2021学年第4章 力与平衡第3节 共点力的平衡教案配套课件ppt

这是一份2021学年第4章 力与平衡第3节 共点力的平衡教案配套课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了①②③，匀速直线运动，F合0，Fx合0，Fy合0，等大反向，课堂回眸等内容，欢迎下载使用。

一、物体的平衡状态1.下列物体处于平衡状态的是___________ ①物体m置于木板上，缓缓抬高木板的过程中，物体相对于木板一直静止
②静止在斜面上的木块③做匀速直线运动的汽车
2.平衡状态：物体_____或做_____________时所处的状态。
二、共点力的平衡条件1.要使物体保持平衡状态必须满足_________，即__________，__________。 2.（1）物体受两个力时，这两个力的关系是__________（选填“大小相等”或“等大反向”），即合力为零。 
（2）物体受三个力时，这三个力中的任意两个力的合力与第三个力_____________（选填“大小相等”或“等大反向”），即合力为_______。 
一、共点力的平衡条件1.两种平衡情形：（1）物体在共点力的作用下处于静止状态。（2）物体在共点力的作用下处于匀速直线运动状态。
2.两种平衡条件的表达式：（1）F合=0。（2）Fx合=0且Fy合=0，其中Fx合与Fy合分别是将所受的力进行正交分解后，物体在x轴和y轴方向上所受的合力。
3.共点力的平衡条件得出的三个结论：（1）二力作用：二力等大，反向，是一对平衡力。（2）三力作用：任两力的合力与第三个力等大、反向。（3）n力作用：任一个力与其他所有力的合力等大、反向。
【思考·讨论】若火车处于平衡状态，火车处于什么运动状态？（物理观念）
提示：火车所受合力为零，可能处于静止状态，也可能处于匀速直线运动状态。
【典例示范】如图所示，小球的重力为12N，绳子OA与水平方向的角度为37°，OB水平。
（1）求绳子OA受到的拉力。（2）求绳子OB受到的拉力。
【解析】由题知，系统处于静止状态，以结点O为研究对象，将绳子OC对结点的拉力进行分解，作出力的分解图，由几何知识求出OA绳和OB绳的拉力。
以结点O为研究对象，分析受力情况，OC绳对O点的拉力大小等于重力G，即FOC=G按照效果将OC绳的拉力进行分解，如图，由几何关系得：FOA= =20N
FOB=Gct37°=12× N=16N答案：（1）20N　（2）16N
【素养训练】1.物体在斜面上匀速下滑，如图所示的四个受力示意图中正确的是（　　）
【解析】选B。由于物体在斜面上匀速下滑，故物体受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用，摩擦力与相对运动方向相反，支持力垂直于斜面向上，故物体受力示意图如图，故B正确，A、C、D错误，故选B。
2.（2019·全国卷Ⅱ）物块在轻绳的拉动下沿倾角为30°的固定斜面向上匀速运动，轻绳与斜面平行。已知物块与斜面之间的动摩擦因数为 ，重力加速度取10m/s2。若轻绳能承受的最大张力为1500N，则物块的质量最大为（ ）
A.150kgB.100 kgC.200kgD.200 kg
【解析】选A。对物块受力分析如图所示，由平衡条件得，沿斜面方向F-mgsin30°-Ff=0，沿垂直斜面方向FN-mgcs30°=0，又Ff=μFN，联立方程解得m=150kg。故A正确，B、C、D错误。
【补偿训练】1.如图所示，三条轻绳结于O点，系在竖直墙上的OA绳与墙成30°角，一轻弹簧测力计水平拉动轻绳，弹簧测力计读数为3N，求OA绳的拉力和重物的质量。（g取10m/s2）
【解析】对O点受力分析如图所示，水平绳拉力F与OA绳拉力FOA的合力与重力大小相等，方向相反
OA绳的拉力FOA= =6N重物重力G= N重物的质量m=答案：6N　kg
2.如图所示，某装卸工人推着质量为m的木箱在水平地面上匀速运动，已知木箱与地面间的动摩擦因数为μ，该工人推力与水平面间夹角为α，求工人推力的大小。（重力加速度为g）
