鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 共点力的平衡多媒体教学课件ppt

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远古的巨石，至今仍然嘉立，向人们述说史前的故事(图4-22)。繁华的现代都市切都在高速运转，人们却自有动中取静的办法。在商场，你即使站着不动，自动扶梯也会平稳地送你上楼、下楼(图4-23)
为什么远古的巨石至今不倒?为什么站在扶梯上的人能平稳运动?本节将学习与此相关的平衡状态及所需满足的平衡条件。
在日常生活中，我们看见房间里的家具、放在桌面上的书等，都像远古巨石那样处于静止状态，在平直公路上匀速行驶的汽车、无风时天空匀速降落的雨滴等，都像匀速自动扶梯上的人一样处于匀速直线运动状态。物理学中，把物体静止或做匀速直线运动时所处的状态称为平衡状态
飞机从起飞到以一定速度平稳飞行(图4-24)，再到降落，最后停在机场的停机坪上。在这个过程中，哪些阶段飞机处于平衡状态?
物体保持平衡状态需要满足什么条件?我们知道，物体在不受任何外力作用或受到两个平衡力作用时，将处于平衡状态。从力的合成来分析，此时物体所受合力F合=0.
那么，物体同时受到多个互成角度的共点力作用时，要满足什么条件才能处于平衡状态呢?我们知道，任意两个共点力都可用一个合力来等效替代。据此，三个及以上的共点力最终都可等效简化为两个共点力。
可见，三个及以上共点力的平衡，最终也都可简化为二力平衡。因此，共点力作用下物体的平衡条件是合力为0即
也可以说，若作用在物体上的几个共点力的合力为0，就达到了力的平衡。梵净山的蘑菇石和山西的悬空寺，正是因为满足了平衡条件而屹立不倒。
共点力的平衡条件用三只弹簧测力计沿三个方向拉住一个轻小物体(图4-25)，记下弹簧测力计的示数及作用力的方向，根据平行四边形定则确定三个力是否满足平衡条件。
判断受多个共点力作用的物体是否处于平衡状态
物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，所受合力为0。此时平移力的作用线，使各力首尾相接，必然会构成--个封闭的多边形(图4-26):
反过来，我们也可根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形，未判断物体是否处于平衡状态。
用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图4-27 所示。若鸟笼重19.6N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。
分析：如图4-28所示，以结点O为研究对象，它受到鸟笼上端绳子的拉力T以及两段绳子OA和OB的拉力F1， F2结点O在这三个共点力的作用下处于平衡状态，其中， F1和F2的合力F与T大小相等、方向相反，T的大小与鸟笼所受重力大小相等。由此可通过平行四边形定则作图求解。
解：以结点O为研究对象，根据共点力的平衡条件，作受力分析如图4-28所示。F=T且T=G由三角函数关系得：F1 =Fcs30°=19.6×0866N=17.0NF2=Fsin30°=19.6×0.5N=98N
所以，绳子OA对结点O的拉力大小是17.0N,方向沿绳由O指向A。OB 对结点O的拉力大小是9.8N，方向沿绳由O指向B。
讨论：实际上绳子对结点O的拉力与结点O对绳子的拉力大小是相等的，因此OA、OB两段绳子所受的拉力并不相等。若两绳能承受的最大拉力相同，持续增大悬挂物的重力，受拉力较大的OA段绳子就先被拉断。请验证一下这是否符合实际情况。
求解平衡问题还可利用正交分解的方法。先建立直角坐标系，将物体受到的各个力都分解到x轴方向，由平衡条件可得，x、y轴方向的合力必须同时为0(想想为什么)，由此可列出两个方程，通过解方程组求解问题。你能用该方法求解上面的例题吗?请试一试
解决共点力的平衡问题，通常先确定研究对象，再进行受力分析，然后根据平衡条件建立未知量与已知量的关系列方程求解。
若物体受到三个力的作用且处于平衡状态，则共中任意两个力的合力必然与第三个力大小相等、方向相反。这时可根据平行四边形(或三角形)的几何关系列方程求解，也可用正交分解方法求解。若物体在更多力的作用下处于平衡，则通常用正交分解方法列方程求解。
你能超出多少在我国某些地区有一种伸臂桥(图4-29)。当地人将木板重叠，逐渐向河面延伸。他们用不太长的木板铺设桥面，同时使逐渐向河中心延伸的木板与泥土形成整体，并使其重心仍然在支持面内，巧妙地形成稳定的平衡结构。
现用两根木条叠放的方式探究伸臂桥的平衡稳定问题。选两块质地均匀、质量相同的木条叠放在桌子边缘如图4-30摆放。若木条长度均为1，为使这两块木条保持平衡，不效翻倒，木条2的右端离桌沿的水平距离最远可为多少?还有哪些因素会影响伸臂桥的安全?
1.坚直上抛的物体到最高点时的瞬时速度为 0，这时物体是否处于平衡状态?为什么?
