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中职物理高教版（2021）机械建筑类第四节 物体的平衡优质备课课件ppt
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这是一份中职物理高教版（2021）机械建筑类第四节 物体的平衡优质备课课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了情境引入，共点力，确定研究对象，解平衡方程，合成法，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵.巨壶为什么能保持不倒？
一玻璃清洁工人坐在简易的小木板BC上，两腿并拢伸直，腿与竖直玻璃墙有夹角。在静止时结点A的受力情况如何？
思考与讨论共点力作用下物体的平衡状态共点力作用下的物体平衡条件问题力矩有固定转轴物体的平衡条件 实验 探究有固定转轴物体的平衡条件 力矩的应用例题 应用与拓展 起重机械的平衡
几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力。
说明：如果物体可以看作质点，力的作用点一般画在受力物体的重心上。
物体处于 或者 的状态。
平衡状态的运动学特征：静止（v=0且a=0）
或 匀速直线运动（v不变）
二、共点力作用下物体的平衡状态
在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？
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。即二力平衡时物体所受的合力为0。
任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。
在实际生产生活中，很多情况下物体受到三个共点力的作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个共点力作用时的平衡条件。
三、共点力作用下的物体平衡条件
当物体受到多个力共点力作用平衡时，推导物体受多个共点力作用时的平衡条件。
物体所受 。
任意n-1力的合力与第n个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。
【例题1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯 要多高？
Ff＝μFN ③
把①②代入③式有
化简得：h ＝ μb ＝ 2.4m
解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，设BC高度为h，AC长度为b，斜面AB长度为l，倾角为θ。
沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。
Ff＝F1＝Gsinθ＝ ①
FN＝F2＝Gcsθ＝ ②
分别列x轴和y轴的平衡状态方程。
2.对研究对象进行受力分析，画出力的示意图，并判断是否平衡；
3.根据共点力的平衡条件列方程（正交分解法或合成法）；
共点力平衡问题的解题步骤
【例题2】如图悬吊重物的细绳，其O 点被一水平绳BO 牵引，使悬绳AO 段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO 和水平绳BO 所受的拉力大小各等于多少？
F4 = F3 = G ①
解：以绳结O点为研究对象，设OA拉力为F1，OB拉力为F2，O点下方绳子拉力为 F3= G，受力分析如左图所示。将F1与F2根据平行四边形法合成为 F4，根据平衡条件可知 F4 = F3 。
有人说只要对门施加力，就一定能打开门或关上门。这句话对吗？
如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手的不同位置所用的力是否相同？为什么？
【思考与讨论】
力对物体的转动效果不仅与力的大小有关，而且与力到转轴的距离有关。
1. 力臂 转动轴到力的作用线的垂直距离。
2. 力矩 力和力臂的乘积。
3. 单位 N · m （牛米 ）
四、有固定转动轴的物体的平衡条件
如图所示，转盘可以绕轴O 转动，在盘上有两点受到力F1 和F2 的作用，
