物理人教版（2019）必修第一册3.5共点力的平衡（共31张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第一册3.5共点力的平衡（共31张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-11-11 10:05:35 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
3.5. 共点力的平衡
3.5. 共点力的平衡
学习目标：
1、物理观念：
理解共点力概念，知道共点力平衡的条件。
2、科学思维：
能用共点力平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。
图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。
根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？
你是根据什么来划分的？
思考与讨论：
共点力
共点力
不是共点力
不是共点力
平行力
平行力
复习提问：什么是共点力？
共点力：几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力 .
阅读教材76页“共点力平衡的条件”部分回答下列问题：
问题1：什么是平衡状态？请举例说明。
问题2：物体处于平衡状态加速度是多少？
活动一：共点力平衡的条件
问题的提出
问题1：什么是平衡状态？请举例说明。
1.平衡状态：如果一个物体在力的作用下，保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态．
静止
匀速直线运动
静止
匀速
问题2：物体处于平衡状态加速度是多少？
a= 。
0
思考：
若物体“缓慢移动”物体是否处于平衡状态？
“缓慢移动”说明物体处于平衡状态
活动一：共点力平衡的条件
问题的提出
中国队跳水运动员到达最高点时速度为零是平衡状态吗？
a≠0
不静止
处于非平衡状态
活动一：共点力平衡的条件
质疑
解释
活动一：共点力平衡的条件
mg
FN
两个力等大、反向，共线。
合力为零。
1、二力平衡条件：
F合=0
科学思维
2、三力平衡条件：
G
T
FN
F合
活动一：共点力平衡的条件
F合=0
根据平行四边形定则，求任意两个力的合力，它与第三个力平衡；最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即可得三个力的合力为0。
科学推理
如果物体受到四个共点力平衡，我们可以两个两个的合成，最终合力为0。
mg
FN
F牵
Ff
如果物体受到N个力的作用平衡，我们可以根据平行四边形定则，任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，最终把多力平衡问题转化为二力平衡问题。即物体所受的合力为0。
F6
F
活动一：共点力平衡的条件
3、四力平衡条件：
4、多力平衡条件：
F合=0
F合=0
科学推理
1.条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。
2.公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。
3.由平衡条件得出的三个结论：
沿任意方向物体的合力均为零。
4.分析思路：
二力
三力
多力
转化
转化
活动一：共点力平衡的条件
科学思维
课堂练习
如图所示，2004年11月9日在广东珠海航展上我国一架歼击机正沿直线朝斜向下方向匀速运动。用G表示歼击机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中歼击机受力情况的是( )
A. B.
C. D.
B
【例题】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？
模型构建
G
Ff
A
B
C
FN
受力分析
活动二：共点力平衡条件的应用
真实情境
模型建构
以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示，
FN
G
G’
Ff
A
B
C
θ
θ
Ff＝μFN
解得 tanθ =μ
由几何关系可得：tanθ
可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m
G
Ff
FN
方法一：合成法
活动二：共点力平衡条件的应用
F=G
科学思维
G
Ff
A
B
C
FN
解：
x
y
Gx
Gy
Ff＝μFN
由以上各式得：tanθ =μ
由几何关系可得：tanθ
可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m
θ
活动二：共点力平衡条件的应用
方法二：正交分解法
沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，
把重力G沿两个坐标轴方向分解为Gx和Gy。
以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图：
x轴：
y轴：
科学思维
合成法：把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。
正交分解法：把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。
两种方法的特点：
活动二：共点力平衡条件的应用
科学思维
应用共点力平衡条件解决问题的一般思路
活动二：共点力平衡条件的应用
析
确定
研究对象
运动（平衡a=0）
受力分析（F合=0）
画出受力分析图
列出方程F合=0
或 Fx=0
Fy=0
求解 分析 讨论
分解
力的合成
分
科学思维
【练习】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？（请用两种方法求解）
活动二：共点力平衡条件的应用
F1
F2
F3
F3 G
=
模型建构
由图可知，
2 ＝ 4 ，则2 ＝
解：4 为1 和2 的合力，则4 与3 平衡，
即：4 ＝ 3 ＝
方法一：合成法
活动二：共点力平衡条件的应用
科学思维
F2 － F1x＝0
F1y － F3＝0
