《共點(diǎn)力的平衡》相互作用——力PPT
第一部分內容：課標要求
1.理解共點(diǎn)力的概念。
2.知道物體的平衡狀態(tài)的概念，知道共點(diǎn)力平衡的條件，即F合＝0。
3.會(huì )用共點(diǎn)力平衡的條件解決有關(guān)問(wèn)題。
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共點(diǎn)力的平衡PPT，第二部分內容：自學(xué)新教材
一、共點(diǎn)力
1．填一填
(1)定義：如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多力的作用，這些力共同作用在物體的_______上，或者雖不作用在同一點(diǎn)上，但它們的_______交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。
(2)力的合成的平行四邊形定則只適用于_______。
2．判一判
(1)共點(diǎn)力一定作用于物體上的同一點(diǎn)。( )
(2)共點(diǎn)力一定作用于同一物體上。( )
(3)作用于同一物體上的所有力都是共點(diǎn)力。( )
(4)作用于不同物體上的兩個(gè)力，只要作用線(xiàn)交于一點(diǎn)，就可以進(jìn)行力的合成。( )
3．想一想
如圖甲中懸掛風(fēng)景畫(huà)框的結點(diǎn)O受三個(gè)力，乙中的店牌受三個(gè)力，丙中的扁擔也受三個(gè)力。
試結合上述情景討論下列問(wèn)題：
(1)觀(guān)察三幅圖中的作用力，哪些是共點(diǎn)力？
(2)哪些圖中的力能求合力？哪些圖中的力不能求合力？
提示：(1)甲圖中三個(gè)力共同作用在O點(diǎn)上，乙圖中三個(gè)力雖然不作用在同一點(diǎn)上，但它們的延長(cháng)線(xiàn)交于一點(diǎn)，甲、乙圖中都是共點(diǎn)力。丙圖中的力不但沒(méi)有作用在同一點(diǎn)上，它們的延長(cháng)線(xiàn)也不能交于一點(diǎn)，所以不是共點(diǎn)力。
(2)甲、乙圖中的力是共點(diǎn)力，可以應用平行四邊形定則求合力， 丙圖中的力不是共點(diǎn)力，不能求合力。
二、共點(diǎn)力平衡的條件
1．填一填
(1)平衡狀態(tài)：物體保持_______ 或_______狀態(tài)。
(2)平衡條件：在共點(diǎn)力作用下物體平衡的條件是_______。
2．判一判
(1)豎直上拋的物體上升至最高點(diǎn)時(shí)v＝0，是平衡狀態(tài)。( )
(2)物體的加速度a＝0，則物體一定處于靜止狀態(tài)。( )
(3)物體的速度很大，則F合一定很大。 ( )
(4)在高空高速勻速飛行的飛機上，乘客所受合力為零。( )
3．選一選
(1)物體在共點(diǎn)力作用下，下列說(shuō)法正確的是( )
A．物體的速度在某一時(shí)刻等于零，物體就一定處于平衡狀態(tài)
B．物體相對另一物體保持靜止時(shí)，物體一定處于平衡狀態(tài)
C．物體所受合力為零，就一定處于平衡狀態(tài)
D．物體做勻加速運動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)
(2)如圖所示為節日里懸掛燈籠的一種方式，A、B兩點(diǎn)等高，O為結點(diǎn)，輕繩AO、BO長(cháng)度相等，拉力分別為FA、FB，燈籠受到的重力為G。下列說(shuō)法正確的是( )
A．FA一定小于G
B．FA與FB大小相等
C．FA與FB是一對平衡力
D．FA與FB大小之和等于G
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共點(diǎn)力的平衡PPT，第三部分內容：提升新知能
1．共點(diǎn)力平衡的條件
2．平衡條件的推論
(1)二力平衡：若物體在兩個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力一定等大、反向。
(2)三力平衡：若物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大、反向。
(3)多力平衡：若物體在n個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中任意一個(gè)力必定與另外(n－1)個(gè)力的合力等大、反向。
[典例1] 在如圖所示的甲、乙、丙、丁四幅圖中，滑輪光滑且所受的重力忽略不計，滑輪的軸O安裝在一根輕木桿P上，一根輕繩ab繞過(guò)滑輪，a端固定在墻上，b端下面掛一質(zhì)量為m的重物。當滑輪和重物都靜止不動(dòng)時(shí)，甲、丙、丁圖中木桿P與豎直方向的夾角均為θ，乙圖中木桿P豎直。假設甲、乙、丙、丁四幅圖中滑輪受到木桿P的彈力的大小依次為FA、FB、FC、FD，則以下判斷正確的是( )
A．FA＝FB＝FC＝FD B．FD>FA＝FB>FC
C．FA＝FC＝FD>FB D．FC>FA＝FB>FD
[思路點(diǎn)撥] 根據共點(diǎn)力平衡的條件分析可知：①輕繩上的拉力等于重物所受的重力mg；②滑輪受到木桿P的彈力等于滑輪兩側輕繩拉力的合力。
[解析] 輕繩上的拉力等于重物所受的重力mg，設滑輪兩側輕繩之間的夾角為φ，根據共點(diǎn)力平衡的條件知，滑輪受到木桿P的彈力F與滑輪兩側輕繩拉力的合力平衡，即F＝2mgcos φ2，由夾角關(guān)系可得FD>FA＝FB>FC，選項B正確。
[對點(diǎn)練清]
