高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力5 共点力的平衡教课课件ppt

这是一份高中人教版 (2019)第三章 相互作用——力5 共点力的平衡教课课件ppt，文件包含人教版高中物理必修第一册第三章第5节共点力的平衡课件ppt、人教版高中物理必修第一册第三章第5节共点力的平衡学案docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共60页， 欢迎下载使用。
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。2．掌握共点力平衡的条件。3．会用共点力的平衡条件，分析生活和生产中的实际问题。
1．平衡状态：物体保持______或______________状态。2．二力平衡条件：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。3．在共点力的作用下物体平衡的条件是__________。
探究重构·关键能力达成
知识点一　共点力平衡的条件
如图甲中悬挂风景画框的结点O受三个力，乙中的店牌受三个力，丙中的扁担也受三个力。
问题1　观察三幅图中的作用力，哪些是共点力？
提示：甲、乙图中都是共点力。丙图中不是共点力。
问题2　如何计算图乙中的合力？
提示：乙图中的力是共点力，可以应用平行四边形定则求合力。
问题3　图甲中的风景画框处于什么状态？所受合力是多少？
提示：平衡状态；为零。
2．由平衡条件得出的三个结论
C　[孔明灯向着东北偏上方向匀速上升，即处于平衡状态，则合力为零，由于所受重力方向竖直向下，根据平衡条件，空气的作用力大小F＝mg，方向竖直向上，故C正确。]
[跟进训练]1．(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。]
2．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。]
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　解答共点力平衡问题的三种常用方法
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，方向相反且共线。
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小球。
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．处理静态平衡问题的常用方法
2．应用共点力静态平衡条件解题的步骤
【典例2】　(多选)如图所示，重物的质量为m，轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的，平衡时AO是水平的，BO与水平方向的夹角为θ，重力加速度为g，AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小分别是(　　)
(也可以用效果分解法求解，同学们可以试一试)
[跟进训练]3．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。
1．“活结”与“死结”模型(1)“活结”一般是由轻绳跨过光滑滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳上弹力的大小一定相等，两段绳合力的方向一定沿这两段绳夹角的平分线。(2)“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳上的弹力不一定相等。
知识点三　“活结”与“死结”、“活杆”与“死杆”模型
2．“活杆”与“死杆”模型(1)“活杆”：即杆用转轴或铰链连接，当杆处于平衡状态时，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。
(2)“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，水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端B装有一个小滑轮，一绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂重物m。滑轮对绳的作用力应为图丙中两段绳中拉力F1和F2的合力F的反作用力，即AB杆弹力的方向不沿杆的方向。
A．弹簧的弹力为10 NB．重物A的质量为2 kgC．桌面对B物体的摩擦力为10 ND．OP与竖直方向的夹角为60°
[跟进训练]5．如图所示为三种形式的吊车的示意图，OA为杆，重力不计，AB为缆绳，当它们吊起相同重物时，杆OA在三图中的受力Fa、Fb、Fc的关系是(　　)
A．Fa>Fb>Fc　　　B．Fa>Fc＝Fb　　C．Fa＝Fb>Fc　　D．Fa＝Fb＝Fc
1．若某一物体受共点力作用处于平衡状态，则该物体(　　)A．一定是静止的B．一定做匀速直线运动C．所受各共点力的合力可能不为零D．所受各共点力的合力为零
应用迁移·随堂评估自测
D　[物体处于平衡状态时，物体可能静止或做匀速直线运动，选项A、B错误；此时所受各共点力的合力一定为零，选项C错误，D正确。]
