4、3共点力的平衡条件及应用

4、3共点力的平衡条件及应用汉滨高中朱崇选复习与回顾:矢量的运算法则：平行四边行定则：如果用表示两个共点力的线段为邻边作一个平行四边形，则这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。复习与回顾:请分析汽车在刹车的过程中受哪几个力的作用，并画出其示意图？用绳子拉着的气球悬在半空中，请分析其受力情况，并画出其所受力的示意图？风向概念什么叫共点力?如果几个力都作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。什么叫物体的平衡状态？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。什么叫共点力的平衡？物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。共点力的平衡条件什么叫共点力的平衡条件?为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件。叫做共点力的平衡条件。二力平衡的条件？大小相等，方向相反。物体受到多个力的作用而处于平衡状态应满足什么条件呢？探究共点力平衡的条件猜想:一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态，则其中两个力的合力应该与第三个力等大反向。F2F1F3OF23F13探究共点力平衡的条件实验:器材：方木板、重物、钩码若干、细绳、刻度尺、三角板、弹簧秤、铅笔、图钉、轻质小圆环等目的：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。步骤：见课本演示结论•物体在共点力作用下的平衡条件是：所受合外力为零。例题：•如图所示，如果小球重３Ｎ，光滑斜面的倾角为３０º，求斜面及挡板对小球的作用力。讨论与交流•若挡板以其下端为轴沿逆时针方向缓慢转至水平，在此过程中斜面对小球作用力的大小如何变化？练习：１、如图所示，细绳ＭＯ与ＮＯ所能承受的最大拉力相同，长度ＭＯ〉ＮＯ，则在不断加重重物Ｇ的过程中（绳ＯＣ不会断）Ａ、ＯＮ绳先被拉断Ｂ、ＯＭ绳先被拉断Ｃ、ＯＮ绳和ＯＭ绳同时被拉断Ｄ、因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断。ＭＮＯＧＣ练习：２、如图所示，半径为０.６ｍ的半球固定在水平面上，在距球心正上方１.０ｍ的天花板点Ｏ处悬一根长０.８ｍ长的不可伸长的轻质细线，线下端固定一个重为１０Ｎ的小球Ａ，试分析小球受到的力，并求各力的大小？oAO例题1：如右图所示，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。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?分析与解: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=Gtanθ可得：2．保持O点和细绳OB的位置，在A点下移的过程中，细绳OA及细绳OB的拉力如何变化?FA=G/cosθ，FB=GtanθA′分析与解:在A点下移的过程中，细绳OA与竖直方向成θ角不断增大。FA、FB不断增大例题1：如右图所示，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。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?2．保持O点和细绳OB的位置，在A点下移的过程中，细绳OA及细绳OB的拉力如何变化?3．保持O点和绳OA的位置，在B点上移的过程中，细绳OA及细绳OB的拉力如何变化?Ｂ′FA、FB不断增大分析与解:在B点上移的过程中,应用力的图解法,可发现两细绳OA、OB的拉力变化规律。FA不断减小，FB先减小后增大例题1：如右图所示，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。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=Gtanθ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。例题：如右图所示，圆环形支架上悬着两细绳OA和OB,结于圆心O,下悬重为G的物体.使OA绳固定不动,将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移至竖直的位置C的过程中,分析OA绳和OB绳所受的力的大小如何变化?FA不断减小，FB先减小后增大ABGCABGCFA1FA2FA3FB2FB1FB3例题：如右图所示，长为5m的细绳，两端分别系于竖立地面相距为4m的两杆A、B点。绳上挂一个光滑的轻质滑轮，其下端连着一重为6N的物体。求:平衡时，绳中的拉力多大?分析与解：绳子的拉力是指绳子的内部的弹力，绳子通过滑轮拉物体，滑轮两边绳子的拉力大小相等，即FA=FB根据平衡的特点，由力的几何结构可知：532/BFGFA=FB=5G/6=5NBDC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。lFrFrhGN分析与解：根据平衡的特点，由力的几何结构可知:(L为滑轮到小球的长度)GrhrFNGrhlF即