高中物理人教版 (2019)必修 第一册共点力的平衡教学课件ppt

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第三章 相互作用——力
任务1：理论探究共点力作用下物体的平衡条件.任务2：用共点力平衡条件分析典型问题.任务3：物体的动态平衡问题．
任务1：理论探究共点力作用下物体的平衡条件
1.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？
甲丁是一类，三个力作用线可以交于一点乙丙是一类，三个力互相平行，不相交根据作用线是否交于一点
问题情境:如图，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．
2.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。二力平衡时物体所受的合力为0。
问题情境:如图二力、三力作用下物体的平衡
3.在三个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？
任意两个力的合力与第三个力的大小和方向关系：大小相等方向相反，在同一条直线上
4.在四个共点力作用下的物体，保持平衡的条件是什么？
可进行合成转换，其中两力合成变为三力问题，再两力合成，变为二力问题
问题情境:如图四力作用下物体的平衡
4. N个共点力的平衡条件是什么？
N个共点力合力为零或 F合=0
任务2：用共点力平衡条件分析典型问题.
例：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6 m。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，滑梯至少要多高？
分析 将滑梯抽象为一个斜面的模型（如图所示），以正在匀速滑下的小孩为研究对象。小孩受到三个力的作用：重力G、斜面的支持力FN和滑动摩擦力Ff 。当这三个力的合力为0时，小孩能在滑板上获得一定速度后匀速滑下，则斜面的高度即为所要求的滑梯的高度。
滑动摩擦力与压力的关系：
联立求解，得：h = μb = 0.4×6 m = 2.4 m
因此，滑梯至少要 2.4 m高，儿童才能从滑梯上滑下。
例：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所受的拉力各等于多少？
问题1：选取的研究对象是哪个物体呢？
问题2：O点都受到哪些力呢？
问题3：这些力之间有怎样的关系呢？
对于三力平衡问题，可以选择任意的两个力进行合成。
F3与重力G大小相等，
F4是F1和F2的合力，则：
根据三角函数的知识，可得：
共点力平衡的物体所受合力为0。因此把物体所受的力在两个互相垂直的方向上分解，每个方向上合力都为0。
思考：如果悬绳AO与竖直方向的夹角θ 减小，BO仍保持水平，重物仍然静止悬挂，悬绳AO和水平绳BO 所受的拉力将分别如何变化？
θ减小，csθ增大，tanθ减小
利用共点力平衡条件解决问题的步骤
1、 选择研究对象；2、对研究对象进行受力分析；3、根据共点力的平衡条件列方程；4、求解方程；5、讨论解的合理性和实际意义。
任务3：物体的动态平衡问题
1.所谓动态平衡，就是通过控制某一物理量，使物体的位置发生缓慢的变化。
2.此类问题往往有这样的特点：（1）物体受三个力;（2）有一个力大小方向始终不变（一般是重力）；（3）还有一个力的方向不变.
1.如图所示，木块沿斜面匀速下滑，对木块受力分析，正确的是（　　）A.木块受重力和斜面对它的支持力B.木块受重力、斜面对它的支持力和摩擦力C.木块受重力、斜面对它的支持力、摩擦力和下滑力D.木块受重力、斜面对它的支持力、摩擦力、下滑力和压力
【解析】木块沿斜面匀速下滑，受力平衡，受到竖直向下的重力、斜面对它的垂直于斜面向上的支持力和沿斜面向上的摩擦力。
3.［多选］如图所示，倾角为α、质量为M的斜面体静止在水平桌面上，质量为m的木块静止在斜面体上，下列结论中正确的是（　　）A.木块受到的摩擦力大小等于mgcs αB.斜面体对木块的作用力大小等于mgC.斜面体受到4个力的作用D.桌面对斜面体的支持力大小等于（M+m）g
4.自卸式运输车是车厢配有自动倾卸装置的汽车，又称为翻斗车、工程车，由汽车底座、液压举升机构、取力装置和货厢组成。如图所示，在车厢由水平位置缓慢抬起到与水平成53°的过程中，货物和车厢一直保持相对静止，有关货物所受车厢的支持力FN和摩擦力Ff，下列说法中正确的是（　　）A.支持力FN逐渐增大B.支持力FN先减小后不变C.摩擦力Ff逐渐增大D.摩擦力Ff先增大后减小
解析：对车厢上的货物进行受力分析，如图所示，根据平衡条件，FN=mgcs θ，Ff=mgsin θ，当θ增大时，cs θ减小，FN减小，sin θ增大，Ff增大，选项C正确。
5.如图所示，某人通过定滑轮拉一重物，当人向右跨出一步后，人与重物仍保持静止，则（　　）A.地面对人的摩擦力变大　　B.地面对人的摩擦力不变C.人对地面的压力不变　　　D.人对地面的压力减小
提示：对人进行受力分析，如图所示。水平方向：Tcs α=F竖直方向：FN+Tsin α=mg当α减小时，摩擦力F变大，弹力FN变大。
6.如图所示，用竖直挡板将小球夹在挡板和光滑斜面之间，若逆时针缓慢转动挡板，使其由竖直转至水平的过程中，以下说法正确的是（　　）A.挡板对小球的压力先增大后减小B.挡板对小球的压力先减小后增大C.斜面对小球的支持力先减小后增大D.斜面对小球的支持力先增大后减小
解析：小球受力如图所示。挡板对小球的压力FN1和斜面对小球的支持力FN2的合力与重力G大小相等，方向相反，FN2总是垂直斜面，方向不变，由图可知FN1方向改变时，其大小只能沿PQ线变动，显然在挡板移动过程中，FN1先减小后增大，FN2一直减小。