1、第一节 共点力作用下 物体的平衡 回顾知识点 物体受力分析步骤是什么? 1.根据要求确定研究对象。 2.画出研究对象受到的重力,这是因为地球上的物体都受到 重力的作用。 3.看它与哪些物体接触。如果它同周围的物体有挤压的现象 ,它一定受到弹力的作用。 4.如果它周围物体的接触面不光滑,除了互相挤压之外,还 存在相对运动或相对运动趋势,它必然还会受到摩擦力的 作用。 课堂引入 从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的 大地;从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具,摆设 ,无一不处于平衡状态。 课堂引入 空中芭蕾 平衡的艺术 叠石头的最高境界 叠石头的最高境界 作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几
2、个力称为共点力。 限 速 40km/s G F2F1 F1 F2 F3 Ff N G v为了明确表示物体所受的共点力,在作示意图时,可 以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。 v在不考虑物体转动的情况下,物体可以当作质点看待 ,所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。 课堂引入 共点力: 几个力如果作用在物体的同一点,或者它们 的作用线相交于一点,这几个力叫做共点 力. 共点力: F1 G F2 F 1 F 3 F 2 课堂引入 平衡状态平衡状态 物体处于静止静止或者匀速直线运动匀速直线运动的状态叫 做平衡状态平衡状态。 N G 静止在桌面上的木块 Ff N G 匀速行驶的汽车 G
3、N f 静止在斜面上的木块 学习活动一 认识平衡状态 平衡的种类 如果物体缓慢移动则称为准静态。 B.动平衡:物体保持匀速直线运动状态。 A.静平衡:物体保持静止状态 平衡状态的运动学特征: V=0 或V不变,即:a=0 注意:保持静止和瞬时速度为0不同 学习活动一 认识平衡状态 一、平衡状态 1.概念:一个物体在共点力的作用下,保持静止或者做 匀速直线运动,我们就说这个物体处于平衡状态。 2.什么是平衡状态? 我们周围的楼房、树木、课桌椅、粉笔盒都处于 静止状态,凡是保持静止不动的物体,我们就说它处 于平衡状态。除此之外,如果物体做匀速直线运动, 我们也称它处于平衡状态。举例:汽车沿直线匀速
4、运 动(是);物体被匀速举高(是);汽车拐弯(不是 )。 学习活动一 认识平衡状态 判断: 以下物体是否处于平衡状态? (1) 天花板下悬挂的静止的吊扇。 (2) 粗糙斜面上静止的木块。 (3) 光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。 (4) 沿斜面匀速直线下滑的铁箱。 (5) 竖直上抛到最高点的篮球。 (6) 拿在手上铅球,松手的瞬间。 答:(1)(2) (3)(4)是平衡状态 (5)(6)不是平衡状态 (1) 天花板下悬挂的静止的吊扇。 F G 此时 构成二力平衡 合 (2) 粗糙斜面上静止的木块。 N 此时和F 的合力F与G 形成二力平衡 合 (3) 光滑水平面上匀速直线滑动的冰块。 N v
5、此时FG 形成二力平衡 合 (4) 沿斜面匀速直线下滑的铁箱。 G N Ff F v 此时FN和Ff 的合力与 形成二力平衡 合 (5) 竖直上抛到最高点的篮球。 G 此时篮球只受到 重力的作用, 合而不为 (6) 拿在手上铅球,松手的瞬间。 此时铅球只受到 重力的作用, 合而不为 二、共点力作用下物体的平衡条件 1. 共点力作用下物体的平衡条件是 物体处于平衡状态时 它的加速度为零 它的运动状态不变 根据牛顿第二定律 。 2.当物体在二个力的作用下处 于平衡状态时,这二个力一定 是等值、反向、共线; FN G . 合力为零。 上一页下一页退 出目 录 学习活动二:探究平衡条件 3. 如果是三
