第3章第5節(jié)共點(diǎn)力的平衡（課件）

為什么“平衡鳥”玩具能保持在指尖靜止呢？導(dǎo)入一下列各圖中物體的受力情況是怎樣的？哪些情況的受力屬于同一類？劃分的依據(jù)是什么？甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動的箱子丙靜止的吊床丁靜止的秋千

共點(diǎn)力：幾個力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上，或者它們的延長線相交于同一點(diǎn)上，這幾個力叫作共點(diǎn)力。環(huán)節(jié)一：共點(diǎn)力和平行力甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動的箱子丙靜止的吊床圖甲、乙、丙中的三個物體的運(yùn)動狀態(tài)是怎樣的？

平衡態(tài)：物體處于平衡狀態(tài)，即物體受到幾個力作用時，保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件甲飛起的鏈球乙勻速運(yùn)動的箱子丙靜止的吊床由圖甲、乙、丙所示的三個情境，可以發(fā)現(xiàn)共點(diǎn)力作用下的物體并不是都處于平衡狀態(tài)。那么，物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件是什么？該如何探究？環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果用細(xì)線提起一瓶礦泉水，并讓礦泉水瓶靜止。礦泉水瓶受到幾個力的作用？它們是什么關(guān)系？初中把這種現(xiàn)象叫什么？你能用力的合成分析一下礦泉水瓶受到的合力嗎？

礦泉水瓶受到重力和拉力。這兩個力大小相等，方向相反，作用在一條直線上。初中把這種現(xiàn)象叫二力平衡。合力為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果用兩條互成角度的細(xì)線把礦泉水瓶提起并靜止。此時，礦泉水瓶受到幾個力的作用？它們是什么關(guān)系？你怎么證明這個關(guān)系？

礦泉水瓶受到三個力的作用。兩個拉力的合力應(yīng)該和礦泉水瓶的重力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這三個力的合力應(yīng)該為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件你能根據(jù)老師提供的帶有3個孔的透明塑料環(huán)狀圓片1個、棉線3條、彈簧測力計(jì)3個、白紙和木板等實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一個驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)嗎？

用彈簧測力計(jì)將塑料片保持在平衡狀態(tài)即靜止?fàn)顟B(tài)；然后，記錄這三個力的大小和方向；再利用平行四邊形定則求其中兩個力的合力，再和第三個力進(jìn)行比較。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出什么結(jié)論？

三個力使塑料片處于靜止時，兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，在同一條直線上。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件如果有四個力，它們使物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，這四個力是什么關(guān)系呢？

可以分別把兩個力求合力，再比較這兩個合力的關(guān)系。應(yīng)該也是相等的。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想？

可以利用力傳感器來測量拉塑料片的四個力，并用磁鐵讓力傳感器固定在黑板平面上。記錄數(shù)據(jù)，同時用手機(jī)拍照得到四個力的方向。把數(shù)據(jù)和圖片導(dǎo)入幾何畫板，得出兩個合力，并對這兩個合力進(jìn)行比較。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件可以得出什么結(jié)論？

經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在共點(diǎn)力作用下，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)的條件是合力為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件能不能說在共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的條件是合力為0呢？

不能。平衡狀態(tài)還有勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件勻速拉動固定了力傳感器的黑板，發(fā)現(xiàn)傳感器的數(shù)據(jù)沒變，方向也沒變。這說明什么？

物體在勻速運(yùn)動的過程中，共點(diǎn)力的合力也為0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件由以上的各個實(shí)驗(yàn)，可以總結(jié)出什么結(jié)論？

物體在共點(diǎn)力作用下處于平衡的條件是所受到的合力為0，即F合＝0。環(huán)節(jié)二：探究共點(diǎn)力的平衡條件

【例題1】

某幼兒園要在空地上做一個滑梯（如圖所示），根據(jù)空地的大小，滑梯的水平跨度確定為6m。設(shè)計(jì)時，滑板和兒童褲料之間的動摩擦因數(shù)取0.4，為使兒童在滑梯游戲時能在滑板上滑下，滑梯至少要多高？環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在例題1中，研究對象是誰？研究對象做什么運(yùn)動？研究對象受哪些力？滿足什么規(guī)律？規(guī)律和所求之間有什么聯(lián)系？以小孩為研究對象，小孩從上到下做勻速直線運(yùn)動，受到重力、支持力和摩擦力。支持力和摩擦力滿足Ff＝μFN。小孩處于平衡狀態(tài)，所受合力為0，可以根據(jù)平行四邊形定則找到這些力的關(guān)系。重力方向與支持力的延長線方向之間的夾角和滑梯斜面與地面之間的夾角相等。這個角度可以利用滑梯的高度和水平跨度的三角函數(shù)表示出來，從而能夠計(jì)算出滑梯的高度。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在求解過程中，大家在求哪兩個力的合力時遇到了困難？有沒有更容易的處理方法呢？利用正交分解法處理問題的步驟：

(1)建立xOy直角坐標(biāo)系。

(2)將不在坐標(biāo)軸上的力分解到坐標(biāo)軸上。

(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和。

(4)求共點(diǎn)力的合力。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用

【例題2】

生活中常用一根水平繩拉著懸吊重物的繩索來改變或固定懸吊物的位置。如圖所示，懸吊重物的細(xì)繩，其O點(diǎn)被一水平繩BO牽引，使懸繩AO段和豎直方向成θ角。若懸吊物所受的重力為G，則懸繩AO和水平繩BO所受的拉力各等于多少？環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用在例題2中，研究對象是誰？為什么選其為研究對象？選擇O點(diǎn)作為研究對象是因?yàn)镺點(diǎn)其實(shí)是三個力的連接點(diǎn)，該點(diǎn)的平衡能反映出整個裝置的平衡。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用如圖所示，物體所受重力為40N，用細(xì)繩OC懸于O點(diǎn)，繩OC所能承受的最大拉力為50N?，F(xiàn)用細(xì)繩AB綁住繩OC的A點(diǎn)，再用緩慢增大的水平力牽引A點(diǎn)，當(dāng)OA段剛被拉斷時，繩AB的拉力為多少？繩AB的拉力為30N。環(huán)節(jié)三：共點(diǎn)力的平衡條件的應(yīng)用一個質(zhì)量為500kg的箱子，在