高中物理5 共点力的平衡教学演示课件ppt

这是一份高中物理5 共点力的平衡教学演示课件ppt，共41页。PPT课件主要包含了共点力的平衡，目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，知识点1，匀速直线运动，平衡状态，合力为零，知识点2，××√等内容，欢迎下载使用。
【课程标准】1．理解共点力和共点力平衡的概念，知道共点力作用下物体平衡的条件。2．会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题，会用正交分解法解决相关问题。
　　　平衡状态物体受到几个力作用时，如果保持________或________________状态，我们就说这个物体处于____________。注意：物理中的“缓慢运动”可视为速度很小，接近于0，从而把“缓慢运动”作为平衡状态来处理。
　　　共点力平衡的条件在共点力作用下物体平衡的条件是____________。
『判一判』(1)处于平衡状态的物体一定处于静止状态。(　　)(2)运动的物体合力不会为0。(　　)(3)物体受两个力作用处于平衡状态，这两个力的合力一定为0。(　　)
(4)速度为0的物体一定处于平衡状态。(　　)(5)“复兴”号列车在平直铁路上以350 km/h高速行驶时处于平衡状态。(　　)(6)合力保持恒定的物体处于平衡状态。(　　)
『选一选』(2021·山东省济南市高一上学期月考)如图所示，轻绳OA、OB和OP将一只元宵花灯悬挂在P点，花灯保持静止。已知绳OA和OB的夹角为120°，对O点拉力的大小皆为F，轻绳OP对O点拉力的大小为(　　)
解析：对O点受力分析并由平衡条件可知，OP绳的拉力等于OA绳与OB绳的拉力的合力，由于OA绳与OB绳的大小相等，夹角为120°，由平行四边形定则可知，两力的合力为F，即OP绳的拉力为F，故A正确。
『想一想』孔明灯相传是由三国时的诸葛孔明发明的。如图所示，有一盏质量为m的孔明灯升空后向着东北偏上方向沿直线匀速上升，则此时孔明灯处于平衡状态吗？你能求出此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向吗？
解析：孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速直线运动，合力为零，处于平衡状态；只受重力和空气的作用力，根据平衡条件得到空气的作用力的大小为mg，方向竖直向上。
我们处在一个异彩纷呈的世界里，世界上的物体可谓千姿百态。远古的巨石千百年来一直神奇地矗立着(如图)。都市里的人，却自有动中取静的办法，到了大商场里，你只要站着不动，自动扶梯就会安稳匀速地送你上楼下楼(如图)。
共点力作用下物体的平衡
从物理学角度来看，如果一个物体保持静止或做匀速直线运动，我们就说这个物体是处于平衡状态。因此，巨石、匀速电梯上站立的人都是处于平衡状态，那么，保持物体平衡需要什么条件呢？提示：在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零，即F合＝0。
　　　　　如图所示，质量为m的物块静止于斜面上，逐渐增大斜面的倾角θ，直到θ等于特定值φ时，物块达到“欲动未动”的临界状态，此时的摩擦力为最大静摩擦力，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求物块与斜面间的动摩擦因数μ。
解析：物块m受力平衡，则有FN－mgcs φ＝0，Fmax－mgsin φ＝0。又Fmax＝μFN，解得μ＝tan φ。答案：tan φ
1．一建筑塔吊如图所示向右上方匀速提升建筑物料，若忽略空气阻力，则下列有关物料的受力图正确的是(　　)
 解析：由题意可知，物料匀速运动，合力为零，对物料受力分析知，拉力T与重力mg平衡，故选项A、B、C错误，D正确。
处理静态平衡问题的方法
共点力平衡问题的解题方法
　　　　　沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点(如图)，足球的质量为m，网兜的质量不计，足球与墙壁的接触点为B，悬绳与墙壁的夹角为α，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。思路引导：足球处于三力平衡状态，可以应用分解法、合成法或正交分解法等方法求解。
解析：取足球作为研究对象，它共受到三个力的作用。重力G＝mg，方向竖直向下；墙壁的支持力F1，方向水平向右；悬绳的拉力F2，方向沿绳的方向。这三个力一定是共点力，重力的作用点在球心O点，支持力F1水平向右。G和F1的作用线必交于球心O点，则F2的作用线必过O点。既然是三力平衡，可以根据任意两力的合力与第三力等大、反向求解，可以据力三角形求解，也可用正交分解法求解。
