《共点力的平衡》力与平衡PPT

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第一部分内容：课标要求

1．知道什么是平衡状态及平衡状态的两种形式。

2．掌握共点力平衡的条件及力的平衡的概念。

3．会用共点力的平衡条件解答实际问题。

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共点力的平衡PPT，第二部分内容：自学新教材

一、物体的平衡状态

1．填一填

平衡状态：物体___或做___运动时所处的状态。

2．判一判

(1)物体的速度在某一时刻等于零时，就一定处于平衡状态。(  )

(2)物体相对另一物体保持静止时，一定处于平衡状态。(  )

(3)百米竞赛中，运动员在起跑的瞬间，速度为零，处于平衡状态。(  )

(4)平衡木上体操运动员做翻转动作时处于平衡状态。(  )

3．想一想

在生活中，平衡无处不在，大自然中耸立的山峰、水平匀速行驶的汽车，乃至著名的比萨斜塔，它们都处于平衡状态，仔细思考它们有哪些不同？在物理学中“平衡”这个词究竟是什么含义？

二、共点力的平衡条件

1．填一填

(1)物体的平衡条件：共点力作用下物体的平衡条件是合力为___，即F合＝0。

(2)力的平衡：若作用在物体上的几个共点力的合力为零，这种情况叫作力的平衡。

2．判一判

(1)所受合外力保持恒定的物体处于平衡状态。(  )

(2)物体所受合外力为零时，就一定处于平衡状态。(  )

(3)大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力一定是平衡力。(  )

(4)若物体处于平衡状态，其所受合外力一定为零。(  )

3．选一选

(1)[多选]物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，下列几组力中，可能使物体处于平衡状态的是(　　)

A．5 N、7 N、8 N　B．2 N、3 N、6 N

C．1 N、5 N、10 N D.1 N、10 N、10 N

(2)[多选]如图所示，质量为m的物体受到推力F作用，沿水平方向做匀速直线运动。已知推力F与水平面的夹角为θ，物体与地面间的动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力大小为(　　)

A．Fsin θ B．Fcos θ

C．μF D.μ(mg＋Fsin θ)

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共点力的平衡PPT，第三部分内容：提升新知能

突破点一   对平衡状态及平衡条件的理解

[学透用活]

1．从运动学的角度理解平衡状态

(1)平衡状态指的是物体处于静止或匀速直线运动状态,此时物体的加速度为零,反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态。

(2)对静止的理解：静止与速度v＝0不是一回事。物体保持静止，说明v＝0，a＝0，两者同时成立。若仅是v＝0，a≠0，如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止，也就并非处于平衡状态。

2．从动力学的角度理解平衡状态

处于平衡状态的物体所受的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平衡状态。

3．平衡条件的四个常用推论

(1)二力平衡条件：这两个共点力大小相等、方向相反。

(2)三个力平衡条件：三个共点力平衡时，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，而且在同一条直线上。

(3)物体在n个共点力同时作用下处于平衡状态时，这些力在任何一个方向上的合力均为零。其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等值反向，作用在同一直线上。

(4)物体在多个共点力作用下处于平衡状态时，各力首尾相接必构成一个封闭的多边形。

[典例1]　[多选]下列关于共点力的平衡与平衡条件的说法正确的是(　　)

A．相对静止的两个物体都处于平衡状态

B．物体做自由落体运动时处于平衡状态

C．如果物体处于平衡状态，则物体沿任意方向的合力都必为零

D．如果物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反

[对点练清]

1．关于平衡状态，下列说法正确的是 (　　)

A．做自由落体运动的物体，在最高点时处于平衡状态

B．木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀速运动，木块处于平衡状态

C．木块放在斜面体的斜面上，随斜面体一起向右匀加速运动，木块处于平衡状态

D．静止在匀加速运动的列车内的水平桌面上的杯子，处于平衡状态

2.如图所示，一箱苹果静止在倾角为θ的斜面上。在箱子的中央有一个质量为m的苹果，它受到周围苹果对它的作用力的方向(　　)

A．沿斜面向上　　B．沿斜面向下

C．竖直向上    D.垂直斜面向上

3.如图所示，某个物体在F1、F2、F3、F4四个力的作用下处于静止状态，若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变化，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为(　　)

A．F4 B．2F4

C．2F4 D.无法确定

突破点二   共点力平衡条件的应用

[学透用活]

1．平衡条件的两种表达式

(1)F合＝0。

(2)正交表示法F合x＝0，F合y＝0，其中F合x和F合y分别是将力进行正交分解后，物体在x轴和y轴上所受的合力。

2．共点力平衡问题的三种常用解题方法

合成法  物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反，作用在同一直线上

分解法  物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件

正交分解法  物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件

[典例2]　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(如图所示)，足球的质量为m，悬绳与墙壁的夹角为α，网兜的质量不计，求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力。

[思路点拨]　

(1)足球处于静止状态，所受合外力为零。

(2)选取足球为研究对象可采用合成法、分解法、正交分解法求解。

[规律方法]

应用平衡条件解题的步骤

(1)明确研究对象(物体、质点或绳的结点等)。

(2)分析研究对象所处的运动状态，判定物体是否处于平衡状态。

(3)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图。

(4)建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件，选择恰当的方法列出平衡方程。

(5)求解方程，并讨论结果。

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共点力的平衡PPT，第四部分内容：训练新素养

一、共面力的类别划分(核心素养之物理观念)

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。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？

[提示]　甲和丁属于一类，乙和丙属于一类，依据三个在同一平面内的力是力的作用线相互平行还是相交于一点，相交于一点为共点力，不相交于一点的为非共点力。

二、典题好题发掘，练典题做一当十

某幼儿园要在空地上做一个滑梯(如图甲)，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(如图乙)，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。

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