2022版新教材高中物理4.3共點力的平衡課件魯科版必修1

第3節(jié)共點力的平衡一、物體的平衡狀態(tài)1.以下物體處于平衡狀態(tài)的是___________

①物體m置于木板上，緩緩抬高木板的過程中，物體相對于木板一直靜止①②③②靜止在斜面上的木塊③做勻速直線運動的汽車2.平衡狀態(tài)：物體_____或做_____________時所處的狀態(tài)。靜止勻速直線運動二、共點力的平衡條件1.要使物體保持平衡狀態(tài)必須滿足_________，即__________，__________。

2.(1)物體受兩個力時，這兩個力的關系是___________(選填“大小相等〞或“等大反向〞)，即合力為零。

F合=0Fx合=0Fy合=0等大反向(2)物體受三個力時，這三個力中的任意兩個力的合力與第三個力_____________(選填“大小相等〞或“等大反向〞)，即合力為_______。

等大反向零一共點力的平衡條件1.兩種平衡情形：(1)物體在共點力的作用下處于靜止狀態(tài)。(2)物體在共點力的作用下處于勻速直線運動狀態(tài)。2.兩種平衡條件的表達式：(1)F合=0。(2)Fx合=0且Fy合=0，其中Fx合與Fy合分別是將所受的力進展正交分解后，物體在x軸和y軸方向上所受的合力。3.共點力的平衡條件得出的三個結(jié)論：(1)二力作用：二力等大，反向，是一對平衡力。(2)三力作用：任兩力的合力與第三個力等大、反向。(3)n力作用：任一個力與其他所有力的合力等大、反向。【思考·討論】假設火車處于平衡狀態(tài)，火車處于什么運動狀態(tài)？ (物理觀念)提示：火車所受合力為零，可能處于靜止狀態(tài)，也可能處于勻速直線運動狀態(tài)。【典例示范】如下圖，小球的重力為12N，繩子OA與水平方向的角度為37°，OB水平。 世紀金榜導學號(1)求繩子OA受到的拉力。(2)求繩子OB受到的拉力?！窘馕觥坑深}知，系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，以結(jié)點O為研究對象，將繩子OC對結(jié)點的拉力進展分解，作出力的分解圖，由幾何知識求出OA繩和OB繩的拉力。以結(jié)點O為研究對象，分析受力情況，OC繩對O點的拉力大小等于重力G，即FOC=G按照效果將OC繩的拉力進展分解，如圖，由幾何關系得：FOA==20NFOB=Gcot37°=12×N=16N答案：(1)20N

(2)16N【素養(yǎng)訓練】1.物體在斜面上勻速下滑，如下圖的四個受力示意圖中正確的選項是 ()【解析】選B。由于物體在斜面上勻速下滑，故物體受到重力、支持力、摩擦力三個力的作用，摩擦力與相對運動方向相反，支持力垂直于斜面向上，故物體受力示意圖如圖，故B正確，A、C、D錯誤，應選B。2.〔2021·全國卷Ⅱ〕物塊在輕繩的拉動下沿傾角為30°的固定斜面向上勻速運動，輕繩與斜面平行。已知物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度取10m/s2。假設輕繩能承受的最大張力為1500N，那么物塊的質(zhì)量最大為〔〕A.150kg B.100kgC.200kg D.200kg【解析】選A。對物塊受力分析如下圖，由平衡條件得，沿斜面方向F-mgsin30°-Ff=0，沿垂直斜面方向FN-mgcos30°=0，又Ff=μFN,聯(lián)立方程解得m=150kg。故A正確，B、C、D錯誤。【補償訓練】1.如下圖，三條輕繩結(jié)于O點，系在豎直墻上的OA繩與墻成30°角，一輕彈簧測力計水平拉動輕繩，彈簧測力計讀數(shù)為3N，求OA繩的拉力和重物的質(zhì)量。(g取10m/s2)【解析】對O點受力分析如下圖，水平繩拉力F與OA繩拉力FOA的合力與重力大小相等，方向相反

OA繩的拉力FOA==6N重物重力G=N重物的質(zhì)量m=答案：6N

kg2.如下圖，某裝卸工人推著質(zhì)量為m的木箱在水平地面上勻速運動，木箱與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，該工人推力與水平面間夾角為α，求工人推力的大小。(重力加速度為g)【解析】以木箱為研究對象，對其進展受力分析，如下圖，建立平面直角坐標系，且將F進展正交分解，在水平方向和豎直方向由平衡條件列方程如下：