即F2 － F1 sinθ ＝0 （1）
F1 cosθ － G＝0 （2）
由（1）（2）式解得F1=
解：以O为原点建立直角坐标系。方向为轴正方向，向上为轴正方向。在两坐标轴方向的分矢量分别为和。因、两方向的合力都等于0，可列方程
活动二：共点力平衡条件的应用
方法二：正交分解法
科学思维
活动二：共点力平衡条件的应用
F1
F2
F3
思考与讨论：
F1和F2分别是悬绳AO和水平绳BO所受的拉力吗？
质疑
解释
练习与应用
（第1—5题）
1.如图3.5-5，物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这四个力的合力的大小和方向。
2.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为 B（图 3.5-6）。足球的质量为 m，悬绳与墙壁的夹角为 α，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。
练习与应用
3. 如图3.5-7，物体所受重力为40 N，用 细绳OC悬于O点，绳OC所能承受的最大拉力 为50 N。现用细绳AB绑住绳OC的A点，再用 缓慢增大的水平力牵引A点，当OA段刚被拉断 时，绳AB的拉力为多少？
练习与应用
4.一个质量为500 kg的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，沿倾角为30°的斜面匀速上滑（图3.5-8）。已知箱子与斜面间的动摩擦因数为0.3，拉力F是多少？
练习与应用
5.将一个质量为4 kg的铅球放在倾角为 45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于 静止状态（图3.5-9）。不考虑铅球受到的摩擦 力，铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？
练习与应用
如果悬点A向右移动，BO仍保持水平，重物仍然静止悬挂，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力将分别如何变化？
F1
F3
F2
解析法
活动三：动态平衡问题
夹角θ 减小，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力都减小。
F1最小值为G
F2最小值为0
图解法
活动三：动态平衡问题
mg
FT
FN
活动三：动态平衡问题
【练习】如图所示，轻质不可伸长的晾衣两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，挂衣服的衣架挂钩是光滑的。挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（ ）
A．绳的右端上移到，绳子拉力变大
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移
B
活动三：动态平衡问题
mg
F
F
设MN间距为d，绳长为L
A．绳的右端上移到，绳子拉力变大
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移
活动三：动态平衡问题
3.5. 共点力的平衡
3.5. 共点力的平衡
学习目标：
1、物理观念：
理解共点力概念，知道共点力平衡的条件。
2、科学思维：
能用共点力平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。
图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。
根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？
你是根据什么来划分的？
思考与讨论：
共点力
共点力
不是共点力
不是共点力
平行力
平行力
复习提问：什么是共点力？
共点力：几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力 .
阅读教材76页“共点力平衡的条件”部分回答下列问题：
问题1：什么是平衡状态？请举例说明。
问题2：物体处于平衡状态加速度是多少？
活动一：共点力平衡的条件
问题的提出
问题1：什么是平衡状态？请举例说明。
1.平衡状态：如果一个物体在力的作用下，保持 或 状态，我们就说这个物体处于平衡状态．
静止
匀速直线运动
静止
匀速
问题2：物体处于平衡状态加速度是多少？
a= 。
0
思考：
若物体“缓慢移动”物体是否处于平衡状态？
“缓慢移动”说明物体处于平衡状态
活动一：共点力平衡的条件
问题的提出
中国队跳水运动员到达最高点时速度为零是平衡状态吗？
a≠0
不静止
处于非平衡状态
活动一：共点力平衡的条件
质疑
解释
活动一：共点力平衡的条件
mg
FN
两个力等大、反向，共线。
合力为零。
1、二力平衡条件：
F合=0
科学思维
2、三力平衡条件：
G
T
FN
F合
活动一：共点力平衡的条件
F合=0
根据平行四边形定则，求任意两个力的合力，它与第三个力平衡；最终把三力平衡问题转化为二力平衡问题。即可得三个力的合力为0。
科学推理
如果物体受到四个共点力平衡，我们可以两个两个的合成，最终合力为0。
mg
FN
F牵
Ff
如果物体受到N个力的作用平衡，我们可以根据平行四边形定则，任意一个力与其余各力的合力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，最终把多力平衡问题转化为二力平衡问题。即物体所受的合力为0。
F6
F
活动一：共点力平衡的条件
3、四力平衡条件：
4、多力平衡条件：
F合=0
F合=0
科学推理
1.条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。
2.公式：F合＝0，或Fx合=0和Fy合＝0。
3.由平衡条件得出的三个结论：
沿任意方向物体的合力均为零。
4.分析思路：
二力
三力
多力
转化
转化
活动一：共点力平衡的条件
科学思维
课堂练习
如图所示，2004年11月9日在广东珠海航展上我国一架歼击机正沿直线朝斜向下方向匀速运动。用G表示歼击机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中歼击机受力情况的是( )