【解析】以木箱为研究对象，对其进行受力分析，如图所示，建立平面直角坐标系，且将F进行正交分解，在水平方向和竖直方向由平衡条件列方程如下：
由②③得f=μ（mg+Fsinα），代入①，所以答案：
二、共点力作用下物体平衡问题的求解方法
【思考·讨论】在光滑墙壁上用网兜把足球挂在A点，足球与墙壁的接触点为B。足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜质量不计，重力加速度为g，如何求出悬绳对足球的拉力大小？（物理观念）
提示：作出足球的受力示意图，运用解析法得悬绳对球的拉力F=
【典例示范】如图所示，一轻质三角形框架B处悬挂一定滑轮（质量可忽略不计）。一体重为500N的人通过跨定滑轮的轻绳匀速提起一重为300N的物体。
（1）此时地面对人的支持力是多大？（2）斜杆BC、横杆AB所受的力各是多大？
【解析】（1）人通过一个定滑轮拉动重物，人给重物300N的力，物体间力的作用是相互的，所以重物对人的竖直向上的拉力也是300N，人拉重物时，人处于静止状态，人受到竖直向下的重力G人、竖直向上的支持力F支、竖直向上的拉力FT作用，这三个力是平衡力所以，G人=FT+F支，所以F支=G人-FT=500N-300N=200N；
（2）B点受到绳向下的拉力F=2FT=600N，依据作用效果进行分解如图所示：则由图解得：FBC= =400 N，FAB=Ftan30°=200 N。
【规律方法】求解共点力平衡的一般步骤（1）选取研究对象。（2）将研究对象隔离出来，分析物体的受力情况并画受力示意图。（3）根据物体的受力特点选取适当的方法，一般采用正交分解法。（4）列方程求解，并检查答案是否完整、合理。
【素养训练】1.如图所示，轻绳AB的A端连接在墙上，B端连接在轻杆上，轻杆BC的C端用铰链连接在墙上，B端挂一重为G=100N的物体。已知AB=2.7m，AC=1.8m，BC=3.6m，则轻绳AB和轻杆BC上的力各是（　　）A.200N，150N　　　　 B.150N，200NC.150N，100ND.100N，150N
【解析】选B。对B点受力分析如图：
根据相似三角形可得：解得F=200N，T=150N，故选B。
2.（多选）如图所示，轻绳AO与竖直方向成一角度，轻绳BO水平。竖直轻绳CO系住一物体使其处于平衡状态，当绳子的悬点A缓慢向右移动时，BO始终保持水平，在AO到达竖直方向前，关于绳子AO和BO的拉力，下列说法中正确的是（　　）A.绳AO的拉力一直在增大B.绳BO的拉力一直在减小C.绳BO的拉力先增大后减小D.绳AO的拉力一直在减小
【解析】选B、D。对结点O受力分析，受重力mg、拉力FB和FA，将三个力首尾相连，构成矢量三角形，如图作出AO绳在三个不同位置力的合成图（1→2→3）；从图可以看出，轻绳AO与竖直方向夹角逐渐变小的过程中，绳AO的拉力FA一直减小，绳BO的拉力FB也一直减小，故A、C错误，B、D正确。故选B、D。
【补偿训练】1.物体A在水平力F=400N的作用下，沿倾角θ=53°的斜面匀速下滑，如图所示。物体A受的重力G=400N，求斜面对物体A的支持力和A与斜面间的动摩擦因数μ。（sin53°=0.8，cs53°=0.6）
【解析】对A进行受力分析如图，A受到重力G，水平作用力F，支持力N，摩擦力f，共四个力作用，在沿斜面方向上：Gsin53°=μN+Fcs53°，在垂直斜面方向上：N=Gcs53°+Fsin53°联立可得N=560N，μ=答案：560N　
2.如图所示，质量为30kg的小孩坐在质量为10kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速直线运动，求：
（1）水平地面对雪橇的支持力的大小。（2）雪橇与水平地面间的动摩擦因数。（已知sin37°=0.6，cs37°=0.8，g取10m/s2）
【解析】对小孩和雪橇整体受力分析如图所示，根据平衡条件可得：竖直方向上有：N+Fsin37°=G代入数值，则N=40×10N-100×0.6N=340N
水平方向上有：Fcs37°=f=μN代入数值得μ= ≈0.24答案：（1）340N　（2）0.24