解法1　用合成法取足球作为研究对象，它受重力G＝mg、墙壁的支持力F1和悬绳的拉力F2三个共点力作用而平衡，由共点力平衡的条件可知，F1和F2的合力F与G大小相等、方向相反，即F＝G，从图中力的平行四边形可求得：F1＝Ftan α＝mgtan αF2＝F/cs α＝mg/cs α。
解法2　用分解法取足球为研究对象，其受重力G、墙壁支持力F1、悬绳的拉力F2，如图所示。将重力G分解为F1′和F2′，由共点力平衡条件可知，F1与F1′的合力必为零，F2与F2′的合力也必为零，所以F1＝F1′＝mgtan αF2＝F2′＝mg/cs α。
解法4　用正交分解法求解取足球作为研究对象，受三个力作用，重力G、墙壁的支持力F1、悬绳拉力F2，如图所示，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，将F2分别沿x轴和y轴方向进行分解。由平衡条件可知，在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零。即
Fx合＝F1－F2sin α＝0①Fy合＝F2cs α－G＝0②由②式解得：F2＝G/cs α＝mg/cs α代入①式得F1＝F2sin α＝mgtan α。答案：mg/cs α；mgtan α点评：比较各种解法的优缺点，分析一下解决此类问题的方法步骤。
思维升华：分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(合力为零)。(2)巧选研究对象。(3)受力分析(画出规范的受力分析图)。(4)列平衡方程(灵活运用力的合成法、效果分解法、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法)。(5)求解或讨论(解的结果及物理意义)。
2．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示。已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，求ac绳和bc绳中的拉力大小。
解析：可利用合成法、效果分解法、正交分解法、力的三角形法等求解。
1．(2022·浙江高一月考)如图所示，一架无人机执行航拍任务时正沿直线向斜下方匀速运动，用G表示无人机重力，F表示空气对它的作用力，下列四幅图中能表示此过程中无人机受力情况的是(　　)
解析：无人机做匀速运动，故应受到的合力为零，则无人机受竖直向下的重力和竖直向上的F，故选C。
2．(2021·山东青岛市高一月考)“奇迹石”位于挪威谢拉格山的山顶之上，在两个悬崖M、N之间夹着一块大约5立方米的大石头P，这块石头奇迹般的卡在两个竖直绝壁间，所以被叫作“奇迹石”。关于石头P的受力，下列说法正确的是(　　)A．M、N对P没有摩擦力B．M、N对P没有弹力C．P受到的摩擦力与P的重力大小相等D．P受到的摩擦力大于P的重力
解析：M、N对P有竖直向上的摩擦力，故A错误；因为M、N对P有摩擦力，所以M、N对P一定有弹力，故B错误；P在竖直方向平衡，P受到的摩擦力与P的重力是一对平衡力，大小相等，故C正确，D错误。
3．(2022·浙江温州高一期末)某大型超市内一层和二层之间有坡面平整的自动人行道，如图甲所示。自动人行道能方便快捷地运送顾客和货物上下楼，其结构示意图如图乙所示。
现一质量为m的顾客站立在自动人行道上随之向上匀速运动，该顾客的鞋底与自动人行道坡面间的动摩擦因数为μ，坡面与水平面的夹角为θ，则下列说法正确的是(　　)A．顾客所受的摩擦力方向沿坡面向下B．自动人行道对顾客作用力的方向竖直向上C．自动人行道对顾客的支持力与人的重力大小相等D．自动人行道对顾客的摩擦力大小为μmgcs θ
解析：顾客站立在自动人行道上随之向上匀速运动，对人受力分析，受本身重力、自动人行道的支持力和自动人行道的摩擦力。根据平衡条件可知，人受沿面向上的静摩擦力，且大小为f＝mgsin θ，AD错；根据平衡条件可知，自动人行道对顾客的支持力和自动人行道对顾客的摩擦力的合力与顾客的重力，大小相等，方向相反，则自动人行道对顾客作用力的方向竖直向上，自动人行道对顾客的支持力与人的重力大小不相等，B对C错。
4．(多选)(2022·广东湛江高一期末)如图所示，在粗糙的水平桌面上静止放着一盏台灯，该台灯可通过前后调节支架将灯头进行前后调节，下列对于台灯的受力分析正确的是(　 　)A．灯头对支架的压力方向竖直向下B．整个台灯所受的合力为零C．台灯受到水平向右的摩擦力D．若将灯头向前调节一点(台灯未倒)，则桌面对台灯的支持力将变小