4.2 共点力平衡条件的应用课件20张PPT

共点力平衡条件的应用
知识与能力
1.知道什么是共点力作用下物体的平衡状态
2.掌握共点力的平衡条件
过程与方法
2.培养全面分析问题的能力和推理能力
1.培养应用力的矢量合成法则平行四边形定则进行力的合成、力的分解的能力
教学目标
3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题
通过处理平衡问题培养学生养成具体问题具体分析的科学思维方式。
态度情感与价值观
1、共点力作用下物体的平衡状态。
2、共点力的平衡条件。
共点力的平衡条件
教学重难点
重点
难点
共点力作用下物体的平衡
一、平衡状态：
定义：一个物体在共点力的作用下，若保持静
止或匀速直线运动，则该物体处于平衡状态。
(1)静止：物体的______和_______都等
于零的状态．
速度
加速度
(2)匀速直线运动：物体的______不为零，
其________为零的状态．
速度
加速度
复习旧知
即：物体处于平衡状态，则加速度a一定等于0，所受合外力一定为零。
① 若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，则这两个力一定大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，即二力平衡．
② 若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．
（力的合成）
③思考：若物体在三个以上的力的作用下而处于平衡状态呢？有什么特点？
答：物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等方向相反．
二、平衡条件：
对物体受力分析，则物体所受合力为零，即F合=0
平衡问题的解题思路
例1：如图所示，重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙之间，细绳OB的一端固定于左墙B点，且OB沿水平方向，细绳OA挂于右墙的A点。
求：当细绳OA与竖直方向成θ角时，两细绳OA、OB的拉力FA、FB分别是多大?
解法一：根据力的合成
根据题意,选择电灯受力分析,它分别受到重力G，两细绳OA、OB的拉力FA、FB ，可画出其受力图，由于电灯处于平衡状态,则两细绳OA、OB的拉力FA、FB 的合力F与重力大小相等，方向相反，构成一对平衡力。
FA = G/CoSθ
FB = G/Cotθ
根据力的三角关系可得：
新课讲授：
解法二：根据力效果的分解
根据题意, 结点处受到电灯向下的拉力大小等于G，这个拉力产生了两个作用效果，方向如图所示,大小分别为F1，F2
T=G
F1
F2
F1=FA;F2=FB
FA
FB
由几何关系可得
F1=FA = G/CoSθ
F2=FB = G/Cotθ
解法三：正交分解
1、定义：把力按照两个选定的相互垂直的方向分解叫力的分解
2、步骤：
①选定研究对象，对研究对象进行受力分析
②建系
原点： （通常以力的作用点作为坐标原点）
坐标轴：（X、Y双轴------尽可能多的力落在坐标轴上）
③分解不在坐标轴上的力
④列方程
FX合=0
FY合=0
条件？？
平衡！！！
三、正交分解
X
y
0
y
x
o
G
F1
F2
F1X
F1Y
F2Y
F2X
问：F1和F1X,F1Y之间关系如何？是否同时受这三个力？
θ
G
f
FN
θ
试求f、FN大小
请用正交分解法做出例1
平衡问题的解题思路
例2：如图所示，重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙之间，细绳OB的一端固定于左墙B点，且OB沿水平方向，细绳OA挂于右墙的A点。
求：①当细绳OA与竖直方向成θ角时，两细绳OA、OB的拉力FA、FB分别是多大?
