2024-2025学年高一物理必修第一册（配鲁科版）第4章 第3节 共点力的平衡.pptx

;学习目标;基础落实·必备知识全过关;;一、物体的平衡状态

物体或做时所处的状态。?

二、共点力的平衡条件

1.共点力作用下物体平衡的条件是。?

2.物体在多个共点力作用下处于平衡状态时,平移各力的作用线,使各力首尾相接,必然会构成一个封闭的多边形。;三、物体处于共点力平衡状态的正交分解方法

物体受到多个力作用F1、F2、F3、…,处于平衡状态时,可把各力沿互相垂直的x轴、y轴分解(如图所示)。x轴上的合力:Fx=+…=,y轴上的合力:Fy=+…=。?;;;(2)如图所示,一只气球在风中处于静止状态,风对气球的作用力水平向右。细绳与竖直方向的夹角为α,绳的拉力为T,则风对气球作用力的大小为

();(3)如图所示,某工人正在修理草坪,推力F与水平方向成α角,割草机沿水平方向做匀速直线运动,则割草机所受阻力的大小为()

A.Fsinα B.Fcosα;;探究一共点力作用下物体的平衡条件;;;针对训练1

(多选)某物体在三个共点力F1、F2、F3作用下处于平衡状态,若把力F1的方向沿顺时针转过90°而保持其大小不变,其余两个力保持不变,则下列说法正确的是()

A.力F2、F3的合力大小为F1

B.力F2、F3的合力大小为F1

C.此时物体所受到的合力大小为F1

D.此时物体所受到的合力大小为F1;解析三力平衡时,任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线,故力F2、F3的合力大小为F1,方向与F1反向,选项A正确,B错误;力F1转过90°后,物体相当于受两个互成90°的大小等于F1的力作用,根据平行四边形定则可知,此时物体所受到的合力大小为F1,选项D正确,C错误。;探究二处理平衡问题常用的方法;提示选取O点为研究对象,其受力如图甲所示,O点受到三个力的作用,重物对O的拉力大小为G,AO绳的拉力T1,BO绳的拉力T2。如图乙所示,作出T1和T2的合力等于重力大小,在三角形中解出两绳拉力大小。如图丙所示,将拉力T2沿水平、竖直方向分解,利用Fx=0,Fy=0列方程组求解。;;;解析取金属球为研究对象,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T,如图所示。这三个力是共点力,在这三个共点力的作用下金属???处于平衡状态,则这三个力的合力为零。;解法二正交分解法

以金属球为坐标原点,取水平方向为x轴,竖直方向为y轴,建立坐标系,如图乙所示

根据平衡条件有Fx合=Tsinθ-F=0

Fy合=Tcosθ-mg=0

解得F=mgtanθ。;规律方法力的合成法、正交分解法根据实际情况采用不同的分析方法

(1)若出现直角三角形,常用三角函数表示合力与分力的关系。

(2)三个以上力的合成往往用正交分解法,把作用在物体上的所有力分解到两个相互垂直的坐标轴上。;【例题3】(多选)用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L。现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量为2L,斜面倾角为30°,如图所示。则下列说法正确的是()

A.质量为2m的物体所受斜面的弹力等于2mg

B.质量为2m的物体所受斜面的弹力等于mg

C.质量为2m的物体所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向上

D.质量为2m的物体所受摩擦力大小为mg,方向沿斜面向下;解析弹簧竖直悬挂质量为m的物体时,对物体受力分析,根据共点力平衡条件,有F=mg,根据胡克定律F=kL,即mg=kL

质量为2m的物体放在斜面上时,对物体受力分析如图所示

沿斜面向上和垂直斜面向上建立x、y轴,根据共点力平衡条件,有

F+f-2mgsin30°=0,N-2mgcos30°=0

其中F=2kL=2mg

解得f=-mg,方向沿斜面向下,N=mg。选项B、D正确。;规律方法坐标轴的选取技巧

(1)尽量少分解力或将容易分解的力分解,并且尽量不要分解未知力。

(2)应用正交分解法时,常按以下方法建立坐标轴。

①研究水平面上的物体时,通常沿水平方向和竖直方向建立坐标轴。

②研究斜面上的物体时,通常沿斜面方向和垂直斜面方向建立坐标轴。;针对训练2

一木箱放在水平地面上,木箱质量为m,用水平推力F可使木箱做匀速直线运动。现保持F大小不变,方向改为与水平方向成60°角斜向上,也能使木箱做匀速直线运动,如图所示。则木箱与水平地面的动摩擦因数为();探究三动态平衡问题;;;解析取接点O为研究对象,进行受力分析,如图所示,OA和OB绳子的拉力的合力总是与物体的重力相平衡,所以两个拉力的合力不变,随着OB绳子的转动