【物理】共点力的平衡课件-2024-2025学年高一上学期人教版（2019）必修第一册.pptx

3.5,共点,力的平衡,第三章相互作用,力,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,.,一、共点力,F,1.,平衡状态：,物体受到几个力作用时，,保持,或,的,状态,.,2.,在共点力作用下物体平衡的条件,是,.,二、共点力平衡的条件,即,F,合,0,或,，,其中,F,x,合,和,F,y,合,分别是将力进行,正交分解,后，在,x,轴和,y,轴上所受的合力,.,F,x,合,0,F,y,合,0,静止,匀速直线运动,合力为,0,二力平衡,：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定,等大、反向、共线,.,多力平衡,：若物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力与其余所有力的合力等大、反向、共线,.,思考：,如图一物体以,角度,在拉力,F,作用下,静止,在粗糙水平面上，求静摩擦力的大小,.,F,f,静,F,1,N,G,F,2,f,静,=,F,1,=,F,cos,知识点,共点力平衡的条件,1,如图所示，,光滑,半球形容器固定在水平面上，,O,为球心,.,一质量,为,m,的小滑块，在水平,力,F,的,作用下,静止,于,P,点,.,设滑块所受支持,力为,F,N,，,O,P,与水平方向的夹角,为,，重力加速度为,g,，,下列关系正确的是,例,3,X66,对小滑块进行受力分析，如图所示，将,F,N,沿水平方向和竖直方向进行正交分解，根据平衡条件列方程,.,水平方向有：,F,N,cos,F,竖直方向有：,F,N,sin,mg,分析平衡问题的基本解题思路,1.,明确平衡状态,(,合力为零,).,2.,确定研究对象,.,3.,受力分析,(,画出规范的受力分析图,).,4.,列平衡方程,(,灵活运用力的合成法、效果分解法、,正交分解法,).,5.,求解或讨论,(,解的结果及物理意义,).,规律总结,内容,在很多问题中，常把,各个力,分解为,互相垂直的两个方向,，特别是物体受多个力作用时，把物体受到的各个力都分解到互相垂直的两个方向上去，,先分别求出两个,垂直方向,上的力的合力，然后再求出,总,的合力,，这样可把,复杂问题简化,，这种方法叫,正交分解法,知识点,正交分解法,2,三、,正交分解法,正交分解法的适用情况,适用于计算物体受,三个或三个以上,共点力的合力情况,知识点,正交分解法,2,三、,正交分解法,用正交分解法解决平衡问题的一般步骤.,(1),对物体,受力分析,.,(2),建立坐标系：使,尽可能多的力落在,x,、,y,轴,上，这样需要分解的力比较少，计算方便,.,(3),根据共点力平衡的条件列方程：,F,x,0,，,F,y,0,.,(2022,舒城晓天中学高一阶段练习,),如图所示，一个木块能沿着倾角为,的粗糙固定斜面以某一速度做,匀速直线运动,，则木块与斜面之间的动摩擦因数为,例,4,X66,木块沿斜面做匀速直线运动，合力为零，对木块进行受力分析，如图所示,.,沿斜面方向,：,F,f,mg,sin,，,垂直,斜面方向：,F,N,mg,cos,，且,F,f,F,N,，,联,立得,mg,sin,mg,cos,，解得,tan,，,C,正确,.,动态平衡,平衡问题中的一部分力是,变力,，,通过改变某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，,即,在这个过程中,力的大小和方向缓慢变化，但,物体一直处于,平衡状态,，,所以叫动态平衡。

