粤教版必修1 第三章 研究物体间的相互作用 第五节 共点力的平衡条件：18张PPT

(共18张PPT)
第五节
共点力的平衡条件
平衡的艺术
九州航道桥是港珠澳大桥中的一段，是一座双塔单索面钢混组合梁5跨连续斜拉桥，共64根斜拉索；桥跨以768米布置；主梁为倒梯形，带悬臂整体单箱三室截面，梁顶宽39.1米，底宽22.8米，梁高3.575米，顶板悬臂长米，标准梁段长16米，塔上索距9.63米，大桥设通航孔两个，通航等级为5000吨。
提出问题：中国建筑史上里程最长的跨海通道港珠澳大桥中的九州航道桥，若此段桥左右对称的两根主缆之间的夹角为120度，若整个桥面和主缆的4.8万吨质量都悬在这两根主缆上，则每根主缆的张力是多大？
作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。
一.共点力
G
F2
F1
F
f
N
G
为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。
在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所有力的作用点都可以画在受力物体的重心上。
——物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。
二.平衡状态
思考：被竖直抛起至最高点的网球处在平衡状态吗？
1．二力平衡条件：
二力平衡条件：两力大小相等、方向相反，而且作用在同一物体、同一直线上.即F合=0
三.共点力作用下物体的平衡条件
情景1：用一根很轻的不可伸长的细线将小钢球悬挂于铁架台上，并保持静止。
（1）画小
球的受力示意图。
（2）两个力的大小、方向有什么关系？
情景2：如果用一个水平拉力使小球偏离原来位置一个角度，并再次达到静止状态，
（1）小球共受哪些力的作用？
（2）这三个力的方向不在同一直线上，猜想它们的合力多大？
三力平衡条件
：
〔实验探究〕
1.器材：钩码若干，滑轮，细线三根，
木板，画有同心圆的纸片，图钉
（1）在三根绳子上分别挂上不同数量的钩码，使结点O在三个力的作用下处在平衡状态，将画有同心圆的纸片置于木板上，移动纸片，使得同心圆的圆心与结点O
重合。
2.原理
（2）记下悬挂在三根绳子上钩码的数量、它们与纸片边缘的交点分别为A、B、C
（3）取下纸片，用直尺连接OA、OB、
OC,根据结点O受到的力，用力的图示法画出F1、
F2
和
F3
三.共点力作用下物体的平衡条件
方案1：竖直面
F23
F13
F23=F1
F12=F3
F13=F2
3.探究结果：
（1）在三根绳子上分别钩上三个弹簧秤（三根细绳和弹簧秤与纸面平行），使结点O在三个力的作用下处在平衡状态。
（2）记下O点的位置，三根细绳的方向（在三根细绳分别找三个点A
B
C）及对应的弹簧秤读数。
（3）分别沿OA
，
OB
，
OC方向沿力的图示做出三根绳子的拉力F1
F2
F3,作出任意两个力的合力与第三个力进行比较。
注意：实验过程中白纸千万不能动。
方案2（学生分组）
器材：弹簧秤三只，细线三根，木板、白纸、图钉等，
在水平面内完成；
?
共点力作用下物体的平衡条件是：
物体所受的合外力力为零
结论：
（1）共点的三力平衡时，其中任意两个力的合力
与第三个力等大反向。
（2）物体受n个力处于平衡状态时，其中n－1个
的合力一定与剩下的那个力等大反向。
解决问题：中国建筑史上里程最长的跨海通道港珠澳大桥中的九州航道桥，若此段桥两根主缆之间的夹角为120度，若整个桥面和主缆的4.8万吨质量都悬在这两根主缆上，则每根主缆的张力是多大？
拓展：如果主缆绳是分别四根、六根，这些力之间满足什么关系？如何计算每根主缆的张力？
实际情境:如图所示,甲乙两人分别站在三楼和倾斜的山坡上，通过轻绳拉起重为G的货物悬停在空中。已知绳a与竖直方向的夹角θ=30°，绳b水平。
四.应用平衡条件解决实际问题
提炼物理模型
①求绳b对物体的拉力分别是多大?
例题:如图所示,甲乙两人分别站在三楼和倾斜的山坡上，通过轻绳拉起重为G的货物悬停在空中.已知绳a与竖直方向的夹角θ=30°，绳b水平。
①求绳b对物体的拉力分别是多大?
（合成法）
②若保证货物静止的位置和绳a的方向不变，乙沿着斜坡缓慢上行至绳b与水平方向的夹角φ=45°，求此时绳b的拉力多大？（正交分解法）
Fb
θ
φ
x
y
Ff
θ
γ
x
y
Fb
拓展:如图所示,甲乙两人分别站在三楼和倾角γ=30°斜地上，通过轻绳拉起重为G的货物悬停在空中.已知绳a与竖直方向的夹角θ=30°，绳b水平。
③已知乙重为2G,当绳b水平时求乙对斜面的摩擦力。
四.应用平衡条件解决实际问题
例题：在图3中，如果小球重3N,光滑斜面的倾角为300，求斜面及竖直挡板对小球的作用力。
四.应用平衡条件解决实际问题
课堂小结
1.共点力、平衡状态
2.共点力的平衡条件
3.解决平衡平衡问题的方法:合成法
正交分解法
4.解决共点力平衡问题的一般步骤