6、个力呢? 实验验证: 将三个弹簧秤放 在同一平面内,并将 三个弹簧秤挂在同一 物体上,三个力互成 120度角,平衡时,记下 三个弹簧秤的示数 结论:当物体在三个力的作用下处于平衡状态时,它们的 合力一定等于零,且其中任意二个力的合力,都跟第三个 力的大小相等,方向相反,作用在一条直线上。这样,三 个力的平衡问题就可转化为二个力平衡问题。 F1 F2 O F3 F 上一页下一页退 出目 录 知道了共点力的平衡条件后,我们还可对实际中用得 多的三力平衡条件得出两个重要的推论: 三个共点力平衡时,其中任意两个力的合力一定与第 三个力大小相等、方向相反,而且在同一条直线上。 一个物体如果受到三个不平行
7、的力作用下处于平衡状 态,则这三个力必定共点共面,合力为零。 三.推论 20 N15 N a A BC O O F1 F2 F3 F 解:作出O 点的受力图, 用平行四边形法则求出F 和 F 的合力F 。 2 3 【例1】如图所示,在绕过两个定滑轮的绳子的两端悬 挂两个物体,它们分别重15 N和20 N。在两个滑轮之间的 绳上悬挂一个物体 A,当a = 90 时,这三个物体都处于平 衡状态。求 A 物体的重力。 问题1如图所示,细绳CO与竖直方向成30角,A、B两物体 用跨过滑轮的细绳相连,已知物体B所受到的重力为100N,地 面对物体B的支持力为80N,试求: (1)物体A所受到的重力; (
8、2)物体B与地面间的摩擦力; (3)细绳CO受到的拉力。 小结: 1当物体受到多个共点力(在同一平面内)的作用时,也 可用正交分解的方法,将各个力沿选定的直角坐标轴分解 (建立直角坐标系时,一般尽量使更多的力落在坐标轴上 ,以减少分解力的个数),然后根据Fx合0,Fy合0列式 求解 2运用共点力平衡条件解题的步骤 (1)选取研究对象 (2)对所选取的研究对象进行受力分析并画出受力分析图 (3)对研究对象所受的力进行处理,或合成或分解或正交分 解 (4)根据F合0或Fx合0,Fy合0列方程求解 问题2:如图所示,一个重为G的圆球,被一段细绳挂 在竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为,则绳 子的拉力和
9、墙壁对球的弹力各是多少? F FN G 共点力的平衡共点力的平衡 例例2 2:如图所示,一个重为:如图所示,一个重为GG的圆球,被一段细绳挂在的圆球,被一段细绳挂在 竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为 ,则绳子的拉,则绳子的拉 力和墙壁对球的弹力各是多少?力和墙壁对球的弹力各是多少? F FN GF合 解法一:合成法 F=F合=G/cos FN=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 拓展:若再减小绳长L,上述二力大小将如何变化? 例2:如图所示,一个重为G的圆球,被一段细绳挂在 竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为,则绳子 的拉力和墙壁对球的弹力各是多少? F FN G
10、F2 F1 解法二:分解法 F=F合=F2=G/cos FN=F1=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 例2:如图所示,一个重为G的圆球,被一段细绳挂在 竖直光滑墙上,绳与竖直墙的夹角为,则绳子 的拉力和墙壁对球的弹力各是多少? F FN Fy Fx G x y 解法三:正交分解法 X:FN-Fsin=0 Y:Fcos-G=0 解得:F=G/cos FN=Gtan 共点力的平衡共点力的平衡 根据共点力平衡条件可知,力F 必与F 等值反向,故 物体的重力为 F = F = 25 N 。 1 1 3. 应用共点力平衡条件解题的步骤 (1)明确研究对象; (2)正确分析研究对象的受力情况,并画出受力图; (3)判断物体是否处于平衡状态,是否可以用共点力 的平衡条件求解; (4)运用平衡条件,选择适当的方法,列出平衡方程 求解; (5)解方程,对结果说明或讨论。 学习活动三:平衡条件的应用