粤教版 (2019)必修 第一册第六节 共点力的平衡条件及其应用课前预习ppt课件

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如果一个物体受两个或多个力作用，这些力都作用在物体上的同一点，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线相交于同一点，这几个力叫做共点力。
平衡状态：物体处于静止或者保持匀速直线运动的状态。物体如果受到共点力作用处于平衡状态，就叫共点力的平衡。
知识回顾： 二力平衡：物体受两个力作用时，只要两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上则这两个力合力为零，物体处于二力平衡状态。
物体受到三个共点力力的作用而处于平衡状态应满足什么条件呢？
[问题设计]四人合作，用三个测力计拉住小环O，使小环保持静止，如图所示，记下三个测力计的拉力的方向及大小，用力的图示法在纸上表示出各个力，请先研究其中某两个力的合力跟第三个力的关系，然后找出三个共点力平衡时满足的条件.
实验原理：物体在三个共点力作用下处于平衡，根据平行四边形定则对物体受到的力进行合成，求出合外力。
一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等方向相反（合外力为零）
根据实验结果，得出物体在三个共点力作用下的平衡条件是：
共点力作用下物体的平衡条件是： 物体所受的合外力力为零
推论：（1）共点的三力平衡时，表示三力的矢量可以形 成封闭的矢量三角形. （2）物体受n个力处于平衡状态时，其中n－1个 的合力一定与剩下的那个力等大反向。
在共点力作用下，物体的平衡条件：
例题1. 如图所示，如果小球重３Ｎ，光滑斜面的倾角为30°，求斜面及竖直放置的挡板对小球的作用力。
解：小球的受力分析如图所示，由几何关系得
即斜面对小球的作用力为3.5N，挡板对小球的作用力为1.7N
共点力的平衡条件的应用
例2：在科学研究中，人们利用风力仪直接测量风力的大小，其原理如右图所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。无风时，金属丝竖直下垂。当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度，风力越大，偏角越大。通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力的大小。那么，风力的大小F跟小球质量m、偏角θ之间有什么关系呢？
方法一：力的合成法 如图乙所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F＝mgtanθ.
方法二：效果分解法重力有两个作用效果：使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧，所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解，如图丙所示，由几何关系可得F＝F′＝mgtan θ.
方法三：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，如图丁所示．由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合＝FTsinθ－F＝0，Fy合＝FTcsθ－mg＝0，解得F＝mgtanθ.
方法四：三角形法三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示，由三角函数可求得F＝mgtan θ.
由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只与偏角θ有关．因此，偏角θ的大小就可以指示出风力的大小．
2.解决共点力作用下物体平衡问题的一般思路
1 一个质量为50Kg的物体，在平行于斜面的拉力F作用下，沿倾角为300的斜面匀速运动（如图），已知斜面的动摩擦因数为0.3。求拉力F为多大？
在沿斜面方向和垂直于斜面的方向上列力的平衡方程
F = G1+ f = G sin300 + μN
N = G cs300
F = mg sin300 +μ mgcs300
= 50×9.8×（0. 5 +0. 3×0. 87）N= 37 2. 9 N
2. 置于水平地面上的木箱重G=680N，木箱与地面之间的动摩擦因数μ=0.2。一个人用与水平方向成37°向下的力F推木箱，木箱做匀速直线运动。求推力F和地面对木箱的支持力FN的大小。（已知sin37°=0.6， cs37°=0.8）
对木箱由共点力平衡条件，