鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 共点力的平衡背景图课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 共点力的平衡背景图课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了匀速直线运动，F合＝0等内容，欢迎下载使用。

1．知道平衡状态，了解共点力作用下物体平衡的概念和条件。2．掌握解决平衡问题的常用方法，会用共点力的平衡条件解答实际问题。3．认识到物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，坚持实事求是，体会自然平衡之美。
知识点一　共点力作用下物体的平衡条件1．平衡状态：物体____或做____________时所处的状态。2．共点力作用下物体的平衡条件(1)力的平衡：作用在物体上的几个共点力的合力为__，这种情况称为力的平衡。(2)平衡条件：要使物体处于平衡状态，必须有：________。
必备知识·自主预习储备
提醒　物理学中的“缓慢运动”可视为速度很小，接近于0，从而把“缓慢运动”作为平衡状态来处理。
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)若一个物体处于平衡状态，则此物体一定处于静止状态。(　　)(2)高空中沿直线匀速飞行的飞机处于平衡状态。(　　)(3)物体速度为零，此时物体一定处于平衡状态。(　　)
知识点二　平衡条件的应用1．物体的静态平衡：物体在力的作用下处于静止状态，称为静态平衡，处于静态平衡的物体所受的外力的____为零。2．物体在某方向的平衡：运动的物体在某一方向上所受的合力为零时，物体在该方向处于平衡状态。
思考　(1)地面上的大石头属于哪类平衡，合力为多少？(2)水平匀速飞行的飞机合力为多少？
提示：(1)静态平衡，合力为零。(2)合力为零。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)物体处于静止或匀速直线运动状态时所受的合力为零。(　　)(2)处于平衡状态的物体，沿任何方向的合力均为零。(　　)
“阿门阿前一棵葡萄树，阿嫩阿嫩绿地刚发芽，蜗牛背着那重重的壳呀，一步一步地往上爬……”这是一首经典的儿童歌曲。如图所示，蜗牛在树枝上匀速向上爬。
关键能力·情境探究达成
(1)请对蜗牛进行受力分析。(2)若树枝的倾角为α，则树枝对重力为G的蜗牛的作用力是多大？方向如何？
提示：(1)蜗牛受竖直向下的重力，垂直树枝向上的弹力，沿树枝向上的摩擦力。(2)因蜗牛缓慢爬行，说明处于平衡状态，即所受合力为零，因此树枝对蜗牛的作用力大小为G，方向竖直向上。
4．平衡条件的推论(1)二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向。(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向。(3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力必定与另外(n－1)个力的合力等大、反向。
【典例1】　物体在四个共点力作用下保持平衡，撤去F1而保持其他三个力不变，则此时物体所受的合力F(　　)A．大小等于F1，方向与F1相反B．大小等于F1，方向与F1相同C．大小大于F1，方向与F1相反D．由于运动状态不明确，无法确定
思路点拨：多力平衡时，任意一个力与其他力的合力等大、反向。
A　[由物体处于平衡状态可知其余三个力的合力与F1等大、反向，故撤去F1，其余三个力不变，这三个力的合力方向与F1方向相反，大小等于F1，则A正确，B、C、D错误。]
规律方法　“静止”与“v＝0”的区别(1)物体保持静止状态：说明v＝0，a＝0，物体受合外力为零，物体处于平衡状态。(2)物体运动速度v＝0则有两种可能：①v＝0，a≠0，物体受合外力不等于零，物体并不保持静止，处于非平衡状态，如上抛到最高点的物体。②v＝0，a＝0，这种情况与(1)中的静止状态一致。
[跟进训练]1．如图所示，有一均匀梯子AB斜靠在竖直墙上，处于静止状态，假设墙面光滑，地面粗糙，则地面对梯子的作用力可能沿(　　)A．F1的方向　B．F2的方向C．F3的方向D．F4的方向
B　[对梯子受力分析知，梯子受竖直向下的重力G，墙施加的水平向右的弹力FN，另外地面施加的作用力F，此三力不平行，故三力应共点，如图所示，F应与G、FN交于一点，所以可能的方向是沿F2的方向。]
考点2　解答共点力平衡问题的三种常用方法
【典例2】　在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示。仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大，偏角越大。那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间有什么样的关系呢(重力加速度为g)?
