資源簡介

(共34張PPT)
11
第三章　相互作用——力
共點力的平衡(一)
平衡的藝術
神奇的平衡現象
學習目標
2
會按力的作用效果分解力.
3
會根據平衡條件，利用合成法和正交分解法解決簡單的三力平衡問題.
1
知道什么是共點力，理解平衡狀態，掌握共點力平衡的條件.
重點
重難點
重點
共點力 共點力的平衡條件
1.圖甲、乙、丙、丁分別畫出了重力為G的木棒在力F1和F2的共同作用下處于平衡狀態的情況，這些力都位于同一平面內.根據每幅圖中各個力作用線的幾何關系，可以把上述四種情況的受力分成兩類，你認為哪些情況屬于同一類？你是根據什么來劃分的？
共點力
非共點力
靜止的書
靜止的電燈
隨傳送帶勻速
運送的物體
沿直線公路勻速
前進的汽車
2.請在下圖中畫出各物體受力的示意圖，并分析它們的運動狀態有什么共同點？
平衡狀態
一、共點力 共點力的平衡條件
1.共點力：如果一個物體受到兩個或更多個力的作用，這些力共同作用在同一點上，或者雖不作用在同一點上，但是它們的延長線交于一點或者反向延長線交于一點，這樣一組力叫作共點力.
2.平衡狀態：保持靜止或勻速直線運動的狀態.
靜止的書
作用在同一物體上的兩個力，如果大小相等、
方向相反，并且在同一條直線上，這兩個力平衡。
FN=G
F合=0
力的合成
二力平衡
平衡條件：合力為0
3.共點力的平衡條件：
F
F
：傳送帶對物體的作用力
力的合成
平衡條件：合力為0
三力平衡
三力平衡
二力平衡
等效
四力平衡
三力平衡
二力平衡
等效
等效
=0
=0
=0
平衡條件
：合力為
0
四力平衡
一、共點力 共點力的平衡條件
1.共點力：如果一個物體受到兩個或更多個力的作用，這些力共同作用在同一點上，或者雖不作用在同一點上，但是它們的延長線交于一點或者反向延長線交于一點，這樣一組力叫作共點力.
2.平衡狀態：保持靜止或勻速直線運動的狀態.
3.共點力的平衡條件：合力為0.
1.平衡狀態中所說的“靜止”如何理解？ 一個物體在某一時刻速度v ＝0，那么物體在這一時刻一定受力平衡嗎？
對靜止的理解：“靜止”要滿足兩個條件：v＝0，a ＝ 0，兩者缺一不可.“保持”某狀態與某“瞬時”狀態有區別.例如，豎直上拋的物體運動到最高點時，這一瞬時速度為零，但這一狀態不可能保持，因而上拋物體在最高點不能稱為靜止，即速度為零不等同于靜止，物體在這一時刻不一定受力平衡.
2.若一個物體在N個共點力的作用下處于平衡狀態，那么任意(N－1)個力的合力與第N個力之間有什么關系？
若物體處于平衡狀態，任意(N－1)個力的合力與第N個力總是大小相等、方向相反且作用在同一條直線上.
1.(多選)關于共點力，下列說法中正確的是
A.作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩個力是
共點力
B.作用在一個物體上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩個力就是共
點力
C.作用在一個物體的共點力一定在同一個平面內.
D.作用在一個物體的幾個力，如果它們力的作用線交匯于同一點，則這
幾個力是共點力
√
√
大小相等、方向相反的兩個力，不一定作用在同一個物體上，方向也不一定在同一條直線上，這樣的兩個力不一定是共點力，A錯誤；
一對平衡力滿足等大、反向、共線、同體，一定是共點力，B正確；
只要作用在同一點或力的作用線交匯于一點，這幾個力就是共點力，不一定全部在同一平面內，C錯誤，D正確.
2.(課本第79頁第1題)如圖所示，物體在五個共點力的作用下保持平衡.如果撤去力F1，而保持其余四個力不變，請在圖上畫出這四個力的合力的大小和方向.
由共點力的平衡條件可知，其余四個力的合力與F1大小相等，方向相反.在力的示意圖中力大小可粗略的用長短來表示，則其余四個力合力的長度與F1相同，方向與F1相反.
3.如圖所示，物體在五個共點力的作用下保持平衡，其中F1大小為10 N，方向水平向右，求：