2.如图所示，一球置于木板与坚直墙面之间。设培面对球的压力大小为 N1，木板对球的支持力大小为 M。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将术板从图示位置缓慢转到水平位置。
不计摩擦，在此过程中A.M始终减小，M始终增大 B.N始终减小，N,始终减小C.M先增大后减小,M始终减小D.M先增大后减小,N先减小后增大
3.如图所示，一小灯笼用轻绳连接并悬挂在O点，在格定水平风力作用下发生倾斜，悬绳与坚直方向的夹角为30°。设灯笼的质量为0.2 kg，悬绳对灯笼的拉力大小为多少?
4.如图所示，拖把是生活中常用的清洁工具，由拖杆和拖把头构成。设某拖把头的质量为 m，拖杆质量可忽略，拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。用该施把在水平地板上拖地，沿毡杆方向推弛把，施杆与坚直方向的类角为θ。若施把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小。
5.如图所示，杂技演员存钢丝上缓慢行走，当走到中间O点时钢丝与水平方向的夹角为15°。若演员质量为 65kg，钢丝所受拉力为多大?(取sin15°=0.259，重力加速度g=10m/s2，不计钢丝质量)
6.如图所示，质量为10kg的物休B放在倾斜的术板A上。当物体B受到一平行于木板向上、大小为100 N的拉力作用时，刚好沿水板匀速上滑;当物体B受到一平行于木板向下、大小为20N的拉力作用时，明好沿木板匀速下滑。现将水板放干，欲使B沿水平方向匀速运动，要对它施加多大的水平力?(取重力加速度g=10m/s)
1.如图所示，4、B两个质量分布均匀的光滑球处于静止状态它们各自所受到的力分别为A.3个和4个B.4个和3个C.3个和3个D.4个和4个
2.用两条细绳把一个画框悬挂在墙上。下列四种挂法中，单条细绳对画框的拉力最小的是
3.如图所示，质量为m的物体放在水平桌面上，在与水平方向成9角的拉力F作用下加速运动。已知物体与桌面间的动摩擦因数为μ，下列说法正确的是（ ）A.物体受到的摩擦力为FcsθB.物体受到的摩擦力为μmgC.物体对地面的压力为 mgD.物体受到地面的支待力为mg- Fsinθ
4.如图所示，重型自卸车利用液压装置使车厢缓慢倾斜到一定角度，车厢内的石块就会自动滑下。下列说法正确的是( )A.在石块下滑前后自卸车与石块整体的重心位置不变B.自卸车车厢倾角越大，石块与车厢的动摩擦因敦越小C.自卸车车厢倾角变大，车厢与石块间的正压力减小D.石块开始下滑时，受到的摩擦力大于重力沿斜面方向的分力
5.多选 将一个已知的力分解为互成角度的两个分力时，只能得到一组解的是（ ）A.已知两个分力的大小B.已知两个分力的方向C.已知一个分力的大小和方向D.已知一个分力的大小和另一分力的方向
6.S和S表示劲度系数分别为足和k的弹簧，点>k;q和h表示质量分别为m。和m，的小物块，m。>m。将弹黄与物块按图示方式悬挂起来，要求两根弹簧的总长度最长，则应使( )A.S1在上，a在上 B. S1在上，b在上C. S2在上，a在上 D. S2在上，b在上
*7.现代人经常低头玩手机，这会使颈椎长期受压，可能引发颈椎病。人低头时，可粗略认为头受到重力、肌肉拉力和颈椎支持力，如图所示。某同学头重G，若低头看手机时头颈穹曲与坚直方向成60°，此时肌内对头的拉力 Fm约为头重的4倍，由此估算颈椎受到的压力为多大。( 颈椎受到的压力大小等于颈椎对头的支持力大小F合 ，可用余弦定理求解 )
8.在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时如果只有一只弹簧测力计，其他实验器材齐全，能否完成实验?如果能完成，说明应如何操作。
9.如图所示，存长度为1的细绳中间悬挂一质量为m的重物，然后沿刻度尺逐渐分开双手。通过刺度尺读出细绳刚断时双手的距离为d，由此计耳细绳能承受的最大拉力，并说出计算依据。(动手做此实验时，请注意安全)
计算依据:在绳子的拉力的合力一定的情况下，两端绳子的拉力的夹角越大，则两端绳子的拉力越大，故细绳能承受的拉力最大时，两手的距离最大，所以两手的距离为d时，细绳承受的拉力为最大。
10.如图所示，在晒被单时，绳子被下拉，与水平线成一夹角θ 。如果通过支架把绳于再拉紧些，是否有可能把绳子拉到完全水平?为什么?因为农服本身有重力，则每段绳子上的拉力都会有竖直向上的分量，则绳子不能完全拉到水平
11.将一重力可忽略不计的纸夹在书内，已知书对纸的压力为2 N，若用F=1N的水平拉力拉纸，纸刚好被匀速拉出。求纸与书之间的动摩擦因数。设书与纸之间的动摩擦因数为μ。对纸分析，纸的上表面受到书向下的压力F1 =2N，由平衡条件可知，纸的下表面受到书向上的支持力F2=2N。
若用F=1N的水平拉力拉纸，纸被匀速拉出，则纸的上、下表面均受到滑动摩擦力作用，摩擦力方向均与运动方向相反， f1 = μ F1 ， f2 = μ F2，由平衡条件可知， f1 + f2 =F，可得μ =0.25。
12.请根据第3章(相互作用)和第4章(力与平衡)的内容，结合你的理解，画出概念图。