知识点,动态平衡问题,3,基本方法：,1.,解析法、,2.,图解法,四、动态平衡,X69,1,、解析法,解题步骤：,(1),列平衡方程求出,未知量,与,已知量,的关系,表达式,.,(2),根据,已知量,的变化情况,确定,未知量,的变化情况,.,质量为,m,的物体用轻绳,AB,悬挂于天花板上,.,用水平向左的力,F,缓慢拉动绳的中点,O,，如图所示,.,用,F,T,表示绳,OA,段拉力的大小，在,O,点向左移动的过程,中,A.,F,逐渐变大，,F,T,逐渐变大,B.,F,逐渐变大，,F,T,逐渐变小,C.,F,逐渐变小，,F,T,逐渐变大,D.,F,逐渐变小，,F,T,逐渐变,小,例,1,X69,以,O,点为研究对象，受力如图所示，由共点力的平衡条件知：,F,T,，,F,mg,tan,，当用水平向左的力缓慢拉动,O,点时，绳,OA,与竖直方向的夹角,变大，所以,F,逐渐变大，,F,T,逐渐变大，选项,A,正确,.,2,、图解法,1.,适用情况：物体,只受三个力作用,，且其中一个力的大小、方向均不变，另一个力的方向不变，第三个力的大小、方向均变化,.,2.,一般步骤：首先对物体进行受力分析，根据,平行四边形定则,由题意改变方向变化的力的方向,.,由,动态图解,可知力的大小变化情况,.,如图所示，在倾角为,的光滑斜面上有一光滑挡板,A,，在挡板和斜面之间夹一质量为,m,的重球,B,，开始板,A,处于竖直位置，现使其下端绕,O,沿逆时针方向缓缓转至水平位置，重球,B,对斜面和对挡板压力的变化情况是,针对训练,A.,对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力也逐渐减小,B.,对斜面的压力逐渐增大，对挡板的压力则逐渐减小,C.,对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力先减小后增大,D.,对斜面的压力逐渐减小，对挡板的压力先增大后减小,X70,分析球的受力，受到重力,mg,、挡板对球的弹力,F,A,及斜面对球的支持力,F,B,，如图所示，球处于静止状态，弹力,F,A,与,F,B,的合力,F,的大小等于重力大小，方向竖直向上,.,当挡板下端绕,O,沿逆时针方向缓慢转至水平位置的过程中，可以看出表示弹力,F,A,的边的长度先变,小,后,变大,，即弹力,F,A,先减小后增大；表示支持力,F,B,的,边,的,长度一直变小,，说明,F,B,一直减小,.,由,牛顿第三定律,可知,，球对挡板,的压力,先减小后增大，对斜面的,压力,逐渐,减小,.,选项,C,正确,.,知识点,整体法与隔离法在平衡问题中的应用,4,五、整体法与隔离法,项目,整体法,隔离法,概念,将,运动状态相同,的几个物体作为,一个整体,来分析的方法,将研究对象与周围物体,分隔,开的方法,选用原则,研究,系统外,的物体对系统整体的作用力,研究,系统内,物体之间的相互作用力,注意问题,受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用,一般隔离受力较少的物体,X71,(2021,普宁市大长陇中学阶段练习,),如图所示，,光滑,金属球的重力,G,40 N,，它的左侧紧靠竖直的墙壁，右侧置于倾角,37,的斜面体上,.,已知斜面体处于水平地面上保持,静止状态,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,.,(1),作出,金属球,的受力示意图,；,例,1,答案,见解析图,X71,受力示意图如图所示,(2),求金属球对斜面体的压力大小；,答案,50 N,金属球静止，则它受到的三力平衡,(,如图所示,),，由平衡条件可得斜面对金属球的弹力为,由牛顿第三定律可得金属球对斜面体的压力大小为,50 N.,(3),求水平地面对斜面体的摩擦力,.,答案,30 N,，方向水平向左,对金属球和斜面体,整体分析,由斜面体平衡，可知水平地面对斜面体的摩擦力大小,为,F,f,F,N2,sin 37,30 