1、第五节 共点力的平衡条件感受自然界平衡之美感受自然界平衡之美我们描述某些物体状态时常用我们描述某些物体状态时常用“平衡平衡”这个词，这个词，大家能否联想一下自己日常生活中的例子，哪些大家能否联想一下自己日常生活中的例子，哪些物体是平衡的？物体是平衡的？在物理学中在物理学中“平衡平衡”这个词究竟是什么含义呢？这个词究竟是什么含义呢？1 1.知道什么叫共点力作用下的平衡状态知道什么叫共点力作用下的平衡状态2 2.掌握共点力的平衡条件掌握共点力的平衡条件3 3.会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题(难点难点)一、平衡状态一、平衡状态1.1.定义：物体处于静止或者保
2、持匀速直线运动的定义：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态叫做平衡状态状态叫做平衡状态2.2.常见情形常见情形F FN NG GF Ff fF FN NG GG GF FN Nf f静止在桌面上的木块静止在桌面上的木块匀速行驶的汽车匀速行驶的汽车静止在斜面上的木块静止在斜面上的木块二、共点力的平衡条件二、共点力的平衡条件为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所为了使物体保持平衡状态，作用在物体上的力所必须满足的条件，叫做共点力的平衡条件必须满足的条件，叫做共点力的平衡条件.下面我们一起来寻找其平衡条件下面我们一起来寻找其平衡条件三、探究共点力的平衡条件三、探究共点力的平衡条件1.1.二力平
3、衡条件：两个力大小相等、方向相反、二力平衡条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上作用在同一条直线上F FN NG GF FG G实验：探究三个共点力的平衡条件实验：探究三个共点力的平衡条件2.2.三个共点力的平衡条件三个共点力的平衡条件 一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态时，其中任意两个力的合力应该与第三个力大小时，其中任意两个力的合力应该与第三个力大小相等相等，方向，方向相反相反，作用在同一条直线上作用在同一条直线上.试验数据处理：试验数据处理：方案方案1 1：力的合成力的合成F F1212=-F=-F3 3(F(F1212表示表示F F
4、1 1、F F2 2的合力）的合力）方案方案2 2：力的分解力的分解F F1 1=-F=-F3131(F(F3131表示表示F F3 3在在F F1 1方方向向上的分力上的分力)F F2 2=-F=-F3232（F F3232表示表示F F3 3在在F F2 2方方向上的分力向上的分力）因此由实验可得出结论：因此由实验可得出结论：三个共点力作用下物体的平衡条件为：三个共点力作用下物体的平衡条件为：F F合合=0=03.3.寻找三个以上的共点力的平衡条件：寻找三个以上的共点力的平衡条件：根据力的合成定则，我们可以把任意两个共点力用根据力的合成定则，我们可以把任意两个共点力用一个力代替，据此，逐步
5、地等效简化，三个以上的一个力代替，据此，逐步地等效简化，三个以上的共点力最终也都可以等效简化为两个共点力，如四共点力最终也都可以等效简化为两个共点力，如四个力的简化个力的简化.二力平衡的二力平衡的物体合外力为物体合外力为 0.0.F F2 2F F123123F F1212F F1 1F F3 3F F4 4推广：物体在三个以上共点力作用下的平衡推广：物体在三个以上共点力作用下的平衡条件也是所受合力为零，即条件也是所受合力为零，即F F合合0 0推论：当物体处于平衡状态时，它所受的某一个推论：当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与其余的力的合力等值反向力与其余的力的合力等值反向.五、共点力作
6、用下平衡问题的解题步骤：五、共点力作用下平衡问题的解题步骤：1.1.确定研究对象确定研究对象;2.2.对研究对象进行受力分析，并画受力图；对研究对象进行受力分析，并画受力图；3.3.根据物体的受力和已知条件，采用力的合成、根据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法；分解、图解、正交分解法，确定解题方法；4.4.解方程，进行讨论和计算解方程，进行讨论和计算.例：用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，例：用绳子将鸟笼挂在一根横梁上，OAOA与横梁的夹与横梁的夹角角6060，OAOA与与OBOB垂直，如图所示。若鸟笼重为垂直，如图所示。若鸟笼重为20N.20N.求：（求：（1
