩子拉力增大B．繩的兩端高度差越大，繩子拉力越小C．將桿N向左移一些，繩子拉力變小D．繩的右端上移到b′點，衣架懸掛點的位置不變精選練習

高中物理必修第一冊課件解析

精選練習【參考答案：C】

高中物理必修第一冊課件練習7

精選練習

高中物理必修第一冊課件解析ABCD.對A物體由二力平衡可得，繩的拉力等于物體重力，對滑