A. B.
C. D.
B
【例题】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？
模型构建
G
Ff
A
B
C
FN
受力分析
活动二：共点力平衡条件的应用
真实情境
模型建构
以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图所示，
FN
G
G’
Ff
A
B
C
θ
θ
Ff＝μFN
解得 tanθ =μ
由几何关系可得：tanθ
可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m
G
Ff
FN
方法一：合成法
活动二：共点力平衡条件的应用
F=G
科学思维
G
Ff
A
B
C
FN
解：
x
y
Gx
Gy
Ff＝μFN
由以上各式得：tanθ =μ
由几何关系可得：tanθ
可得：h=μ·AC=0.4×6m=2.4m
θ
活动二：共点力平衡条件的应用
方法二：正交分解法
沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，
把重力G沿两个坐标轴方向分解为Gx和Gy。
以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，受力分析如图：
x轴：
y轴：
科学思维
合成法：把物体所受的力合成为两个力，则这两个力大小相等、方向相反，并且在同一条直线上。
正交分解法：把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。
两种方法的特点：
活动二：共点力平衡条件的应用
科学思维
应用共点力平衡条件解决问题的一般思路
活动二：共点力平衡条件的应用
析
确定
研究对象
运动（平衡a=0）
受力分析（F合=0）
画出受力分析图
列出方程F合=0
或 Fx=0
Fy=0
求解 分析 讨论
分解
力的合成
分
科学思维
【练习】生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？（请用两种方法求解）
活动二：共点力平衡条件的应用
F1
F2
F3
F3 G
=
模型建构
由图可知，
2 ＝ 4 ，则2 ＝
解：4 为1 和2 的合力，则4 与3 平衡，
即：4 ＝ 3 ＝
方法一：合成法
活动二：共点力平衡条件的应用
科学思维
F2 － F1x＝0
F1y － F3＝0
即F2 － F1 sinθ ＝0 （1）
F1 cosθ － G＝0 （2）
由（1）（2）式解得F1=
解：以O为原点建立直角坐标系。方向为轴正方向，向上为轴正方向。在两坐标轴方向的分矢量分别为和。因、两方向的合力都等于0，可列方程
活动二：共点力平衡条件的应用
方法二：正交分解法
科学思维
活动二：共点力平衡条件的应用
F1
F2
F3
思考与讨论：
F1和F2分别是悬绳AO和水平绳BO所受的拉力吗？
质疑
解释
练习与应用
（第1—5题）
1.如图3.5-5，物体在五个共点力的作用下保持平衡。如果撤去力F1，而保持其余四个力不变，请在图上画出这四个力的合力的大小和方向。
2.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为 B（图 3.5-6）。足球的质量为 m，悬绳与墙壁的夹角为 α，网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。
练习与应用
3. 如图3.5-7，物体所受重力为40 N，用 细绳OC悬于O点，绳OC所能承受的最大拉力 为50 N。现用细绳AB绑住绳OC的A点，再用 缓慢增大的水平力牵引A点，当OA段刚被拉断 时，绳AB的拉力为多少？
练习与应用
4.一个质量为500 kg的箱子，在平行于斜面的拉力F作用下，沿倾角为30°的斜面匀速上滑（图3.5-8）。已知箱子与斜面间的动摩擦因数为0.3，拉力F是多少？
练习与应用
5.将一个质量为4 kg的铅球放在倾角为 45°的斜面上，并用竖直挡板挡住，铅球处于 静止状态（图3.5-9）。不考虑铅球受到的摩擦 力，铅球对挡板的压力和对斜面的压力分别是多少？
练习与应用
如果悬点A向右移动，BO仍保持水平，重物仍然静止悬挂，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力将分别如何变化？
F1
F3
F2
解析法
活动三：动态平衡问题
夹角θ 减小，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力都减小。
F1最小值为G
F2最小值为0
图解法
活动三：动态平衡问题
mg
FT
FN
活动三：动态平衡问题
【练习】如图所示，轻质不可伸长的晾衣两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，挂衣服的衣架挂钩是光滑的。挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是（ ）
A．绳的右端上移到，绳子拉力变大
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移
B
活动三：动态平衡问题
mg
F
F
设MN间距为d，绳长为L
A．绳的右端上移到，绳子拉力变大
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣架悬挂点右移
活动三：动态平衡问题