高中人教版 (2019)5 共点力的平衡课堂教学课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)5 共点力的平衡课堂教学课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了同一点，相交于一点，匀速直线运动，大小相等，合力为0，答案见解析等内容，欢迎下载使用。
整体感知·自我新知初探
[学习任务]任务1．知道什么是共点力及共点力作用下物体平衡状态的概念。任务2．掌握共点力平衡的条件。任务3．会用共点力的平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。[问题初探]问题1　什么是共点力？问题2　共点力平衡的条件是什么？问题3　处于平衡状态的物体一定静止吗？
[自我感知]　经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材]　下列如教材图中所示的受力情境，哪些图表示共点力？共点力的作用点一定作用在同一位置吗？
知识点一　共点力平衡的条件
提示：甲和丁是共点力；共点力的作用点不一定作用在同一位置，但其作用线或延长线一定交于一点。
1．共点力几个力如果都作用在物体的____________，或者它们的作用线__________，这几个力叫作共点力。如图所示。
2．平衡状态：物体保持____或____________状态。3．二力平衡条件：作用在同一物体上的两个力，如果________，方向相反，并且在同一条直线上，那么这两个力平衡。4．在共点力的作用下物体平衡的条件是_______。
一灯泡吊在天花板下，现用另一细绳将灯泡拉到如图位置，灯泡静止时。问题1　此时灯泡受几个力？
提示：受重力和两根细绳的拉力共三个力的作用。
问题2　试根据二力平衡条件，推导说明：若一个物体受三个力作用而处于平衡状态，则其中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系？
提示：如图所示，灯泡受三个力的作用，将F1和F2合成，可以发现F1和F2的合力与重力G满足二力平衡，所以三个力平衡，则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等、方向相反。
问题3　上面探究的结论是否可以推广到多个力的平衡？
提示：可以。若物体受多个力的作用而处于平衡状态，则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等、方向相反。
2．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】　(对平衡状态的理解)(多选)下列运动项目中的运动员处于平衡状态的是(　　)A．体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时B．蹦床运动员在空中上升到最高点时C．举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内D．游泳运动员仰卧在水面静止不动时
ACD　[物体处于平衡状态的条件是F合＝0，物体处于静止或匀速直线运动状态，故A、C、D正确；B项中运动员上升到最高点时v＝0，F合≠0，不会静止在最高点，故不是平衡状态，B错误。]
【典例2】　(对平衡条件的理解)物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示，其中F1大小为 10 N, 方向水平向右，求：(1)若撤去力F1，而保持其余四个力不变，其余四个力的合力的大小和方向；(2)若将F1转过90°，物体所受的合力大小。
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。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力。
知识点二　解决共点力平衡问题的常用方法
问题1　有风时金属球受哪几个力的作用？
提示：有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT。
问题2　小球受到的风力F和拉力FT的合力与重力是什么关系？
提示：是平衡力，满足大小相等，方向相反。
问题3　重力产生的作用效果是什么？
提示：一是沿着金属丝向左下方拉金属丝，二是沿着水平方向向右拉金属球。
问题4　如何计算风力大小F跟金属球的质量m、偏角θ之间的关系(试画出受力分析图)?
提示：可以用合成法、分解法、正交分解法(如图所示)。
1．合成法物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将其中的任意两个力合成，其合力一定与第三个力平衡，从而把三力平衡问题转化为二力平衡问题。2．分解法物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，将其中任意一个力沿其他两个力的反方向分解，则每个方向上的一对力大小相等，方向相反，从而把三力平衡问题转化为两个方向上的二力平衡问题。
【典例3】　(选自鲁科版教材·合成法的应用)用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，如图所示。若鸟笼重19.6 N，求绳子OA和OB对结点O的拉力。
【典例4】　(分解法的应用)如图所示，建筑装修中，工人用质量为m的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石施加竖直向上大小为F的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动。已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为μ，则磨石受到的摩擦力是(　　)A．(F－mg)sin θB．μ(F－mg)sin θC．μ(F－mg)cs θD．μ(F－mg)
B　[对磨石进行受力分析，如图所示，由平衡条件，沿斜壁方向 (F－mg)·cs θ＝Ff；垂直于斜壁方向压力FN＝(F－mg)·sin θ，故摩擦力Ff＝μFN＝μ(F－mg)sin θ，选项B正确。]
规律方法　“四步”巧解共点力平衡问题
1．活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，由于滑轮或挂钩对绳无约束，因此绳上的张力处处相等，即滑轮只改变力的方向不改变力的大小，如图所示。
知识点三　“活结”与“死结”、“活杆”与“死杆”模型
2．死结：若结点不是滑轮，是固定点时，称为“死结” 结点，则两侧绳上的弹力不一定相等，如图所示。
3．活杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆处于平衡时杆所受到的弹力方向一定沿着杆，否则会引起杆的转动。如图甲所示，若C为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始终沿杆的方向。
4．死杆：若轻杆被固定不发生转动，则杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向。如图乙所示。
【典例7】　(“活杆”与“死杆”模型)如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的轻质光滑定滑轮悬挂一质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙壁上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向的夹角为30°，在轻杆的G点用细绳GF悬挂一质量为M2的物体(都处于静止状态)，求：
(1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力。
[解析]　题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体所受的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图1和图2所示，根据平衡规律求解。
【教用·备选例题】　如图所示，悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处，绳的一端固定在墙上，另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时，O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α＝70°，则β等于(　　)A．45°B．55°C．60°D．70°
B　[对O点进行受力分析，如图所示。因为甲、乙物体质量相等，所以F1与F2大小相等，合成的平行四边形为菱形，α＝70°，则∠1＝∠2＝55°，F1和F2的合力与F3等大反向，β＝∠2，故B正确。]
应用迁移·随堂评估自测
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
CD　[物体运动速度为零时不一定处于平衡状态，A选项错误；物体运动速度大小不变、方向变化时，物体不做匀速直线运动，一定不处于平衡状态，B选项错误；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选项正确；物体受到三个共点力作用而处于平衡状态时，合力为零，则任意两个力的合力与第三个力等大反向，D选项正确。]
2．(2023·浙江1月卷)如图所示，轻质网兜兜住重力为 G的足球，用轻绳挂于光滑竖直墙壁上的 A点，轻绳的拉力为FT，墙壁对足球的支持力为FN，则(　　)A．FTG 　　D．FT＝G
3．周末某班一位同学去逛济南动物园的时候，他刚好看到一只质量为m＝20 kg的猴子趴在一个倾角θ＝30°的斜坡上静止不动，(g＝10 m/s2)求：猴子受到的支持力FN的大小和摩擦力Ff的大小？(保留三位有效数字)
[答案]　173 N　100 N