4.1 共点力作用下物体的平衡(共26张PPT)

(共26张PPT)
第一节　共点力作用下物体的平衡
第一节
核心要点突破
课堂互动讲练
课前自主学案
课标定位
课标定位：
应用：利用共点力的平衡条件解题．
理解：共点力作用下物体的平衡条件．
认识：1. 平衡状态．
2．力的平衡．
课前自主学案
一、共点力作用下物体的平衡状态
1．平衡状态：物体在共点力的作用下，保持________或做________________的状态．
2．举例：光滑水平面上匀速滑动的物块；沿斜面匀速下滑的木箱；天花板上悬挂的吊灯等．
静止
匀速直线运动
二、共点力作用下物体的平衡条件
1．力的平衡：作用在物体上的几个力的合力_________．
2．平衡条件：F合＝0或Fx合＝0，Fy合＝0.
为零
核心要点突破
(3)物体受N个共点力作用处于平衡状态时，其中任意一个力与剩余(N－1)个力的合力一定等大反向．
(4)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零．
特别提醒：(1)平衡状态是指加速度为零的状态(即物体所受合外力为零)，而不是速度为零的状态．
(2)在力学中，当物体缓慢移动时，往往认为物体处于平衡状态．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是
(　　)
A．静止　　　　　　　　
B．匀速直线运动
C．速度为零
D．各共点力的合力为零
答案：D
二、解决共点力平衡问题的基本方法
1．力的合成法
物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则，将三个力放到一个三角形中，然后根据有关几何知识求解，一般用到正弦定理、余弦定理或相似三角形等知识．
2．力的分解法
物体受三个力作用而平衡时，可将任意一个力沿着其他两个力的反方向分解，则物体相当于受到两对平衡力的作用，同样可将三个力放到一个三角形中求解．合成法或分解法的实质都是等效替代，即通过两个力的等效合成或某个力的两个等效分力建立已知力与被求力之间的联系，为利用平衡条件解问题做好铺垫．
特别提醒：(1)物体受三个力作用而平衡时，以上方法都可应用，具体方法应视解决问题方便而定．
(2)利用正交分解法时，坐标轴的选择原则是尽量使落在x、y轴上的力最多，被分解的力尽可能是已知力．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.物体在五个共点力的作用下保持平衡，如果撤去力F1，而保持其他四个力不变，那么这四个力的合力大小为________，方向为________．
答案：F1　与F1方向相反
课堂互动讲练
平衡状态问题
物体在共点力作用下，下列说法正确的是
(　　)
A．物体的速度在某一时刻等于零时，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．物体所受合外力为零时，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
例1
【精讲精析】　平衡状态的运动学特征是a＝0，物体的速度在某一时刻为零，加速度可能不为零，A错；物体相对另一物体静止，相对地面不一定静止，故不一定处于平衡状态，B错；物体所受合外力为零，加速度为零，一定处于平衡状态，C对；物体做匀加速运动，所受合外力不为零，不处于平衡状态，D错．
【答案】　C
【方法总结】　(1)在共点力作用下，物体处于平衡状态的运动学特征是a＝0.动力学特征是：合外力为零．
(2)静止和速度为零不是一回事，物体保持静止状态说明v＝0、a＝0同时成立，若有v＝0，a≠0，如自由下落开始时刻的物体，它此时的速度v＝0，但不能保持静止状态．
变式训练1　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：AC
共点力的平衡问题
如图4－1－1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N，OP与水平方向的夹角为θ.下列关系正确的是
(　　)
例2
图4－1－1
图4－1－2
【答案】　A
【方法总结】　求解共点力平衡问题的关键是：对研究对象受力分析并画出受力图，然后应用共点力平衡条件列方程求解即可．
变式训练2　(2011年高考广东理综卷)如图4－1－3所示的水平面上，橡皮绳一端固定，另一端连接两根弹簧，连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止．下列判断正确的是(　　)
图4－1－3
A．F1>F2>F3
B．F3>F1>F2
C．F2>F3>F1
D．F3>F2>F1
解析：选B.P点受力如图所示：
由几何知识得F3>F1>F2，所以B正确，A、C、D错误．