规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，沿顺时针方向转动的力矩为负。
讨论：
绕定轴转动的平衡条件是：
合力矩为零，或者说力矩的代数和为零。
【例题3】 如图所示，灯重20 N，用重量不计的水平杆 BO 和细绳 AO 悬吊起来，AO 与水平杆的夹角为30°，求细绳的拉力。
分析：以杆BO为研究对象，B为转轴，由于B点的作用力通过转轴，所以不产生力矩。因此，灯的重力G产生顺时针方向的力矩，细绳的拉力F产生逆时针方向的力矩，合力矩为零。
解：由力矩的平衡条件得
F = 2G = 2×20 N = 40 N
【例题4】一长为l、质量可以忽略的直杆，两端分别固定有质量为2m和m的小球，杆可绕通过其中心O且与杆垂直的水平光滑固定轴在铅直平面内转动。开始杆与水平方向成某一角度，处于静止状态，如图所示，释放后，杆绕O轴转动，则当杆转到水平位置时，求：系统所受到的合外力矩的大小
1．如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．梯子越长、越重，所受合力越大B．地面对梯子的作用力一定竖直向上C．地面对梯子的作用力可能沿梯子向上.D．地面对梯子的作用力与水平面的夹角大于梯子的倾角
2．拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具。某同学用该拖把在水平地板上拖地，当沿拖杆方向施加大小为F的水平推力时，拖把头在地板上做匀速直线运动；当沿拖杆方向施加大小仍为F，方向与竖直方向成θ = 60°角的拉力时，拖把头也恰好做匀速直线运动。拖把头与水平地板间的动摩擦因数为（ ）
3．如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（ ）
A．靠水流的反冲力支撑壶体 B．壶的重心一定在水流的延长线上C．水流越大，壶体会升得越高 D．研究壶体受力时，不能把它当作质点
5．小明帮妈妈在厨房做菜的时候经常遇到玻璃瓶螺旋瓶盖拧不开的问题．他通过各种途径了解到三种开瓶的技巧：（1）将瓶子到过来，一手紧握瓶子，另一手用力拍打瓶底几下，然后可拧开瓶盖．（2）如图所示，用麻绳（或布条）在瓶盖上绕一圈，设法固定一头（如系在某固定物上），另一头让人拉紧，瓶子与绳垂直．用手紧握瓶子沿绳的方向使力使其平移，则可将瓶盖拧开．（3）将瓶子倒过来置于碗中，倒少许开水使瓶盖淹没，稍待片刻，即可拧开瓶盖．
（1）请分别简要说明三种方法的物理原理；（2）图中握瓶子的手应是用力向左推还是用力向右边拉？
五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵.巨壶为什么能保持不倒？
一玻璃清洁工人坐在简易的小木板BC上，两腿并拢伸直，腿与竖直玻璃墙有夹角。在静止时结点A的受力情况如何？
思考与讨论共点力作用下物体的平衡状态共点力作用下的物体平衡条件问题力矩有固定转轴物体的平衡条件 实验 探究有固定转轴物体的平衡条件 力矩的应用例题 应用与拓展 起重机械的平衡
几个力如果都作用在物体的 ，或它们的作用线 ，这几个力叫共点力。
说明：如果物体可以看作质点，力的作用点一般画在受力物体的重心上。
物体处于 或者 的状态。
平衡状态的运动学特征：静止（v=0且a=0）
或 匀速直线运动（v不变）
二、共点力作用下物体的平衡状态
在两个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？
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。即二力平衡时物体所受的合力为0。
任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。
在实际生产生活中，很多情况下物体受到三个共点力的作用而平衡，请同学们根据前面所学知识，推导物体受三个共点力作用时的平衡条件。
三、共点力作用下的物体平衡条件
当物体受到多个力共点力作用平衡时，推导物体受多个共点力作用时的平衡条件。
物体所受 。
任意n-1力的合力与第n个力等大、反向、共线，即物体所受的合力为0。
【例题1】某幼儿园要在空地上做一个滑梯，根据空地的大小，滑梯的水平跨度确定为6m。设计时，滑板和儿童裤料之间的动摩擦因数取0.4，为使儿童在滑梯游戏时能在滑板上滑下，滑梯 要多高？
