必修1 4.3 共点力的平衡及其应用

学习目标：1、知识与技能：（1）知道什么叫共点力作用下物体的平衡状态。（2）知道共点力作用下的物体的平衡条件。（3）掌握共点力的平衡条件并能处理平衡问题。2、过程与方法：（1）通过简单的物理现象，认识共点力和共点力下的物体的平衡状态。（2）能从简单的二力平衡设计实验，得出三力的平衡，总结推理得出共点力的平衡条件。（3）根据共点力的平衡条件对简单的现象进行分析。3、情感态度价值观：培养学生能从简单的问题出发，善于思考，从中发现规律性的知识的能力。认识生活中的平衡也是一种美。知识回顾1.什么是共点力?几个力如果都作用在物体的同一点上或者它们的作用线相交于同一点.2.物体在不受力的时候,它能保持什么状态?静止状态或匀速直线运动状态.思考是不是物体只有在不受力的时候才保持静止或匀速直线运动呢?东汉张衡发明的地动仪NGN1N2Gf静GNFGF●fGNFfGNV结论可见平衡是普遍的,并非物体只有在不受力的时候才保持静止或匀速直线运动状态,物体在共点力作用下也能处平衡.那么,什么才是共点力的平衡呢?共点力的平衡需要哪些条件呢?怎样应用共点力的平衡来解有关的物理问题呢?二力平衡三力平衡四力平衡静止匀速直线f静GNFFfGNVNGGF●N1N2GfGN常见的几种平衡静止在水平面上的物体小球静止在斜面上水平力推桌未动匀速下落的雨滴物体沿斜面匀速下滑水平匀速行驶的汽车一、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态物体处于静止或保持匀速直线运动的状态.2共点力的平衡物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态.（1）静止在水平面上的木箱（3）用细线悬挂在天花板上的静止小球（5）用细线悬挂在天花板上的静止小球，在剪断细线的瞬间（4）刹车后停下来了的汽车（6）竖直上抛达到了最高点的小球(不计空气阻力)（2）平直马路上在牵引力作用下匀速前进的汽车根据概念来判断下面的物体是否处于平衡状态:是是是是??共点力的平衡条件自我测验(1)V(2)(3)我们对(1),(2),(3),(6)受力分析:TG(6)处于平衡状态物体的共同点:F合为零;处于非平衡状态物体:F合不为零.G从刚才的例子,我们可以得到:FfGNNG概括与总结以上是我们从生活中的例子定性的来研究受共点力作用的物体的平衡,如果处于平衡状态下的物体受二个力或者三个力或者是多个力的作用,力与力之间有什么关系呢?思考与讨论质量为2千克的物体放在水平桌面上（取g=9.8N/kg）。（1）受到哪几个力作用？GF（2）能称之为平衡吗？（3）支持力的大小和方向如何？（支持力的大小与重力大小相等，等于19.6牛顿，方向竖直向上。）（二个力，重力G和支持力F）（能，在两力作用下，物体处于静止状态）结论：两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，物体处于平衡状态。（二力平衡）二、共点力作用下物体的平衡条件：O1.实验探究：2.分析论证：3.得出结论：任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。这三个力的合力为零。三力平衡条件：F合=0推广到多个共点力平衡条件：作用在物体上各力的合力为零，即：F合=0任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。思考题：由二力平衡的条件和刚才三力平衡的实验，能否推出多个（三个以上）共点力平衡的条件？若物体在n个共点力作用下处于平衡，则其中(n-1)个力的合力与第n个力大小相等、方向相反、且在一条直线上．拓展:物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零。即：F合=0F12合F1F2F3O1.两个共点力使物体平衡:这两个力等大反向.F1-F2=0任意两个力的合力与第三个力等大反向.F12-F3=03.N个共点力使物体平衡:任意N-1个力的合力与第N个力等大反向。FN-1-FN=02.三个共点使物体平衡共点力的平衡条件二、在共点力作用下物体的平衡条件F合=0物体所受合力为零即：θ例：长方形木块静止在倾角为θ的斜面上，那么斜面对木块作用力的方向（）A、沿斜面向下B、垂直斜面向下C、沿斜面向上D、竖直向上解析：木块的受力如图：共点力平衡的应用GfNF合Dyx例：用与水平方向成θ角的力F拉质量为m物体，使其沿水平面向右匀速运动。请同学们分析物体的受力，并画出力的示意图。θFGFNFfF1F2平衡方程：X：F1-Ff=0Y：F2+FN-G=0你能求出支持力和摩擦力的大小吗？共点力平衡的应用这就是正交分解法三、求多个力的合力时，可以先将各力分解为两组互相垂直的力，再用代数运算求出每组力的代数和，最后求出要求的合力。正交分解法是研究矢量常用的方法。x轴、y轴的方向可以任意选择，而不会影响结果。但为了解题方便，一般遵循以下两个原则：（1）使尽量多的力处于坐标轴上；（2）尽量使未知量处于坐标轴此时平衡条件可表示为Fx合=0；Fy合=0。第一步：确定研究对象和运动状态第二步：受力分析，画出受力图，建立适当坐标系。第三步：对力进行正交分解,据平衡条件建立方程．第四步：解方程，求出未知量。通过解此题得到用正交分解法解共点力平衡问题时一般有四个步骤。求解平衡问题常用的方法：（1）物体在三个以上共点力作用下处于平衡时，一般利用正交分解法列方程求解。（2)矢量三角形法:首尾相接,尾首相连.(3)平行四边行法(4)图象法二、共点力作用下物体的平衡（2）物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零。即：F合=0。(3)求解平衡问题常用的方法：（1）物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫做平衡状态。一、共点力：几个力都作用在物体的同一点上，或几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。课堂小结共点力的平衡条件