1.重力為G的體操運動(dòng)員在進(jìn)行自由體操比賽時(shí)，有如圖所示的比賽動(dòng)作，當運動(dòng)員豎直倒立保持靜止狀態(tài)時(shí)，兩手臂對稱(chēng)支撐，夾角為θ，則 ( )
A．當θ＝60°時(shí)，運動(dòng)員單手對地面的正壓力大小為G2
B．當θ＝120°時(shí)，運動(dòng)員單手對地面的正壓力大小為G
C．當θ不同時(shí)，運動(dòng)員受到的合力不同
D．當θ不同時(shí)，運動(dòng)員與地面之間的相互作用力不相等
2.如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量為m1的小球套在豎直放置的光滑支架上，支架的夾角為120°，用輕繩將兩球與質(zhì)量為m2的小球連接，輕繩與支架構成一個(gè)菱形，則m1∶m2為 ( )
A．1∶1 B．1∶2
C．1∶3 D.3∶2
突破點(diǎn)二 解答共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的三種常用方法
合成法
物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡時(shí)，將其中的任意兩個(gè)力合成，其合力一定與第三個(gè)力平衡，從而把三力平衡問(wèn)題轉化為二力平衡問(wèn)題
分解法
物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡時(shí)，將其中任意一個(gè)力沿其他兩個(gè)力的反方向分解，則每個(gè)方向上的一對力大小相等，方向相反，從而把三力平衡問(wèn)題轉化為兩個(gè)方向上的二力平衡問(wèn)題
正交分解法
物體在三個(gè)或三個(gè)以上的共點(diǎn)力作用下處于平衡時(shí)，將物體所受的各個(gè)力均向兩個(gè)互相垂直的方向上分解，然后分別在這兩個(gè)方向上列平衡方程，此時(shí)平衡條件可表示為：Fx合＝0，Fy合＝0
[規律方法]
解答共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的一般步驟
(1)選取研究對象，對于有相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體構成的系統，應明確所選研究對象是系統整體還是系統中的某一個(gè)物體(整體法或隔離法)。
(2)對所選研究對象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出受力分析圖。
(3)對研究對象所受的力進(jìn)行處理，對三力平衡問(wèn)題，一般根據平衡條件畫(huà)出力合成的平行四邊形。對四力或四力以上的平衡問(wèn)題，一般建立合適的直角坐標系，對各力按坐標軸進(jìn)行分解。
(4)建立平衡方程，對于四力或四力以上的平衡問(wèn)題，用正交分解法列出方程組。
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共點(diǎn)力的平衡PPT，第四部分內容：訓練新素養
一、STSE類(lèi)問(wèn)題，體現活學(xué)活用
[選自魯科版教材P102“迷你實(shí)驗室”]
你能超出多少
在我國某些地區有一種伸臂橋(圖甲)。當地人將木板重疊，逐漸向河面延伸。他們用不太長(cháng)的木板鋪設橋面，同時(shí)使逐漸向河中心延伸的木板與泥土形成整體，并使其重心仍然在支持面內，巧妙地形成穩定的平衡結構。
現用兩根木條疊放的方式探究伸臂橋的平衡穩定問(wèn)題。選兩塊質(zhì)地均勻、質(zhì)量相同的木條疊放在桌子邊緣如圖乙擺放。若木條長(cháng)度均為l，為使這兩塊木條保持平衡，不致翻倒，木條2的右端離桌沿的水平距離最遠可為多少？還有哪些因素會(huì )影響伸臂橋的安全？
二、典題好題發(fā)掘，練典題做一當十
[選自魯科版教材P101例題]
用繩子將鳥(niǎo)籠掛在一根橫梁上，如圖甲所示。若鳥(niǎo)籠重19.6 N，求繩子OA和OB對結點(diǎn)O的拉力。
[分析] 如圖乙所示，以結點(diǎn)O為研究對象，它受到鳥(niǎo)籠上端繩子的拉力T，以及兩段繩子OA和OB的拉力F1、F2。結點(diǎn)O在這三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中，F1和F2的合力F與T大小相等、方向相反，T的大小與鳥(niǎo)籠所受重力大小相等。由此可通過(guò)平行四邊形定則作圖求解。
[策略提煉]
解決共點(diǎn)力的平衡問(wèn)題，通常先確定研究對象，再進(jìn)行受力分析，然后根據平衡條件建立未知量與已知量的關(guān)系列方程求解。
若物體受到三個(gè)力且處于平衡狀態(tài)，則其中任意兩個(gè)力的合力必然與第三個(gè)力大小相等、方向相反。這時(shí)可根據平行四邊形(或三角形)的幾何關(guān)系列方程求解，也可用正交分解方法求解。若物體在更多力的作用下處于平衡，則通常用正交分解方法列方程求解�！ �
[遷移] 求解平衡問(wèn)題還可利用正交分解的方法。先建立直角坐標系，將物體受到的各個(gè)力都分解到x、y軸方向，由平衡條件可得，x、y軸方向的合力必須同時(shí)為0(想想為什么)，由此可列出兩個(gè)方程，通過(guò)解方程組求解問(wèn)題。你能用該方法求解上面的例題嗎？請試一試。
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