由②③得f=μ(mg+Fsinα)，代入①，所以答案：

二共點力作用下物體平衡問題的求解方法方法應用規(guī)律適用類型合成法平行四邊形定則三力平衡，且有兩個力垂直，合力與第三個力大小相等，方向相反圖解法平行四邊形定則動態(tài)平衡問題，適用于定性分析的問題方法應用規(guī)律適用類型正交分解法平行四邊形定則多力且方向已知，建立坐標系，利用Fx=0，F(xiàn)y=0求解相似三角形法平行四邊形定則非直角三角形中邊長與力成比例關系的題目

【思考·討論】在光滑墻壁上用網(wǎng)兜把足球掛在A點，足球與墻壁的接觸點為B。足球的質(zhì)量為m，懸繩與墻壁的夾角為α，網(wǎng)兜質(zhì)量不計，重力加速度為g，如何求出懸繩對足球的拉力大?。?/p>

(物理觀念)提示：作出足球的受力示意圖，運用解析法得懸繩對球的拉力F=【典例示范】如下圖，一輕質(zhì)三角形框架B處懸掛一定滑輪(質(zhì)量可忽略不計)。一體重為500N的人通過跨定滑輪的輕繩勻速提起一重為300N的物體。 世紀金榜導學號(1)此時地面對人的支持力是多大？(2)斜桿BC、橫桿AB所受的力各是多大？【解析】(1)人通過一個定滑輪拉動重物，人給重物300N的力，物體間力的作用是相互的，所以重物對人的豎直向上的拉力也是300N，人拉重物時，人處于靜止狀態(tài)，人受到豎直向下的重力G人、豎直向上的支持力F支、豎直向上的拉力FT作用，這三個力是平衡力，所以，G人=FT+F支，所以F支=G人-FT=500N-300N=200N；(2)B點受到繩向下的拉力F=2FT=600N，依據(jù)作用效果進展分解如下圖：那么由圖解得：FBC==400N，F(xiàn)AB=Ftan30°=200N。答案：(1)200N

(2)400N

200N【規(guī)律方法】求解共點力平衡的一般步驟(1)選取研究對象。(2)將研究對象隔離出來，分析物體的受力情況并畫受力示意圖。(3)根據(jù)物體的受力特點選取適當?shù)姆椒ǎ话悴捎谜环纸夥ā?4)列方程求解，并檢查答案是否完整、合理?！舅仞B(yǎng)訓練】1.如下圖，輕繩AB的A端連接在墻上，B端連接在輕桿上，輕桿BC的C端用鉸鏈連接在墻上，B端掛一重為G=100N的物體。AB=2.7m，AC=1.8m，BC=3.6m，那么輕繩AB和輕桿BC上的力各是 ()A.200N，150NB.150N，200NC.150N，100N D.100N，150N【解析】選B。對B點受力分析如圖：根據(jù)相似三角形可得：解得F=200N，T=150N，應選B。2.(多項選擇)如下圖，輕繩AO與豎直方向成一角度，輕繩BO水平。豎直輕繩CO系住一物體使其處于平衡狀態(tài)，當繩子的懸點A緩慢向右移動時，BO始終保持水平，在AO到達豎直方向前，關于繩子AO和BO的拉力，下列說法中正確的選項是 ()A.繩AO的拉力一直在增大B.繩BO的拉力一直在減小C.繩BO的拉力先增大后減小D.繩AO的拉力一直在減小【解析】選B、D。對結(jié)點O受力分析，受重力mg、拉力FB和FA，將三個力首尾相連，構(gòu)成矢量三角形，如圖作出AO繩在三個不同位置力的合成圖(1→2→3)；從圖可以看出，輕繩AO與豎直方向夾角逐漸變小的過程中，繩AO的拉力FA一直減小，繩BO的拉力FB也一直減小，故A、C錯誤，B、D正確。應選B、D?！狙a償訓練】1.物體A在水平力F=400N的作用下，沿傾角θ=53°的斜面勻速下滑，如下圖。物體A受的重力G=400N，求斜面對物體A的支持力和A與斜面間的動摩擦因數(shù)μ。，cos53°=0.6)【解析】對A進展受力分析如圖，A受到重力G，水平作用力F，支持力N，摩擦力f，共四個力作用，在沿斜面方向上：Gsin53°=μN+Fcos53°，在垂直斜面方向上：N=Gcos53°+Fsin53°聯(lián)立可得N=560N，μ=答案：560N2.如下圖，質(zhì)量為30kg的小孩坐在質(zhì)量為10kg的雪橇上，大人用與水平方向成37°斜向上的大小為100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做勻速直線運