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：19张PPT

(共19张PPT)
共点力的平衡条件
粤教版物理必修一第三章第五节
生活中常见的平衡现象
叠石头的最高境界
视频：山羊在钢带上玩平衡
一、平衡状态
——物体处于静止或者匀速直线运动的状态叫做平衡状态。
N
G
静止在桌面上的木块
F
f
N
G
匀速行驶的汽车
G
N
f
静止在斜面上的木块
两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
二力平衡
一对平衡力
FN
G
G
F
那三个力或三个力以上又是如何呢？
二力平衡条件：
实验器材：方木板、、细绳、刻度尺、三角板、弹簧秤三个、铅笔、图钉等
实验目的：物体在三个共点作用下平衡时，根据平行四边行定则将其中的两个力合成，探究合力与第三个力是否等大反向。
实验原理图：
二、实验探究共点力平衡的条件
实验探究时要注意的几个问题：
用图钉将白纸固定在木板上
弹簧秤拉力方向要与弹簧伸长方向一致
结点尽可能在白纸的中央，以便于作图
由结点、三个细绳套端点确定三个力的方向时，视线要与木板垂直
作图时要用同一标度，标度大小要合适
F23
F13
F23=F1
F12=F3
F13=F2
探究结果：
实验结论:
1、三个共点力的平衡条件：
三个共点力合力为零。
其中任意一个力与其它两个力的合力大小相等、方向相反，作用在同一直线上。
思考：
物体受到四个共点力，
其平衡条件是什么？
判断下列说法的正误.
(1)当物体的速度为零时，物体一定处于平衡状态.(
)
(2)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态.(
)
(3)物体所受合力为零时（即加速度为零），就一定处于平衡状态.(
)
即学即用
×
×
√
可用平行四边形定则多次求合力，也可以用正交分解法验证：
物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零
倾角为θ的斜面固定在地面上，质量为m的物块静止在斜面上．求：
（1）斜面对物块支持力的大小；（2）物块所受静摩擦力的大小．
一、明确研究对象：研究__________
二、受力分析（按顺序：重力→已知力→弹力→摩擦力→
……）
三、合成法（任意两个力的合力和第三个力等大反向，作出平行四边形）
四、运用三角函数等数学知识求解
θ
mg
N
f
N
f
θ
mg
θ
N
f
f
N
mg
θ
θ
mg
物块
例题1
倾角为θ的斜面固定在地面上，质量为m的物块静止在斜面上．求：
（1）斜面对物块支持力的大小；（2）物块所受静摩擦力的大小．
一、明确研究对象：研究__________
二、受力分析（按顺序：重力→已知力→弹力→摩擦力→
……）
三、正交分解法（建立正交坐标系，把不在x、y轴上的力分解到x、y轴上）
四、分别列x、y方向的平衡方程求解
物块
例题1
θ
mg
N
f
x
y
θ
mg
N
f
x
y
θ
mgcosθ
mgsinθ
习题1、质量为m的光滑球静止在倾角为θ的斜面和挡板之间，求斜面和挡板分别对小球的弹力．
习题1
θ
θ
θ
θ
合成法
正交分解法
合成法
正交分解法
巩固训练1　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1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.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？
图1
1、研究对象：金属球
3、选方法：合成法或者正交分解法
2、受力分析
4、求解：三角形知识求解或列方程组求解
参考答案
F＝mgtan
θ.
巩固训练2　如图3所示，物体的质量m＝4.4
kg，用与竖直方向成θ＝37°的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直向上做匀速直线运动.物体与墙壁间的动摩擦因数μ＝0.5，取重力加速度g＝10
N/kg，求推力F的大小.(sin
37°＝0.6，cos
37°＝0.8)
图3
解析　若物体向上做匀速直线运动，则受力如图甲所示.
Fcos
θ＝mg＋Ff
Fsin
θ＝FN
Ff＝μFN
变式：
若物体向下做匀速直线运动，受力如图乙所示.
Fcos
θ＋Ff′＝mg
Fsin
θ＝FN′
Ff′＝μFN′
课堂小结：解决共点力平衡问题的基本步骤：
选取研究对象
对研究对象进行受力分析
建立适当的坐标，对力进行合成或分解
根据平衡条件列方程求解
作业：课本P69页练习第1、3、4题