人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡教课ppt课件

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知识点 共点力平衡的条件
若物体处于共点力作用下的平衡状态，这些力的合力有什么特点？平衡状态一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态．共点力平衡条件若物体处于共点力作用下的平衡状态，则所有力的合力为零．
由平衡条件得出的三个结论
例：如图一物体在拉力F作用下静止在粗糙水平面上，求静摩擦力的大小。
知识点 正交分解法
在很多问题中，常把各个力分解为互相垂直的两个方向，特别是物体受多个力作用时，把物体受到的各个力都分解到互相垂直的两个方向上去，先分别求出两个垂直方向上的力的合力，然后再求出总的合力，这样可把复杂问题简化，这种方法叫正交分解法．
坐标轴的选取原则上，坐标轴的选取是任意的，为使问题简化，坐标轴的选取一般有以下两个原则：(1)使尽量多的力处在坐标轴上．(2)尽量使某一轴上各分力的合力为零．
正交分解法的适用情况适用于计算物体受三个或三个以上共点力的合力情况．
提示：(1)物块受到重力、支持力、摩擦力以及拉力四个力的作用。用平行四边形定则求合力的话，会很烦琐。(2)建立坐标系时，应使尽可能多的力与坐标轴重合。
步骤：(1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上。
【例】如图所示，质量为m的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动，物体与地面间动摩擦因数为μ，则物体受到的摩擦力的大小为(　　)A．Fsin θ　　　　 B．Fcs θC．μ(Fsin θ＋mg) D．μ(mg－Fsin θ)
知识点 动态平衡问题
动态平衡通过改变某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，在这个过程中物体一直处于平衡状态，但所受的力中有变力，故称为动态平衡。
图解法分析三力动态平衡问题的思路：(1)确定研究对象，作出受力分析图。(2)明确三力的特点，哪个力不变，哪个力变化。(3)将三力的示意图首尾连接，构造出矢量三角形；或将某力根据其效果进行分解，画出平行四边形。(4)根据已知量的变化情况，确定有向线段(表示力)的长度变化，从而判断各个力的变化情况。
例：用绳AO、BO悬挂一个重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B的支架上。悬点A固定不动，将悬点B从图中所示位置逐渐移动到C点的过程中，分析绳OA和OB上的拉力的变化情况
答案：绳OA的拉力逐渐减小绳OB的拉力先减小后增大
1.如图所示，一倾角为θ的固定斜面上，有一块可绕其下端转动的挡板P，今在挡板与斜面间夹有一重为G的光滑球．试求挡板P由图示的竖直位置缓慢地转到水平位置的过程中，球对挡板压力的最小值是多大？
解析　球的重力产生两个作用效果：一是使球对挡板产生压力，二是使球对斜面产生压力．如下图(a)所示，球对挡板的压力就等于重力沿垂直于挡板方向上的分力F1，在挡板P缓慢转动的过程中，重力G的大小和方向保持不变，分力F2的方向不变，总与斜面垂直，分力F1的大小和方向都发生变化，所以构成的平行四边形的形状对应变化
但无论如何变化，所构成的平行四边形总夹在两条平行线OB和AC之间，如下图(b)所示 .由图可知，表示F1的线段中最短的是OD(OD⊥AC)，则分力F1的最小值F1min＝G sin θ，这个值也就等于球对挡板压力的最小值．答案　Gsin θ
2.直升机沿水平方向匀速飞往水源处取水灭火，悬挂着m＝500 kg空箱的悬索与竖直方向的夹角θ＝45°.如图所示，直升机取水后飞往火场，加速飞行，完成自己的使命．如果空气阻力大小不变，且忽略悬索的质量，求飞机在飞行中受到的空气阻力．(取重力加速度g＝10 m/s2)
解析　直升机沿水平方向匀速飞行，处于平衡状态，应该满足平衡条件，合外力为零．以空箱为研究对象，飞行中其受到本身的重力mg、悬索的拉力F、空气的阻力F阻作用．以空箱为原点，以水平和竖直方向为坐标轴的方向建立平面直角坐标系，受力分析如右图所示，根据力的正交分解规律有：
竖直方向Fcs θ=mg水平方向Fsin θ=F阻所以F阻=mgtan θ代入数据解得F阻=5 000 N.答案　5 000 N