高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡课文内容ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡课文内容ppt课件，共50页。PPT课件主要包含了同一点，作用线，匀速直线运动，合力为0，共点力平衡状态，方法二分解法，方法三正交分解法，方法四力的三角形法，方向水平向右，word部分等内容，欢迎下载使用。

一、共点力平衡的条件1．共点力：几个力如果都作用在物体的________，或者它们的________相交于一点，这几个力叫作共点力。2．平衡状态：______状态或者______________状态。3．共点力的平衡条件：在共点力作用下物体平衡的条件是_________。
二、正交分解法1．定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。2．建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)。
3．物体处于________________的正交分解方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3…，处于平衡状态时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解(如图所示)。x轴上的合力：Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…＝0y轴上的合力：Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…＝0
1．判断下列说法是否正确。(1)共点力一定作用于物体上的同一点。(　　)(2)作用于同一物体上的所有力都是共点力。(　　)(3)物体的加速度a＝0，则物体一定处于静止状态。(　　)(4)物体的速度很大，则F合很大。(　　)(5)某时刻物体的速度为0时，物体一定处于平衡状态。(　　)(6)沿光滑斜面下滑的物体处于平衡状态。(　　)
解析：水平拉木箱时，由平衡条件有F－μmg＝0；斜向上拉木箱时，F cs 60°－μFN＝0，FN＋F sin 60°＝mg，解得μ＝ ，C正确。
3．(多选)关于共点力，下列说法正确的有(　　)A．作用在一个物体上的两个力、如果大小相等、方向相反，那么这两个力是共点力B．作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，那么这两个力是共点力C．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，那么这几个力也可能是共点力D．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，那么这几个力是共点力
解析：如果作用在物体的同一点或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线交汇于一点，那么这几个力是共点力，所以C、D正确；大小相等、方向相反的力不一定作用在同一点，但一对平衡力必作用于同一物体的同一直线上，是共点力，所以A错误，B正确。
探究一　共点力平衡条件的理解1．平衡状态(1)物体处于静止或匀速直线运动的状态。
(2)对“平衡状态”的理解不管是静止还是匀速直线运动，速度保持不变，所以Δv＝0，a＝ ，对应加速度为零，速度为零不代表a＝0。例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬间速度为零，但这一状态不可能保持，因而上抛物体在最高点不能称为静止，即速度为零不等同于静止。
2．共点力平衡的条件(1)共点力平衡的条件是合力为0。(2)表示为：F合＝0；或将各力分解到x轴和y轴上，满足Fx合＝0，且Fy合＝0。
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、共线。②三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。③多力平衡：若物体在多个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意一个力与其余所有力的合力等大、反向、共线。(3)当物体受三个力平衡，将表示这三个力的有向线段依次首尾相连，则会构成一个矢量三角形，表示合力为0。
　 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。(1)若撤去力F1，而保持其余四个力不变，求其余四个力的合力的大小和方向；(2)若将F1转过90°，求物体所受的合力大小。
[解析]　(1)五个共点力平衡时合力为零,则其余四个力的合力与F1等大、反向，故其余四个力的合力大小为10 N，方向水平向左。
[答案]　(1)10 N　水平向左　
探究二　共点力平衡条件的应用1．平衡条件的表达式(1)F合＝0。(2)其中Fx合和Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力。
2．常用方法(1)合成法：物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反。(2)效果分解法：物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的作用效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件。
(3)正交分解法：物体受到三个或三个以上力的作用而平衡，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件。(4)力的三角形法：对受三个力作用而平衡的物体，将力平移使三个力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力。
[解析]　方法一　合成法
　 (2020·厦门市湖滨中学月考)如图甲所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为10 kg的物体，∠ACB＝30°；图乙中轻杆HP一端用铰链固定在竖直墙上，另一端P通过轻绳EP拉住，EP与水平方向也成30°，轻杆的P点用轻绳PQ拉住一个质量也为10 kg的物体。g取10 m/s2，求：