思路点拨：(1)研究对象：金属球；(2)受力分析；(3)利用平衡条件列式处理。
[解析]　选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示。
方法一：力的合成法如图乙所示，风力F和拉力T的合力与重力等大反向，则有F＝mg tan θ。方法二：力的效果分解法将重力沿金属丝方向和水平方向分解，如图丙所示则有F－mg tan θ＝0得F＝mg tan θ。
方法三：正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图丁所示。水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零即Fx合＝T sin θ－F＝0Fy合＝T cs θ－mg＝0解得F＝mg tan θ。
[答案]　F＝mg tan θ
1．(多选)下面关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是(　)A．如果物体的运动速度为零，则必处于平衡状态B．如果物体的运动速度大小不变，则必处于平衡状态C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反
学习效果·随堂评估自测
CD　[物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A错误；物体运动速度大小不变、方向变化时，不是做匀速直线运动，一定不是处于平衡状态，B错误；物体处于平衡状态时，合力为零，物体沿任意方向的合力都必为零，C正确；任意两个共点力的合力与第三个力等大反向，合力为零，物体处于平衡状态，D正确。]
2．一只质量为m的萤火虫停在倾角为θ的枝条上，枝条对萤火虫的作用力大小为(重力加速度为g)(　　)A．mg sin θ　　B．mg cs θC．mg tan θD．mg
D　[萤火虫是静止的，所以处于平衡状态，它受到竖直向下的重力，以及枝条的作用力，说明枝条对它的力与重力的大小相等、方向相反，所以枝条对萤火虫的作用力大小为mg，方向竖直向上，故选D。]
A　[设物块的质量最大为m，将物块的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解，由平衡条件，在沿斜面方向有F＝mg sin 30°＋μmg cs 30°，解得m＝150 kg，A项正确。]
4．(新情境题：以圆柱体工件沿V形槽运动为背景，考查平衡条件)一个质量m＝10 kg的圆柱体工件放在V形槽中，槽顶角α＝60°，槽与圆柱体工件接触处的动摩擦因数处处相同且大小为μ＝0.25，则：(重力加速度g取10 m/s2)
(1)要沿圆柱体工件的轴线方向(如图甲所示)水平地把圆柱体工件从槽中拉出来，人至少要施加多大的拉力？(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(2)把整个装置倾斜(如图乙所示)，保证圆柱体工件和槽始终处于相对静止状态，此过程中圆柱体工件和槽之间的摩擦力怎样变化？
[解析]　(1)分析圆柱体工件的受力可知，沿轴线方向受到拉力F、两个侧面对圆柱体工件的滑动摩擦力，由题给条件知，F＝f。将重力进行分解，如图所示。因为α＝60°，所以F1＝F2＝mg由f＝μF1＋μF2解得：F＝0.5mg＝50 N。(2)因圆柱体工件和槽始终处于相对静止状态，故由f ′＝mg sin θ知静摩擦力逐渐增大。
[答案]　(1)50 N　(2)逐渐增大
回归本节知识，自我完成以下问题：(1)什么是平衡状态？
提示：物体静止或匀速直线运动时所处的状态。
(2)物体处于平衡状态时应满足什么条件？
提示：物体所受的合力为零。
阅读材料·拓宽物理视野
生活实践中的物理在我国某些地区有一种伸臂桥(如图甲所示)。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乙摆放。
问题　若木条长度均为l，为使这两块木条保持平衡，不致翻倒。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？
甲 乙伸臂桥示意图　　怎样保持平衡