N,，方向水平向左,.,(2022,宁波市高一阶段练习,),在恒力,F,作用下，,a,、,b,两物体一起沿粗糙竖直墙面匀速向上运动，则关于它们受力情况的说法正确的,是,A.,a,一定受到,4,个力,B.,b,可能受到,4,个力,C.,a,与墙壁之间一定有弹力和摩擦力,D.,a,与,b,之间不一定有,摩擦力,例,2,对物体,b,受力分析，受重力、支持力和摩擦力，处于三力平衡状态，故,B,、,D,错误,；,对,物体,a,、,b,整体受力分析，受重力、恒力,F,，若墙壁对整体有支持力，水平方向不能平衡，故墙壁对整体没有支持力，故也没有摩擦力；对物体,a,受力分析，受恒力,F,、重力、物体,b,对,a,的压力和摩擦力，即物体,a,共受,4,个力，故,A,正确，,C,错误,.,(,多选,),如图所示，质量分别为,m,、,M,的两个物体系在一根通过轻质定滑轮的轻绳两端，,M,放在水平地板上，,m,被悬在空中，若将,M,沿水平地板向左缓慢移动少许后，,M,仍静止，,则,A.,绳中张力变小,B.,M,对地面的压力变大,C.,绳子对滑轮的力变大,D.,M,所受的静摩擦力变,大,例,2,以,m,为研究对象，得到绳子张力,F,mg,.,以,M,为研究对象，分析受力，如图所示,.,由平衡条件得,地面对,M,的支持力,F,N,Mg,F,cos,，静摩擦力,F,f,F,sin,，,M,沿水平地板向左缓慢移动少许后,增大，由数学知识得到,F,N,变大，,F,f,变大,.,根据牛顿第三定律得知,M,对地面的压力也变大,.,由力的平行四边形定则知，绳子对滑轮的力变小，故选,B,、,D.,(,多选,),用轻绳,AO,、,BO,悬挂一个重物，,BO,水平，,O,为半圆形支架的圆心，悬点,A,和,B,在支架上,.,悬点,A,固定不动，将悬点,B,从图所示位置沿支架逐渐移动到,C,点的过程中，绳,OA,和绳,OB,上的拉力大小的变化情况,是,A.,绳,OA,上的拉力逐渐减小,B.,绳,OA,上的拉力先减小后增大,C.,绳,OB,上的拉力逐渐增大,D.,绳,OB,上的拉力先减小后,增大,例,3,将绳,AO,、绳,BO,的拉力合成，其合力与重物重力等大反向，逐渐改变绳,OB,拉力的方向，使,F,B,与竖直方向的夹角变小，得到多个平行四边形，如图所示，由图可知,F,A,逐渐减小，且方向不变，而,F,B,先减小后增大，且方向不断改变，当,F,B,与,F,A,垂直时，,F,B,最小，故,A,、,D,正确,.,(2022,陕西省咸阳彩虹学校高一阶段练习,),如图所示，倾角,37,的粗糙斜面固定在水平地面上，一质量,m,1 kg,的小滑块在斜面上恰好能匀速下滑,(,g,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,).,(1),求滑块与斜面之间的动摩擦因数,；,例,3,答案,0.75,根据平衡条件得,mg,sin,mg,cos,解得,0.75.,(2),若给小滑块施加一平行于斜面向上的推力,F,1,，小滑块能沿斜面匀速向上滑动，求推力,F,1,的大小,.,答案,12 N,根据平衡条件得,mg,sin,mg,cos,F,1,代入数据解得,F,1,12 N.,(3),将推力方向改为水平向右，要使小滑块仍沿斜面匀速上滑，求该情形中力,F,2,的大小,.,答案,34.3 N,推力方向改为水平向右，要使小滑块仍沿斜面匀速上滑，对小滑块受力分析如图所,示,垂直斜面方向,F,N,mg,cos,F,2,sin,平行斜面方向,mg,sin,F,f,F,2,cos,又,F,f,F,N,联立解得,F,2,34.3 N,.,如图所示，质量为,m,4 kg,的物体在水平恒力,F,26 N,的作用下静止于斜面上，斜面的倾角,37,，求：,(sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，,g,10,m/s,2,),(1),物体受到斜面的支持力大小,；,针对,训练,2,答案,47.6 N,对物体受力分析如图，正交分解各力有：,G,1,mg,sin,24 N,G,2,mg,cos,32 N,F,1,F,cos,20.8 N,F,2,F,sin,15.6 N,则斜面对物体的支持力大小：,F,N,G,2,F,2,47.6 N,(2),物体受到的摩擦力大小,.,答案,3.2 N,因为,G,1,F,1,，故物体受到的摩擦力方向沿斜面向上，,故摩擦力大小为：,F,f,G,1,F,1,3.2 N.,返回,。