粤教版高中物理必修第一册第三章相互作用第六节共点力的平衡条件及其应用课件（26页PPT）

(共26张PPT)
第三章　相互作用
第六节　共点力的平衡条件及其应用
1.通过观察示例，认识什么是共点力.
2.知道物体的平衡状态，掌握共点力平衡的条件.
3.会用共点力的平衡条件分析生活生产中的实际问题，体会物理学知 识在实际应用中的价值.
学习任务一 共点力的平衡
教材新知梳理
同一点　
作用
线　
2. 作图时可以把力的作用点画到作用线的 .
3. 共点力的平衡
(1)平衡状态：物体处于 或者保持 运动的状态叫作平衡 状态.
(2)共点力的平衡：物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫作共点 力的平衡.
公共交点上　
静止　
匀速直线　
4平衡条件：为了使物体保持 状态，作用在物体上的力所必须满足的 条件，叫作共点力的平衡条件.
5. 二力平衡：物体在两个共点力作用下处于平衡状态，其平衡条件是这两个 力大小的 、方向 ，作用在同一直线上.
6. 物体在共点力作用下的平衡条件是所受合力为 .
平衡　
相等　
相反　
零　
关键核心突破
　　如图所示，人用手托着质量为m的苹果，沿水平方向以速度v匀速前进(苹 果与手始终相对静止)，苹果与手掌之间的动摩擦因数为μ.
(1)甲同学认为苹果受三个力的作用，分别是重力、支持力和摩擦力，这种说法对吗？
提示：(1)不对.
(2)乙同学认为苹果受重力和支持力，这种说法对吗？请给出理由.
(2)对.因苹果在水平方向做匀速运动，则其在重力和支持力的作用下处于平衡 状态.
1. 两种平衡情形
(1)物体在共点力作用下处于静止状态.
(2)物体在共点力作用下处于匀速直线运动状态.
2. 两种平衡条件的表达式
(1)F合＝0.
其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所 受的合力.
3. 由平衡条件得出的三个结论
4. 探究共点力的平衡条件
(1)实验器材：图板、白纸、图钉、细线、弹簧测力计三个、刻度尺、小 铁环等.
(2)实验过程
①将图板平放在桌面上，板面上用图钉固定好白纸，将平放在图板上的三个 弹簧测力计挂钩用细线系在小铁环上，如图甲所示.
②先固定好两个测力计，再沿某一方向拉着第三个测力计.当铁环平衡时，分 别记下测力计的示数F1、F2和F3，按各力的大小、方向作出力的图示.
③按平行四边形定则，合成F1和F2，作出合力F12，比较F12和F3，如图乙所 示，或合成F2、F3，作出合力F23，比较F23与F1……由此，找出三个力F1、 F2、F3的关系.
(3)实验结论：通过实验我们得到共点力平衡的条件是物体所受合力为零，即 F合＝0.
A
B. mg
B
　　　　A　　　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　　D
解析：电工在空中处于静止状态，受到自身重力及两绳拉力的共同作用，三 力平衡，三力构成一个封闭的矢量三角形，根据合力与分力关系可知：当合 力不变时，两等大分力夹角越小，则两分力就越小，结合选项图，可知选项 B中，两绳夹角为0°，所以绳所受拉力最小.故选B.
A. 垂直斜面向上 B. 水平向左
C. 沿斜面向下 D. 竖直向上
B
学习任务二 共点力平衡条件的应用
关键核心突破
1. 求解共点力平衡问题的常用方法
方法 内容 选用条件
分解法 物体受到三个力的作用而平衡时，将某一个力 按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所 分解的方向上满足平衡条件 物体受三力平衡
合成法 物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力 的合力必定跟第三个力等大、反向，可利用力 的平行四边形定则，根据正弦定理、余弦定理 或相似三角形等数学知识求解 物体受三力平衡
方法 内容 选用条件
正交分
解法 物体在三个或三个 以上共点力作用下 的平衡
2. 求解平衡问题的一般步骤
共点力作用下的物体的平衡问题，涉及的都是力的问题，解决此类平衡问题 的步骤如下.
(1)依据问题的需要选取适当的研究对象.研究对象的选取可以是系统整体， 也可以是系统中隔离出的单个物体；
(2)分析研究对象(整体或单个物体)的运动状态，判断它是否处于平衡状态， 是静止还是匀速直线运动状态；
(3)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图；
(4)分辨题目所属的类型，选择合适的解法；
(5)依据共点力的平衡条件，列出力的平衡方程；
(6)求解问题并进行讨论.
【典例2】　在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图 所示.仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球.无风时，金属丝竖直下垂； 当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大，偏 角越大.通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力.那么风力大小F跟金 属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢？
解析：选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示.金属球处 于平衡状态，这三个力的合力为零.可用以下三种方法求解.
　
方法一：力的合成法
如图乙所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可 得F＝mgtan θ.
方法二：效果分解法
重力有两个作用效果：使金属球
抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，
所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtan θ.
方法三：正交分解法
以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如 图丁所示.水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝ FTsin θ－F＝0，Fy合＝FTcos θ－mg＝0，解得F＝mgtan θ.
答案：F＝mgtan θ
［跟踪练习］
A. 40∶30∶24 B. 4∶3∶5
C. 3∶4∶5 D. 因CD绳长未知，故无法确定
C
4. (正交分解法)如图所示，质量为m的物体在与竖直方向成θ角的推力F作 用下，沿竖直墙壁向上匀速运动.若物体与墙面间的动摩擦因数为μ，试 求F的大小.
解析图
A. 物体的速度在某一时刻等于零，就一定处于平衡状态
B. 物体相对另一物体保持静止时，一定处于平衡状态
C. 物体所受合力为零，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
C
A. Fsin α B. Fcos α
B
解析：割草机沿水平方向做匀速直线运动，四个力的合力为零，受力如图， 则有f＝Fcos α.
A. 等于零
D. 大小为mg，方向沿斜面向上
A
4. 科技的发展正在不断地改变着我们的生活，图甲是一款放在水平桌面上的 手机支架，其表面采用了纳米微吸材料，用手触碰无粘感，接触到平整光滑 的硬性物体时，会牢牢吸附在物体上.图乙是手机静止吸附在该手机支架上的 侧视图，若手机的重力为G，吸附着手机的支架表面与水平方向的夹角为θ.
请回答下列问题：
(1)手机受到的支持力大小为Gcos θ，对吗？请说明理由.
提示：(1)不对.手机处于静止状态，受力平衡，根据平衡条件可知，在垂直支架方向有FN＝Gcos θ＋F吸，故FN大于Gcos θ.
(2)纳米材料对手机的作用力多大，方向如何？
(2)根据平衡条件，纳米材料对手机的作用力大小等于重力，方向与重力方向 相反，竖直向上.
答案：见解析