FA = G/CoSθ
FB = G/Cotθ
动态平衡的解题思路
何谓动态平衡？
物体在多个力作用下处于平衡状态，其中部分力发生变化，但物体始终处于受力平衡的状态。
例3：如图所示．挡板AB和竖直墙之间夹有小球，球的质量为m，则挡板与竖直墙壁之间的夹角θ缓慢增加至θ=90°时，AB板及墙对球压力如何变化？
关键字眼：缓慢、逐渐变化
思路一：试一下解析法是否可行
点评：可以通过正交分解写出各个力的表达式，借助表达式中θ的变化分析各个力变化的情况。
思路二：图解法
物体受三个力作用：重力G，垂直于墙的弹力N1和垂直于挡板的弹力N2的作用，当挡板与竖直墙壁之间的夹角θ缓慢增加时物体可以看做处于一系列的动态平衡状态．即任意两个力的合力一定始终与第三个力等大反向，且构成矢量三角形。
N1’’
重力大小方向均未发生变化（将其反向可看作另外两个力的合力），在整个变化过程中，可看作两个拉力的合力大小始终为G,方向始终竖直向上，且其中一个分力（N1）方向也始终不变，大小随着F2的变化而变化，则构成的动态的矢量三角形如图。
N1’
N2’
N2,,
整个变化过程中，由平衡条件知，两个弹力的合力N大小方向都不变(等于G)，与向下的重力等大反向．据此可知作出几组平行四边形，反映出N1、N2的变化情况，如上图所示．当θ逐渐增大时，N2与竖直方向的夹角逐渐减小，N2→N′2→N″2；当θ＝90°时，N2＝N＝G＝mg，所以N2逐渐减小，N1逐渐减小．
(1)解析法：进行受力分析后建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变量的变化确定应变参量的变化．
(2)图解法：进行受力分析后，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图(画在同一个图中)，然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的变化情况．
图解法适用条件：
质点在三个力作用下处于平衡状态，其中一个力恒定，一个力的方向不变，第三个力的大小和方向都变化的情况．具体做法是：合成两个变力，其合力与恒力等值反向．
　动态平衡问题的分析方法：
思考题：
如图示半径为ｒ，表面光滑的半球体被固定在水平地面上，跨过无摩擦的定滑轮，用一根轻绳下挂一个质量为ｍ的小球，将小球置于半球体光滑的表面上，并使定滑轮位于半球体的正上方，现用力Ｆ斜左向下拉绳的自由端，使小球沿光滑半球面缓慢向上滑动。在此过程中，半球体对小球的支持力ＦN 和绳子的拉力Ｆ的变此情况。
则小球沿光滑半球面缓慢向上滑动过程中，半球体对小球的支持力FN 不变，绳子的拉力F不断减小。
分析与解：
根据平衡的特点，由力的几何结构可知：
即
补充：三角形相似法
小结：
解这种题型首先对动态平衡的物体受力分析，确定三个力的特点；找出不变力，则另两个变力的合力就与该不变力构成一对平衡力，用力的合成分解法、图解法或力的矢量三角形与结构三角形相似法解决。
求解共点力体用下平衡问题的解题一般步骤：
1)确定研究对象(物体或结点)；
2)对研究对象进行受力分析，并画受力图；
3)分析判断研究对象是否处于平衡状态；
4)根据物体的受力和己知条件，运用共点力平衡条
件，选用适当方法计算求解。
当堂巩固
1. 如图所示，物体B的上表面水平，B上面载着物体A，当它们一起沿固定斜面C匀速下滑的过程中物体A受力是（ ）
A、只受重力
B、只受重力和支持力
C、有重力、支持力和摩擦力
D、有重力、支持力、摩擦力和斜面对它的弹力
A
B
C
B
2. 在力的合成中，下列关于两个分力(大小为定值)与它们的合力的关系的说法中，正确的是（ ）
A、合力一定大于每一个分力；
B、合力一定小于分力；
C、合力的方向一定与分力的方向相同；
D、两个分力的夹角在0°～180°变化时，夹角越大合力越小
D
3. 物体A、B、C叠放在水平桌面上，用水平力F拉B，使三者一起匀速向右运动，则（ ）
A、物体A对物体B有向左的摩擦力作用；
B、物体B对物体C有向右的摩擦力作用；
C、桌面对物体A有向左的摩擦力作用；
D、桌面和物体A之间没有摩擦力的作用
A
B
C
F
AC
谢谢