人教版 (2019)必修 第一册5 共点力的平衡公开课ppt课件

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3.5共点力的平衡 第三章 相互作用——力
人教版高中物理 必修一
自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。正是由于这些相互作用，物体在形状、运动状态等许多方面会发生变化。如何来研究这些相互作用呢？在力学中，物体间的相互作用抽象为一个概念——力（frce）。在研究物体做机械运动时，最常见的力有重力、弹力和摩擦力，本章研究这几种常见力的特点和规律。
1.知道共点力，理解物体的平衡状态。（物理观念）2.掌握共点力的平衡条件。（物理观念）3.掌握求解共点力平衡问题的基本方法。（科学思维）
图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G 的木棒在力F1 和F2 的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？
由“问题”栏目中的图示可以看出，图甲和图丁中木棒所受的力是 。图乙和图丙中木棒所受的力 。下面我们来研究物体受共点力平衡的情况。
1.共点力作用下物体的平衡状态物体受到 个力作用时，如果保持 状态，我们就说这个物体处于 状态。桌上的书、屋顶的灯、随传送带匀速运送的物体、沿直线公路匀速前进的汽车，都处于平衡状态。
不要把速度为零和静止状态混淆了，静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变其加速度为零，而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个过渡状态，但加速度不为零。
2.两种表现形式①物体处于静止状态：其特征是物体的速度为 ，加速度为 ，所受合外力为 。②物体处于运速直线运动状态：其特征是物体的速度为 ，加速度为 ，所受合外力 。
不要认为只有静止才是平衡状态，匀速直线运动也是物体的平衡状态。因此，静止的物体一定处于平衡状态，但处于平衡状态的物体不一定静止。
想一想，受共点力作用的物体，在什么条件下才能保持平衡呢？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 。二力平衡时物体所受的合力为 。如果物体受到多个共点力作用，我们可以 ，最终 为两个力的作用。如果这两个力的合力为0，则意味着所有力的合力等于 ，物体将处于 。
只要合力为0，则任何方向的分力的合力必定也为0。
3.共点力的平衡条件因此，在共点力作用下物体平衡的条件是 ，我们把它称为共点力平衡的条件。
4.共点力平衡条件的应用有时物体不处于平衡状态，但它 受力平衡，则在该方向上所受合力为 ，可以在 应用平衡条件对问题进行分析。
5.三力交汇原理若物体受到三个力作用而处于平衡状态，则这三个力不平行时各力的作用线一定交于 ,即这三个力一定是 。
6.求解平衡问题的一般步骤
7.解决共点力问题的常用方法（1）整体法和隔离法：一般地，当求系统内部间的相互作用时，用隔离法；求系统受到的外力时用整体法。具体应用中，向将这两种方法结合起来灵活运用。（2）合成法：物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，作用在同一条直线上，可以据此先求任意两个力的合力。
8.求解动态平衡问题问题的四种常用方法（1）解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，列平衡方程，写出函数关系式，再根据自变量的变化进行分析，得出结论。（2）图解法：对研究对象进行受力分析，用平行四边形定则（或矢量三角形）画出不同的变化情况。物体在三力平衡时常用此法。（3）相似三角形法：利用力的三角形和几何三角形相似,根据儿何三角形的长度变化得出相应力的大小变化。
特点：一个恒力，一个方向不变的力。
特点：只有一个恒力，另外两个力大小、方向均变
（4）辅助图法：在三力动态平衡问题中，如图所示，若有两个力的夹角始终不变（图中F1和F2），另一个力的大小和方向始终不变（图中F3），则可以将表示恒力的有向线段作为圆的一条弦，表示夹角不变的两个力的有向线段构成这条弦所对的圆周角（图中θ），利用同一条弦所对的圆周角大小都相等来模拟两个夹角不变的力，则可在这个圆中看出矢量三角形各边长度的变化情况。