2019-2020学年高中物理 第三章 相互作用 6 共点力作用下物体的平衡课件 教科版必修第一册

共点力作用下物体的平衡提问：什么是共点力？几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。F1F2G乙F1F2G丙F1F2G丁F1F2G甲甲、丁中所受的力就是共点力，今天我们就来研究物体受共点力平衡的情况。定义：物体保持静止或匀速直线运动的状态称为平衡状态。随传送带匀速运送的物体处于平衡状态。桌上的书、苹果能保持静止，处于平衡状态。一、共点力作用下物体的平衡状态例如：单摆摆动时，当摆球摆动到最高点时𝒗=0，但物体不能保持静止状态还会继续摆动。𝒗=0思考讨论：𝒗=0时物体一定就是静止吗？举例说明。答：𝒗=0时物体不一定就是静止。思考讨论1：在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。𝑭2𝑭1二、共点力平衡的条件（1）力的合成法任意两个力的合力与第三个力的大小和方向关系：大小相等方向相反，在同一条直线上即合力为0。F2F1F12F3思考讨论2：在三个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？（2）力的分解法F32F31F1F2F3任意一个力沿其余两个力的反方向分解，其分力与其余两个力的大小和方向关系：大小相等方向相反，在同一条直线上即合力为0。思考讨论3：N个共点力的平衡条件是什么？在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。任意（N-1）力的合力都与第N个力大小相等方向相反则N个共点力平衡。N个共点力的平衡条件是：N个共点力合力为零或F合=0走钢丝的演员单脚踩在钢丝的𝑷点上，处于平衡状态。𝑷点受演员施加的压力𝑵，两侧钢丝的拉力𝑭𝟏和𝑭𝟐这三个共点力的作用，且𝑭𝟏=𝑭𝟐。若𝑭𝟏和𝑭𝟐的夹角为150o，试求𝑭𝟏、𝑭𝟐的大小。分析：𝒙轴方向：𝒚轴方向：得：𝑭𝟏=𝑭𝟐=𝑵𝟐𝐬𝐢𝐧𝟏𝟓𝒐𝑭𝒙合=𝑭𝟏𝐜𝐨𝐬𝟏𝟓𝒐−𝑭𝟐𝐜𝐨𝐬𝟏𝟓𝒐=𝟎𝑭𝒚合=𝑭𝟏𝐬𝐢𝐧𝟏𝟓𝒐+𝑭𝟐𝐬𝐢𝐧𝟏𝟓𝒐−𝑵=𝟎𝑭𝒙合=0𝑭𝒚合=0这种分解方法，在解决多个共点力问题时经常会用到。三、平衡条件的应用可利用力的合成法和力的分解法求解（1）确定研究对象；研究对象可以是单个物体也可以是多个物体组成的整体。（2）对研究对象进行受力分析，要画出力的示意图。（3）利用平衡条件列式求解，运用平行四边形定则进行合成或者分解，再列出力的平衡方程。生活中常用一根水平绳拉着悬吊重物的绳索来改变或固定悬吊物的位置。如图所示，悬吊重物的细绳，其O点被一水平绳BO牵引，使悬绳AO段和竖直方向成𝜽角。若悬吊物所受的重力为𝑮，则悬绳AO和水平绳BO所受的拉力各等于多少？AOBθ典例讲解分析：选取两根绳索连接的O点为研究对象，它受到三个力的作用：绳AO对它的拉力𝑭1、绳BO对它的拉力𝑭2和O点下方悬绳对它的拉力𝑭3。在平衡状态下，O点所受三个力的合力为0。由于𝑭3的大小与悬挂物所受的重力相等，且三个力的方向均已知，由此可以求出𝑭1、𝑭2的大小。方法1：利用力的合成。由图可知，𝑭𝟏=𝑭𝟒𝐜𝐨𝐬𝜽=𝑮𝐜𝐨𝐬𝜽𝑭2＝𝑭4tan⁡𝜽，则𝑭2＝𝑮⁡tan⁡𝜽A𝑶B𝜽𝜽𝑭1𝑭2𝑭3𝑭4𝑮解：如图，𝑭4为𝑭1和𝑭2的合力，则𝑭4与𝑭3平衡，即：𝑭4＝𝑭3＝𝑮如图，以O为原点建立直角坐标系。𝑭𝟐⁡方向为𝒙轴正方向，向上为𝒚轴正方向。𝑭𝟏⁡在两坐标轴方向的分矢量分别为𝑭𝟏𝒙⁡和𝑭𝟏𝒚⁡。因𝒙、𝒚两方向的合力都等于0，可列方程𝑶𝜽𝑭𝟐𝑭𝟏𝒙𝑭𝟏x𝒚𝑮𝑭𝟑𝑭𝟏𝒚𝜽正交分解法方法2：利用力的分解。𝑭𝟐－𝑭𝟏𝒙⁡＝0𝑭𝟏𝒚－𝑭𝟑＝0即绳AO和绳BO所受的拉力大小分别为𝑮𝐜𝐨𝐬𝜽和𝑮⁡tan𝜽。即𝑭2－𝑭1sin⁡𝜽＝0（1）𝑭1cos⁡𝜽－𝑮＝0（2）由（1）（2）式解得𝑭1＝𝑮𝐜𝐨𝐬𝜽，𝑭2＝𝑮⁡tan⁡𝜽。1、物体放在粗糙的水平地面上，物体重50N，受到斜向上方向与水平面成30°角的力𝑭作用，𝑭=50N，物体仍然静止在地面上，如图所示，则物体受到的摩擦力————N，地面的支持力————N。2530°课堂检测2532、（2019春•建华区校级期中）如图所示，质量为M的楔形物块静止在水平地面上，其斜面的倾角为θ。斜面上有一质量为m的小物块静止，则（）A．地面对楔形物块的支持力为（M+m）gB．地面对楔形物块的摩擦力不为零C．楔形物块对小物块摩擦力可能为零D．小物块一定受到四个力作用A课堂检测3、（2019春•锦州期末）如图所示，在斜向右上方的力F作用下，物体A静止在光滑的墙面上，物体A受到力的个数为（）A．2个B．3个C．4个D．5个AFB课堂检测4、如图所示，用轻绳AO、BO系住一物体处于平衡状态，绳AO与竖直方向成一角度，绳BO水平。当绳子的悬点A缓慢向右移动时，BO始终保持水平，关于绳子AO和BO的拉力，下列说法中正确的是（）A．绳AO的拉力一直在减小B．绳AO的拉力先减小后增大C．绳BO的拉力一直在增加D．绳BO的拉力先增大后减小AOBCA课堂检测5、如图所示，一小球放在倾角为θ的固定光滑斜面上，用沿斜面向上、大小为F的力使球处于静止状态；若将作用力改为水平向右，仍使小球静止在斜面上，则水平向右的力大小应为（）A．𝑭𝒔𝒊𝒏𝜽B．𝑭⁡/sin𝜽⁡C．𝑭𝒄𝒐𝒔𝜽D．𝑭⁡/cos𝜽θD课堂检测6、重𝑮的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。挡板逆时针缓慢转到水平位置的过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小𝑭1、𝑭2各自变化情况（）A．𝑭1逐渐减小、𝑭2逐渐增大B．𝑭1逐渐增大、𝑭2逐渐减小C．𝑭1逐渐变小，𝑭2先变小后变大D．𝑭1先变小后变大，𝑭2逐渐变小C课堂检测