(1)若撤去F1，而保持其余四個力不變，物體所受合力的大小和方向；
答案　10 N　方向水平向左
五個共點力平衡時合力為零，則其余四個力的合力與F1等大反向，撤去F1后，剩余四個力的合力大小為10 N，方向水平向左.
(2)若僅將F1順時針轉過90°，物體所受合力的大小和方向.
三力平衡問題
如圖所示，一個質量為m的物體在傾角為θ的斜面上保持靜止，重力加速度為g，請分別用力的合成法和正交分解法推導出物體所受的支持力和摩擦力與重力的大小關系.
y
力的合成法
正交分解法
二、三力平衡的處理方法
1.力的合成法——一般用于受力個數為三個時
(1)確定要合成的兩個力；
(2)根據平行四邊形定則作出這兩個力的合力；
(3)根據平衡條件確定兩個力的合力與第三力的關系(等大、反向);
(4)根據三角函數或勾股定理解三角形.
2.正交分解法——一般用于受力個數為三個或三個以上時
(1)建立直角坐標系；
(2)正交分解各力；
(3)沿坐標軸方向根據平衡條件列式求解.
4.(課本第77頁例1)某幼兒園要在空地上做一個滑梯，根據空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6 m.設計時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數取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？
答案　2.4 m
對兒童進行受力分析，建立如圖所示的直角坐標系.
設斜面傾角為θ，用l、b和h分別表示AB、AC和BC的長度.
根據共點力的平衡條件和幾何關系可得
由于滑動摩擦力Ff＝μFN (3)
滑梯至少要2.4 m高，兒童才能從滑梯上滑下.
5.(課本第78頁例2)生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置.如圖所示，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？(用兩種方法進行求解)
方法一　用兩個力的合力和第三個力平衡的方法求解
如圖所示，取O點為研究對象進行受力分析，
由共點力的平衡條件可知F4＝F3＝G
由圖示幾何關系可知
水平繩BO所受的拉力F2＝F4tan θ＝Gtan θ
方法二　用正交分解的方法求解
如圖所示，以O為原點建立直角坐標系，取O點為研究對象進行受力分析，懸繩AO和水平繩BO上的拉力分別為F1、F2，
由共點力的平衡條件和幾何關系可知
在x方向上F2＝F1x＝F1sin θ (1)
在y方向上F3＝F1y＝F1cos θ＝G (2)
根據牛頓第三定律，繩AO和 繩BO所受的拉力大小分別為 和Gtan θ.
6.在科學研究中，可以用風力儀直接測量風力的大小，其原理如圖所示.儀器中一根輕質金屬絲懸掛著一個金屬球.無風時，金屬絲豎直下垂；當受到沿水平方向吹來的風時，金屬絲偏離豎直方向一個角度.風力越大，偏角越大.通過傳感器，就可以根據偏角的大小指示出風力.那么風力大小F跟金屬球的質量m、偏角θ之間有什么樣的關系呢？(重力加速度為g)
答案　見解析
選取金屬球為研究對象，它受到三個力的作用，金屬球處于平衡狀態，這三個力的合力為零.
方法一　力的合成法
如圖甲所示，風力F和拉力FT的合力與重力等大反向，由平行四邊形定則可得F＝mgtan θ.
方法二　正交分解法
以金屬球為坐標原點，取水平方向為x軸，豎直方向為y軸，建立坐標系，如圖乙所示.則水平方向的合力Fx合和豎直方向的合力Fy合分別等于零，即
Fx合＝FTsin θ－F＝0
Fy合＝FTcos θ－mg＝0
解得F＝mgtan θ.
力的合成法
正交分解法
共點力
平衡狀態
平衡條件
靜止
勻速直線運動
合力為0
目標一：共點力 共點力的平衡條件
目標二：三力平衡問題
共點力的平衡

展開更多......

收起↑