(1)轻绳AC段的张力FAC与轻绳EP的张力FEP之比；(2)横梁BC对C端的支持力；(3)轻杆HP对P端的支持力。
[解析]　分别对C点和P点受力分析如图所示
(1)图甲中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，绳AC段的拉力FAC＝FCD＝M1g图乙中则有FEPsin 30°＝FPQ＝M2g解得FEP＝2M2g
(2)图甲中，根据几何关系得FC＝FAC＝M1g＝100 N方向与水平方向成30°角斜向右上方。(3)图乙中，根据平衡方程有FEPsin 30°＝M2gFEPcs 30°＝FP
(2)100 N，方向与水平方向成30°角斜向右上方　(3)173 N，方向水平向右
探究三　动态平衡问题1．动态平衡：“动态平衡”是指物体所受的力中有些是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，但变化过程中的每一个状态均可视为平衡状态，所以叫作动态平衡。
2．分析方法(1)解析法①列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式；②根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。(2)图解法①根据已知量的变化情况，画出平行四边形边、角的变化；②确定未知量大小、方向的变化。
(3)相似三角形法①根据已知条件画出两个不同情况对应的力的三角形和空间几何三角形,确定对应边，利用三角形相似知识列出比例式；②确定未知量大小的变化情况。
　 自卸式运输车是车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车，由汽车底盘、液压举升机构、取力装置和货厢组成。如图所示，在车厢由水平位置逐渐抬起的过程中，有关货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff，下列说法中正确的是(　　)A．摩擦力Ff逐渐增大B．摩擦力Ff先增大后减小C．支持力FN逐渐增大D．支持力FN先减小后不变
[解析]　开始时货物受重力和支持力，抬起后受到向上的静摩擦力；静摩擦力等于重力沿斜面向下的分力，即Ff＝mg sin θ，随角度的增大,静摩擦力增大；当角度达到一定程度时，物体开始滑动，由静摩擦力变化滑动摩擦力，而滑动摩擦力Ff＝μmg cs θ，cs θ随角度的增加而减小，故滑动摩擦力将减小；故摩擦力是先增大后减小的，故A错误，B正确；支持力FN＝mg cs θ，cs θ随角度的增加而减小，故支持力一定是逐渐减小，故C、D错误。
[针对训练]　如图所示，一光滑半圆形凹槽固定在水平地面上，一物块(可看作质点)静置于槽内最底部的A点处。现用一方向不变的斜向上的推力F把物块从A点沿着凹形槽缓慢推至B点。设物块受到凹槽的支持力为FN，则在上述过程中F和FN大小的变化情况为(　　)A．F和FN都一直增大B．F一直增大，FN先减小后增大C．F先增大后减小，FN一直增大D．F和FN都先增大后减小
解析：对物块受力分析如图由图可知，物块从A点沿着凹形槽缓慢推至B点过程中，F一直增大，FN先减小后增大。
1．(对共点力平衡条件的理解)物体受共点力作用，下列说法正确的是(　　)A．物体的速度等于0，物体就一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为0时，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态
解析：处于平衡状态的物体，从运动形式上看是处于静止或匀速直线运动状态，从受力上来看，物体所受合外力为0。速度为0的物体，受力不一定为0，故不一定处于平衡状态，A错误；物体相对于另一物体静止时，该物体相对地面不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，B错误；C符合平衡条件，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡状态，D错误。
2．(合成法和效果分解法的应用)如图所示，一重为10 N的球固定在支杆AB的上端，今用一段绳子水平拉球，使杆发生弯曲，已知绳的拉力为7.5 N，则AB杆对球的作用力(　　)A．大小为7.5 NB．大小为10 NC．方向与水平方向成53°角斜向右下方D．方向与水平方向成53°角斜向左上方
解析：方法一　分解法分析小球重力产生的效果可知，小球重力产生一个水平方向拉伸细绳的效果，可分解为一个沿水平向左的分力，其大小等于绳中张力。由平行四边形定则可确定小球重力的另一个分力的大小与方向，如图甲所示，另一分力的大小与方向与杆对小球的作用力等大反向。
方法二　合成法对球受力分析如图乙所示，
球受重力、绳子的拉力及杆的弹力而处于平衡状态；则重力与绳子的拉力的合力与杆的弹力等大反向；
斜向左上方，故D正确。
方法三　正交分解法小球受力如图丙所示，
3．(正交分解法的应用)(多选)如图所示，一重力为G的木块在推力为F作用下，始终静在水平地面上；已知推力F与水平面夹角为θ，木块与地面间的动摩擦因数为μ，则(　　)A．木块与地面间摩擦力为F cs θB．木块与地面间摩擦力为μGC．若F增大，木块对地面的压力增大D．若F减小，木块的合力减小
解析：对木块受力分析情况如图所示 由于木块保持静止状态，由水平方向平衡可得f＝F cs θ，A正确，B错误；由图可知，竖直方向平衡可得FN＝mg＋F sin θ，已知木块的重力以及推力F与水平面夹角为θ不变，若F增大，地面对木块的支持力增大，则木块对地面的压力增大，C正确；若F减小，木块仍保持静止，故合力仍为零，合力不变，D错误。
4．(动态平衡问题)(多选)如图，物体的重力为G，保持细绳AO的位置不变，让细绳BO的B端沿四分之一圆弧从D点缓慢向E点移动，在此过程中(　　)A．AO绳上的张力一直在增大B．AO绳上的张力先减小后增大C．BO绳上的张力先减小后增大D．BO绳上的张力一直在减小
解析：对O点进行受力分析，O点处于静止状态，两绳子拉力的合力等于物体重力，由图可知，OB绳子上的拉力先减小后增大，OA绳子的拉力始终增大。
请做：课后达标 限时训练