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高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡示范课课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡示范课课件ppt，共26页。PPT课件主要包含了共点力，共点力的平衡条件，练一练等内容，欢迎下载使用。
定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
注意：力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力
思考：图中属于共点力的是？
二力平衡：作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。
平衡态：物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
共点力的平衡条件：在共点力的作用下物体平衡的条件是合力为0。
共点力：如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
例1：一个质量m=10kg的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.4。轻弹簧的一端系在物体上，如图所示，当用力F与水平方向成θ=37°角拉弹簧时，弹簧的长度由10cm伸长到13cm，物体沿水平面做匀速直线运动，g取10m/s2,求弹簧的劲度系数为多少？(已知sin37°=0.6，cs37°=0.8)
[解析] 物体的受力分析如图所示，将F分解为F1和F2，因物体做匀速直线运动，所以F1=Ff，即F·csθ=μFN又mg=F2+FN，F=kx由以上各式得：k=μmg/x（csθ+μsinθ） =0.4×10×10/0.03 ×(0.8 +0.4 ×0.6)N/m ≈1282.05N/m。
例2：把物体挂在成角度的两根细绳MO，NO上，已知物体重G。如图所示，怎样把G按其作用效果分解?它的两个分力的大小、方向如何？（sin370=0.6, cs370=0.8)
T1=G1=Gsin370
T2=G2=sin370
例3：三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图16-4甲所示．其中OB是水平的，A端、B端固定．若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳( )A．必定是OA B．必定是OBC．必定是OC D．可能是OB，也可能是OC
分析 根据CO绳对O点的作用效果进行分解，作出力的平行四边形，然后根据几何关系进行判断． 解析 将FC沿AO与BO延长线方向分解(如图16-4乙)，可得AO与BO受到的拉力，在平行四边形中表示AO绳子张力FA的边最长，所以，FA最大，必定是OA先断． 答案 A
变式训练： 在例3的已知条件下，(1)若三段绳的最大承受力均为100 N，且θ=30°，则各段绳均不断时对应的最大悬挂物的重力为多少？ (2)若OA段绳的最大承受力为100 N，OB段绳的最大承受力为40 N，且θ＝30°，则各段绳均不断时对应的最大悬挂物的重力为多少？(设OC绳不会断)
力的动态问题分析方法例4：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． 如图乙所示，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的大小与方向保持不变，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总夹在两条平行线OB和AC之间，如图丙所示．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＝Gsin θ，这个值也就等于球对挡板压力的最小值．
变式训练：如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳A使连接点A向上移动而保持0点的位置不变，则在A点向上移动的过程中( )A.绳OB的拉力逐渐增大B.绳OB的拉力逐渐减小C.绳0A的拉力先增大后减小D.绳0A的拉力先减小后增大
力的动态问题分析方法——相似三角形例5：如图所示，A，B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细线悬于O点，A球固定在O点正下方，且O，A间的距离恰为L，此时绳子所受的拉力为F1，现把A，B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为F2，则F1与F2的大小关系为( )F1F2 F1=F2 因k1、k2大小关系未知，故无法确定
解析：以小球B为研究对象，分析受力情况，由平衡条件可知，弹簧的弹力N和绳子的拉力F的合力F合与重力mg大小相等，方向相反，即F合=mg，作出力的合成如图， 由三角形相似得： 又由题，OA=OB=L， 得F=F合=mg， 可见，绳子的拉力F只与小球B的重力有关，与弹簧的劲度系数k无关，所以得到：F1=F2； 故选：C．
