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人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡优质ppt课件
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这是一份人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡优质ppt课件,共31页。PPT课件主要包含了上节回溯,知识讲解,问题引入,共点力,平行力,平衡状态,平衡条件,受力分析,连接体问题,动态平衡问题等内容,欢迎下载使用。
1.合力2.分力3.力的合成4.力的分解5.平行四边形定则6.矢量和标量
图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为 G 的木棒在力 F1 和 F2 的共同作用下处于平衡状态的情况。这些力都位于同一平面内。那么根据每幅图中各个力的作用线的几何关系,可以将四种情况分为几类?哪些情况是一类?
二、知识讲解——共点力平衡条件
上述问题,我们可以将四种情况分成两类,一是共点力,二是平行力。丁图可以很明显看出来是三个力作用于同一点,甲图三个力虽然不是作用于同一点,但是三个力的延长线交于一点,所以也是共点力。 如果几个力共同作用于同一点上,或者虽然不作用在同一点上,但它们的作用线交于一点,这样的一组力,叫作共点力。
除了共点力,还有一部分力作用线是平行的,如图乙和图丙。 即作用线平行的力,叫作平行力,也叫作非共点力。
定义:物体保持静止或是匀速直线运动状态,即是平衡状态。特征:静止状态特征,v=0,a=0,二者缺一不可。 匀速直线运动特征,v ≠ 0,a=0 。 物理学中有时也出现“缓慢移动”,也说明物体处于平衡状态。
思考:二力平衡的条件是什么?多个力为一组的共点力平衡的条件又是是什么?
如果一个物体只受到两个共点力的作用而处于平衡状态,那么这两个力等大、反向、共线。即初中学过的二力平衡。
如果一个物体只受到三个共点力的作用而处于平衡状态,那么其中任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向、共线。
如果一个物体只受到多个共点力的作用而处于平衡状态,那么其中一个力与其他所有的力的合力等大、反向、共线。
因此,在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。
例1:某幼儿园要在空地上做一个滑梯(图 3.5-1 甲),根据空地的大小,滑梯的水平跨度确定为 6 m。设计时, 滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4,为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下,滑梯至少要多高?
抓住关键主要因素忽略次要因素
二、知识讲解——共点力平衡条件的应用
分析 将滑梯抽象为一个斜面模型(图 3.5-1 乙),以正在匀速滑下的小孩作为研究对象。 小孩受到三个力的作用:重力G、斜面的支持力FN 和滑动摩擦力 Ff 。 当这三个力的合力为 0 时,小孩能在获得一定的速度后匀速滑下,则斜面的高度即为所需求的滑梯高度。
图 3.5-1 乙
解:在图3.5-1中,沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系。把重力 G 沿两个坐标轴方向分解为 F1 和 F2,这样的分解称为正交分解。
明确研究对象按照顺序进行受力分析(并画示意图)重力弹力摩擦力其他力…… 结合研究对象的运动情况检验受力分析 正交分解,利用平衡条件列方程求解
例题2: 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 3.5-2,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?
避免错误方法老师应该规范演示画图的程序
思考:为什么这种受力分析画图是错误的?
本题的研究对象是谁?画图的行为顺序?是哪三个力满足平衡条件?为何 F3=G ?两种解决的办法?
请仔细阅读 74 页“分析”,回答下列问题:
利用共点力平衡解题思路
我们把两个或两个以上的物体,由于某种相互作用而组合在一起成为一个整体,称之为连接体。 作为连接体,一个重要标志就是“两个物体之间有相互作用”,这个相互作用也被称之为内力(可以是相互作用的弹力,也可以相互作用的摩擦力等)。 这两个物体以外的其他物体施加的力就称之为外力。解决连接体问题的有效方法:整体法:将研究对象作为一个整体进行分析;隔离法:将单个物体作为研究对象与周围物体分隔开来进行分析。
例题 1:如图所示,在两块相同的竖直木板间,有质量均为 m 的四块相同的砖,用两个大小均为 F 的水平力压木板,使砖静止不动,则左边木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩擦力分别为( ) A.4 mg、2 mg B.2 mg、0 C.2 mg、mg D.4 mg、mg
对四个物体整体: 2f1=4mg ①
对1、2两个物体: f1+ f2 =2mg ②
联立解得:f1=2mgf2=0
小结:先整体,求外力再隔离,求内力
物体所受的一部分力的大小和方向是动态变化的,但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态。 有些题目中常出现“缓慢”一词,则物体处于动态平衡状态。
例题2:如图所示,粗糙木板 AB 的 B 端用铰链固定在水平地面上,木板上放一质量为 m 的物体。当木板以铰链为轴逆时针由水平转到竖直位置的过程中,物体受到的摩擦力的大小( )A.始终增大 B.始终减小C.先减小后增大 D.先增大后减小
m 静止在木板上时:f静 = mg sin θ, 随 θ 增大, f静 增大
m 沿木板下滑时:f滑 = μN= μmg cs θ 随 θ 增大, f滑 减小
处理动态平衡问题常用的方法:解析法、图解法
对研究对象初始状态进行受力分析,作出受力图
根据平衡条件画出平行四边形
根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化
选某一状态对物体进行受力分析
将物体受的力合成或分解
列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式
根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况
1.共点力2.平行力3.平衡状态4.静止状态5.平衡条件
6.静态平衡问题处理方法:
1.在光滑墙壁上用网兜把足球挂在 A 点,足球与墙壁的接触点为 B(图 3.5-6)足球的质量为 m ,悬绳与墙壁的夹角为 α,网兜的质量不计。求悬绳对足球的拉力和墙壁对足球的支持力。
2.如图 3.5-7 ,物体所受重力为 40 N,用细绳 OC 悬于 O 点,绳 OC 所能承受的最大拉力为 50 N 。现用细绳 AB 绑住绳 OC 的 A 点,再用缓慢增大的水平力牵引 A 点,当 OA 段刚被拉断时,绳 AB 的拉力为多少?
3.一台空调外机用两个三角形支架固定在外墙(图 3-6),空调外机的重心恰好在支架横梁和斜梁的连接点 O 的上方,重力大小为 200 N。横梁 AO 水平,斜梁 BO 跟横梁的夹角为37°,sin37°=0.6 。(1)横梁对 O 点的拉力沿 OA 方向,斜梁对 O 点的压力沿 BO 方向,这两个力各有多大?(2)如果把斜梁加长一点,仍保持连接点 O 的位置不变,横梁仍然水平,这时横梁和斜梁对 O 点的作用力大小如何变化?
答:(2)如右图所示,如果将斜梁加长,仍保持 A、O 点不变,横梁仍水平。由于FN是不变的,因此横梁对 O 点的拉力 F′A 将变小,斜梁对 O 点的支持力 F′B 也将变小。
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