7、 1）绳子）绳子OCOC对鸟笼的拉力；对鸟笼的拉力；（2 2）绳子）绳子OAOA和和OBOB对结点对结点O O的拉力的拉力.ABC0解：解：对鸟笼分析对鸟笼分析由二力平衡得由二力平衡得OCOC对鸟笼的拉力的大小为对鸟笼的拉力的大小为T T=G=20N=G=20N对结点分析对结点分析由共点力的平衡得：由共点力的平衡得：F F1212T T由三角函数关系得由三角函数关系得F F1 1=F=F1212cos60cos60 F F2 2=F=F1212sin60sin60代入数据，可解得：代入数据，可解得：F F1 1=10N,F=10N,F2 2=N=NT TF F1 1F F2 2F F12121
8、0 3解法解法对结点分析对结点分析(如图如图)按平行四边形定则分解按平行四边形定则分解由三角函数可得由三角函数可得T T1 1=Tcos60=Tcos60T T2 2=Tsin60=Tsin60由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知 T=TT=T根据共点力的平衡条件得根据共点力的平衡条件得F F1 1=T=T1 1 F F2 2=T=T2 2代入数据，可解得：代入数据，可解得：F F1 1=10N,F=10N,F2 2=N=NABC0T TF F1 1F F2 22 2T T1 110 3平衡状态平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的物体处于静止或匀速直线运动的状态状态平衡条件平衡条件:F F合合=
9、0=0解题方法解题方法:合成法、分解法合成法、分解法共点共点力作力作用下用下物体物体的平的平衡衡1.1.（双选）（双选）平衡状态是指物体的运动状态保持不变，平衡状态是指物体的运动状态保持不变，下列运动状态下列运动状态属于平衡状态的有（属于平衡状态的有（）A.A.静止静止 B.B.自由落体运动自由落体运动C.C.匀速直线运动匀速直线运动 D.D.匀速圆周运动匀速圆周运动ACAC2.2.如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，如图所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O O为球心，一质量为为球心，一质量为m m的小滑块，在水平力的小滑块，在水平力F F的作用的作用下静止在下静止在P P点。设滑块所受
10、支持力为点。设滑块所受支持力为F FN N.OF.OF与水平方与水平方向的夹角为向的夹角为.下列关系正确的是（下列关系正确的是（）A A B BF=mgtanF=mgtanC C D DF FN N=mgtan=mgtanA AmgFtanNmgFtan3.3.一质量为一质量为m m的物块恰好静止在倾角为的物块恰好静止在倾角为的斜面上。的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力现对物块施加一个竖直向下的恒力F F，如图所示。，如图所示。则物块（则物块（）A A仍处于静止状态仍处于静止状态B B沿斜面加速下滑沿斜面加速下滑C C受到的摩擦力不变受到的摩擦力不变D D受到的合外力增大受到的合外力增大
11、A A4.4.在竖直墙壁上，用斜向上的恒力按着一重为在竖直墙壁上，用斜向上的恒力按着一重为G G的木的木块沿墙壁做匀速运动，块沿墙壁做匀速运动，F F与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为，求，求动摩擦因数动摩擦因数.答案：答案：F FN NF FG Gf ff fF FN NF FG GG-Fcos=FsinG+Fcos=Fsin或5.5.如图所示，如果篮球重为如图所示，如果篮球重为=15=15，=30=30.求：细绳对球的拉力和墙面对球的支持力各是多少？求：细绳对球的拉力和墙面对球的支持力各是多少？答案：答案：细绳对球的拉力细绳对球的拉力为为 N N墙面对球的支持力墙面对球的支持力为为 N N10 35 3为别人鼓掌的人也是在给自己的生命加油。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