变式训练：如图所示，半径为R的半圆柱体固定在水平地面上，在半圆柱体轴心的正上方h处的O点用绳长为l(l>h)的轻绳悬挂一质量为m的小球．现将轻绳稍微缩短(但绳长仍大于h)，则( )绳对小球的拉力大小不变 绳对小球的拉力大小变大C. 圆柱体对小球的支持力大小不变D. 圆柱体对小球的支持力大小变小
定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
注意：力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力
思考：图中属于共点力的是？
二力平衡：作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反,并且在同一条直线上,这两个力平衡。二力平衡时物体所受的合力为0。
平衡态：物体受到几个力作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
共点力的平衡条件：在共点力的作用下物体平衡的条件是合力为0。
共点力：如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
例1：一个质量m=10kg的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.4。轻弹簧的一端系在物体上，如图所示，当用力F与水平方向成θ=37°角拉弹簧时，弹簧的长度由10cm伸长到13cm，物体沿水平面做匀速直线运动，g取10m/s2,求弹簧的劲度系数为多少？(已知sin37°=0.6，cs37°=0.8)
[解析] 物体的受力分析如图所示，将F分解为F1和F2，因物体做匀速直线运动，所以F1=Ff，即F·csθ=μFN又mg=F2+FN，F=kx由以上各式得：k=μmg/x（csθ+μsinθ） =0.4×10×10/0.03 ×(0.8 +0.4 ×0.6)N/m ≈1282.05N/m。
例2：把物体挂在成角度的两根细绳MO，NO上，已知物体重G。如图所示，怎样把G按其作用效果分解?它的两个分力的大小、方向如何？（sin370=0.6, cs370=0.8)
T1=G1=Gsin370
T2=G2=sin370
例3：三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图16-4甲所示．其中OB是水平的，A端、B端固定．若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳( )A．必定是OA B．必定是OBC．必定是OC D．可能是OB，也可能是OC
分析 根据CO绳对O点的作用效果进行分解，作出力的平行四边形，然后根据几何关系进行判断． 解析 将FC沿AO与BO延长线方向分解(如图16-4乙)，可得AO与BO受到的拉力，在平行四边形中表示AO绳子张力FA的边最长，所以，FA最大，必定是OA先断． 答案 A
变式训练： 在例3的已知条件下，(1)若三段绳的最大承受力均为100 N，且θ=30°，则各段绳均不断时对应的最大悬挂物的重力为多少？ (2)若OA段绳的最大承受力为100 N，OB段绳的最大承受力为40 N，且θ＝30°，则各段绳均不断时对应的最大悬挂物的重力为多少？(设OC绳不会断)
力的动态问题分析方法例4：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． 如图乙所示，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的大小与方向保持不变，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总夹在两条平行线OB和AC之间，如图丙所示．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＝Gsin θ，这个值也就等于球对挡板压力的最小值．
变式训练：如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳A使连接点A向上移动而保持0点的位置不变，则在A点向上移动的过程中( )A.绳OB的拉力逐渐增大B.绳OB的拉力逐渐减小C.绳0A的拉力先增大后减小D.绳0A的拉力先减小后增大
力的动态问题分析方法——相似三角形例5：如图所示，A，B两球用劲度系数为k1的轻弹簧相连，B球用长为L的细线悬于O点，A球固定在O点正下方，且O，A间的距离恰为L，此时绳子所受的拉力为F1，现把A，B间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧，仍使系统平衡，此时绳子所受的拉力为F2，则F1与F2的大小关系为( )F1
解析：以小球B为研究对象，分析受力情况，由平衡条件可知，弹簧的弹力N和绳子的拉力F的合力F合与重力mg大小相等，方向相反，即F合=mg，作出力的合成如图， 由三角形相似得： 又由题，OA=OB=L， 得F=F合=mg， 可见，绳子的拉力F只与小球B的重力有关，与弹簧的劲度系数k无关，所以得到：F1=F2； 故选：C．
变式训练：如图所示，半径为R的半圆柱体固定在水平地面上，在半圆柱体轴心的正上方h处的O点用绳长为l(l>h)的轻绳悬挂一质量为m的小球．现将轻绳稍微缩短(但绳长仍大于h)，则( )绳对小球的拉力大小不变 绳对小球的拉力大小变大C. 圆柱体对小球的支持力大小不变D. 圆柱体对小球的支持力大小变小
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