第3节力的平衡汇编.ppt

第3节 力的平衡 感悟平衡之美 图1：蘑菇石 图2：商场电梯上的人 图3：远古巨石 图4：平稳飞行的飞机 一、平衡状态 1、定义：是指物体的运动状态保持不变 2、种类 （1）保持静止（物体的速度和加速度都等于零的状态） （2）匀速直线运动（物体的加速度为零,速度不为零且保持不变的状态） 请问：是否速度为0物体就处于平衡状态？ 特例：竖直上抛运动最高点v=0，但不是平衡状态。 【例题】.一个物体在共点力的作用下处于平衡状态，则 A.物体的速度为零 B.物体一定做匀速运动 C.物体一定处于静止状态 D.物体的加速度为零 1、二力平衡 （1）二力平衡条件是： 二力大小相等、方向相反、同一直线 （2）F合=0 由牛顿第一定律可知：物体在不受任何外力作用时，将保持静止或匀速直线运动状态。 即是物体保持平衡状态的条件是：不受任何外力作用。 有没有绝对不受力的物体呢？ 那么不受任何外力指什么呢？ 二、共点力作用下物体的平衡条件 设问：物体处于平衡状态需要什么条件呢？ 实验：三个共点力作用下物体的平衡条件 猜想假设 实验设计 F合=0 2、多个互成角度的共点力作用下的平衡条件 是否还是满足F合=0呢？ 实验：验证共点力的平衡条件 因此由实验可得出结论: 三个共点力作用下物体的平衡条件为:F合=0 由实验收集的数据可知： F12与F3大小相等，方向相反，在一条直线上 。 (F12表示F1、F2的合力） 三个共点力作用下物体的平衡条件 物体在三力作用下处于平衡状态时，三力可构成首位相连的封闭三角形 总结规律：物体在三个力的作用下处于平衡状态时，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、作用在同一条直线上。 推广：物体在三个以上共点力作用下的平衡条件是所受合力也为零。即F合＝0 推论：当物体处于平衡时，它所受的某一个力与其 余的力的合力等值反向。 寻找三个以上的共点力的平衡条件 ： 根据力的合成定则，我们可以把任意两个共点力用一个力代替，据此，逐步的等效简化，三个以上的共点力最终也都可以等效简化为两个共点力。 可见三个以上的共点力的平衡最终也都可以等效简化为二力平衡。 二力平衡的物体合外力为零。 F123 F12 F1 F4 F3 F2 如四个力的简化 多力作用下而处于平衡状态呢？ 答疑：多个力也可以构成一个首尾相连的封闭多边形，于是可以根据物体受的多个共点力是否能够构成一个首尾相连的封闭多边形来判断物体是否处于平衡状态。 推论： ①若物体受到几个共点力的作用处于平衡状态，则其中任意一个力是另外几个力的合力的平衡力． ②若物体受到几个共点力的作用处于平衡状态，则这几个力必构成闭合的矢量多边形． ③若物体受到几个共点力的作用处于平衡状态，则正交分解后的各个方向上合外力均为零． 说明：若一个物体在三个力作用下处于平衡状态，则此三力非平行即共点． 【例题】木箱重500 N，放在水平地面上，一个人用大小为200 N与水平方向成30°向上的力拉木箱，木箱沿地平面匀速运动，求木箱受到的摩擦力和地面所受的压力以及木箱与地面的动摩擦因数。 F 30° F G F f F N F x F y 解：画出物体受力图，如图所示。 把力F 分解为沿水平方向的分力F x 和沿竖直方向的分力 Fy x y 300 由于物体在水平方向和竖直方向都处于平衡状态，所以 F G F f F N F x F y x y 300 共点力的平衡解题方法小结 1.正确选取研究对象 2.隔离物体，分析物体的受力，画出受力图 3.据物体的受力和已知条件，采用力的合成、分解、图解、正交分解法，确定解题方法 4.根据平衡条件，列方程求解 正交分解法解平衡问题的一般思维程序为 ①选择研究对象：处于平衡状态下的物体； ②对研究对象进行受力分析，画好受力图； ③建立直角坐标系（原则：使尽量多的力落在坐标轴上） 把不在坐标轴上的力沿直角坐标分解 ④根据平衡条件布列方程 ⑤解方程(组)，必要时验证结论。 【例题】 用绳子将鸟笼挂在一根栋梁上，OA与横梁的夹角600，OA与OB垂直，如图所示。若鸟笼重为20N。求⑴绳子OC对鸟笼的拉力；⑵绳子OA和OB对结点O的拉力。 解： ⑴对鸟笼分析 T 由二力平衡得 OC对鸟笼的拉力的大 小为 T=G=20N 　⑵对结点分析 G F12 T F1 F2 600 由共点力的平衡得： Ｆ12＝Ｔ F1=F12cos600 F2=F12sin600 由三角函数关系得 代入数据，可解得：Ｆ１=10N,F2=10 N 解法２ 对结点分析(如图) T F1 F2 按平行四边形定则分解Ｔ Ｔ2 T1 600 由三角函数可