Ff＝μFN ③
把①②代入③式有
化简得：h ＝ μb ＝ 2.4m
解：以滑梯上正匀速下滑的小孩为研究对象，设BC高度为h，AC长度为b，斜面AB长度为l，倾角为θ。
沿平行和垂直于斜面两个方向建立直角坐标系，把重力G沿两个坐标轴方向分解为F1和F2。
Ff＝F1＝Gsinθ＝ ①
FN＝F2＝Gcsθ＝ ②
分别列x轴和y轴的平衡状态方程。
2.对研究对象进行受力分析，画出力的示意图，并判断是否平衡；
3.根据共点力的平衡条件列方程（正交分解法或合成法）；
共点力平衡问题的解题步骤
【例题2】如图悬吊重物的细绳，其O 点被一水平绳BO 牵引，使悬绳AO 段和竖直方向成θ角。若悬吊物所受的重力为G，则悬绳AO 和水平绳BO 所受的拉力大小各等于多少？
F4 = F3 = G ①
解：以绳结O点为研究对象，设OA拉力为F1，OB拉力为F2，O点下方绳子拉力为 F3= G，受力分析如左图所示。将F1与F2根据平行四边形法合成为 F4，根据平衡条件可知 F4 = F3 。
有人说只要对门施加力，就一定能打开门或关上门。这句话对吗？
如图所示，用板手拧螺丝，请问把手放在板手的不同位置所用的力是否相同？为什么？
【思考与讨论】
力对物体的转动效果不仅与力的大小有关，而且与力到转轴的距离有关。
1. 力臂 转动轴到力的作用线的垂直距离。
2. 力矩 力和力臂的乘积。
3. 单位 N · m （牛米 ）
四、有固定转动轴的物体的平衡条件
如图所示，转盘可以绕轴O 转动，在盘上有两点受到力F1 和F2 的作用，
规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，沿顺时针方向转动的力矩为负。
讨论：
绕定轴转动的平衡条件是：
合力矩为零，或者说力矩的代数和为零。
【例题3】 如图所示，灯重20 N，用重量不计的水平杆 BO 和细绳 AO 悬吊起来，AO 与水平杆的夹角为30°，求细绳的拉力。
分析：以杆BO为研究对象，B为转轴，由于B点的作用力通过转轴，所以不产生力矩。因此，灯的重力G产生顺时针方向的力矩，细绳的拉力F产生逆时针方向的力矩，合力矩为零。
解：由力矩的平衡条件得
F = 2G = 2×20 N = 40 N
【例题4】一长为l、质量可以忽略的直杆，两端分别固定有质量为2m和m的小球，杆可绕通过其中心O且与杆垂直的水平光滑固定轴在铅直平面内转动。开始杆与水平方向成某一角度，处于静止状态，如图所示，释放后，杆绕O轴转动，则当杆转到水平位置时，求：系统所受到的合外力矩的大小
1．如图所示，两直梯下端放在水平地面上，上端靠在竖直墙壁上，相互平行，均处于静止状态。梯子与墙壁之间均无摩擦力，下列说法正确的是（ ）
A．梯子越长、越重，所受合力越大B．地面对梯子的作用力一定竖直向上C．地面对梯子的作用力可能沿梯子向上.D．地面对梯子的作用力与水平面的夹角大于梯子的倾角
2．拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具。某同学用该拖把在水平地板上拖地，当沿拖杆方向施加大小为F的水平推力时，拖把头在地板上做匀速直线运动；当沿拖杆方向施加大小仍为F，方向与竖直方向成θ = 60°角的拉力时，拖把头也恰好做匀速直线运动。拖把头与水平地板间的动摩擦因数为（ ）
3．如图是五一假期小姚在某景区看到的“天壶”，巨大的茶壶悬在空中，正源源不断的往外出水，祈愿财源滚滚，福寿绵绵，下列说法正确的是（ ）
A．靠水流的反冲力支撑壶体 B．壶的重心一定在水流的延长线上C．水流越大，壶体会升得越高 D．研究壶体受力时，不能把它当作质点
5．小明帮妈妈在厨房做菜的时候经常遇到玻璃瓶螺旋瓶盖拧不开的问题．他通过各种途径了解到三种开瓶的技巧：（1）将瓶子到过来，一手紧握瓶子，另一手用力拍打瓶底几下，然后可拧开瓶盖．（2）如图所示，用麻绳（或布条）在瓶盖上绕一圈，设法固定一头（如系在某固定物上），另一头让人拉紧，瓶子与绳垂直．用手紧握瓶子沿绳的方向使力使其平移，则可将瓶盖拧开．（3）将瓶子倒过来置于碗中，倒少许开水使瓶盖淹没，稍待片刻，即可拧开瓶盖．
（1）请分别简要说明三种方法的物理原理；（2）图中握瓶子的手应是用力向左推还是用力向右边拉？
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