2．(2022·广东卷)如图所示是可用来制作豆腐的石磨。木柄AB静止时，连接AB的轻绳处于绷紧状态。O点是三根轻绳的结点，F、F1和F2分别表示三根绳的拉力大小，F1＝F2且∠AOB＝60°。下列关系式正确的是(　　)
3．(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
回归本节知识，自我完成以下问题：1．什么是物体的平衡状态？共点力作用下物体处于平衡状态的条件是什么？
提示：静止或匀速直线运动状态；合外力为0即F合＝0。
2．解决平衡问题的常用方法有哪些？
提示：合成法、分解法、正交分解法、矢量三角形法。
题组一　共点力平衡条件的理解及应用1．人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示，以下说法正确的是(　　)A．人受到重力和支持力的作用B．人受到重力、支持力和摩擦力的作用C．人受到的合外力不为零D．人受到的合外力方向与速度方向相同
课时分层作业(十三)　共点力的平衡
A　[人匀速运动，合力为零，人只受到重力和支持力的作用，故A正确；假设人受到摩擦力的作用，则人在水平方向合力不为零，这与人合力为零相矛盾，说明人不受摩擦力作用，故B错误；人匀速运动，合外力一定为零，故C错误；人受到的合外力为零，没有方向，故D错误。]
2．一个物体受到三个共点力的作用，如果三个力的大小为如下各组情况，那么有可能使物体处于平衡状态的是(　　)A．1 N　4 N　7 N B．2 N　6 N　9 NC．2 N　5 N　8 N D．6 N　8 N　6 N
D　[能否使物体处于平衡状态，要看三个力的合力是否可能为零，方法是两个较小力加起来是否大于或等于最大的那个力，如果是就可能。因为两个力的合力范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2，若F3在此范围内，就可能与F平衡，故D正确。]
4．如图所示，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(　　)A．mg sin θ　B．mg cs θ　C．mg tan θ　D．mg
D　[萤火虫是静止的，所以处于平衡状态，它受到的重力竖直向下，大小为mg，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D正确。]
D　[对小球进行受力分析，如图所示，小球受重力mg，挡板对球的弹力FN1，斜面对球的弹力FN2，将FN1和FN2合成，合力为F，根据共点力平衡条件得出F＝mg，利用三角函数关系得出FN1＝mg tan α，则小球对挡板的压力大小为mg tan α。故选项D正确。]
9．倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上。下列结论正确的是(　　)A．木块受到的摩擦力大小是mg cs αB．木块对斜面体的压力大小是mg sin αC．桌面对斜面体的摩擦力大小是mg sin αcs αD．桌面对斜面体的支持力大小是(M＋m)g
D　[以木块为研究对象，如图甲所示，有Ff＝mg sin α，FN＝mg cs α，故选项A、B均错误；以木块与斜面体所组成的整体为研究对象，如图乙所示，有Ff桌＝0，FN桌＝(M＋m)g，故选项C错误，D正确。]
11．如图所示，倾角为θ、质量为M的斜面体C置于水平地面上，质量为m的小物块B置于斜面上，通过细绳跨过光滑的定滑轮与质量也为m的物块A相连接，连接B的一段细绳与斜面平行，物块B与斜面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，A、B、C都处于静止状态。求：(1)斜面对B的摩擦力；(2)地面对斜面体的支持力和摩擦力。
[解析]　(1)设斜面对B的摩擦力大小为fB，物块B受力如图由平衡条件有mg sin θ＋fB＝TT＝mg解得fB＝mg(1－sin θ)方向沿斜面向下。
(2)以B、C整体为研究对象，受到重力、拉力T、地面的支持力N和地面的摩擦力f作用，由平衡条件，在竖直方向上有T sin θ＋N＝(M＋m)g解得N＝Mg＋mg(1－sin θ)，方向竖直向上在水平方向上有f＝T cs θ＝mg cs θ，方向水平向左。
[答案]　(1)mg(1－sin θ)，方向沿斜面向下(2)Mg＋mg(1－sin θ)，方向竖直向上　mg cs θ，方向水平向左
12．同学们都有过擦黑板的经历。如图所示，一黑板擦(可视为质点)的质量为m＝0.2 kg，当手臂对黑板擦的作用力F＝10 N且F与黑板面所成角度为53°时，黑板擦恰好沿黑板表面缓慢竖直向上擦黑板。(g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cs 53°＝0.6)
(1)求黑板擦与黑板间的动摩擦因数μ。(2)若作用力F方向保持不变，当F多大时能完成向下缓慢擦黑板的任务？(3)比较以上两种情况，试判断哪次黑板擦得更干净，并说明理由。
[解析]　(1)在黑板擦缓慢向上擦的过程中，以黑板擦为研究对象进行受力分析如图甲所示，则水平方向F sin 53°＝FN竖直方向F cs 53°＝mg＋FfFf＝μFN解得Ff＝4 N，μ＝0.5。