高一物理下《第一篇机械运动第二章力和力的平衡D.共点力的平衡》93PPT课件

A
θC
B
F
分解过程
A
F1= F/ sinθ F2=F / tanθ
B F2
θ
θC
F
θ F1
小 结：
1、确定该力的实际作用效果。 2、根据力的作用效果确定分力的方向。 3、应用平行四边形（三角形）定则进行分 解。
技巧：一个力分解时，根据实际作用效果来 确定其分力方向。一种是产生形变的效果，如推、 拉、提、压等；另一种是使物体运动状态变化或
θ
G
重力产生怎样的作用效果？如何分解？
很明显，物体受到的重力G产生了压紧斜面 与沿斜面下滑的运动趋势的作用效果！
下滑力（重力
的一个分力）
G1= G sinθ
G1 θ G2
θ G
G2= G cosθ
对斜面的压力（重 力的一个分力）
我们也可以换个思路来理解：
G1与摩擦力f平衡 N
f
f=G1= G sinθ例3F1θFθ
由于θ角很小，向下 的作用力F，分解成 两个较大的分力.
F2
θ角越大，作 用力F的分力 就越小.
如何计算两个 力的大小？
这个平行四边形是菱形
θ/2
F1
F2
F/2
θ
θ
F
F1 F2
F1 sin( / 2) F / 2
F1
F
2 sin(
/
2)
G1 θ G2
θ G
因此，我们可以认
N=G2= G cosθ
为，重力G产生两 个作用效果。
G2与斜面的支 持力N 平衡
DIS斜面力上力的分解
ϴ
0º
30º
45º
60º
90º
F1

3、共点力平衡条件的简单应用
如图所示，现用一根线悬挂一个重为G的
物体A，在线上的P点用同样的线系住，并用 水平力缓缓使OP逐渐偏离竖直方向，请同学 们根据自己的理解，判断线的哪一部分可能 先断？
O C
P B
A
D 共点力的平衡
（第一课时） 上海市川沙中学 徐军
1、共点力作用下的平衡状态
(1)共点力
F3
F1
F2
F1
F2
G
几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相 交于同一点，这几个力叫做共点力。
(2)平衡状态
物体保持静止或做匀速直线运动的状态点力作用下的物体的平衡条件
(1)二个共点力的平衡
2、使用力传感器时先调零，注意传感器作 用的方向与绳在同一直线上；
3、在确定作用力方向描点时，与所描的两点的距离适当远一些； 4、在作力的图示，要选择适当的标度，充分利用好白纸的大小。
三个共点力的平衡 条件：F12= -F3 即F123=0
推广：n个共点力的平衡 F合=0
综上所述：共点力的平衡条件是 F合=0
F2
F1
O
(2)三个共点力的平衡
F1
条件：F1= -F2 即F12=0
F12
条件：F123=0
O
F2
F3
条件：F12= -F3 即F123=0
实验器材： 带橡皮筋的绳套、木板、白纸、3个力传感
器、数据采集器、DIS实验系统7.0、计算机、 三角板两块和图钉若干等。
说明:
1、使用DIS实验系统7.0→ 通用软件；

即F合=0
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二、共点力作用下物体的平衡条件
作用在物体上各力的合力为零，
即F合=0
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学以致用：
例题：如图所示，木块沿斜面 匀速下滑，已知木块重力10N， 斜面倾角为30度，求斜面对木 块的支持力和摩擦力？
N
f
F合
30。
G
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注意事项
（1）正确分析物体受力情况； （2）合理运用力的合成或分解方法，将不在 同一直线上的力划为同一直线上的力； （3）运用平衡条件列出方程，求得所需结果。
合力为零，即 F合=0
猜想一下：
三力平衡 的条件是 什么？
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演示实验
三力平衡的条件 任意两个力的合力与第三个力 ：大小相等，方向相反，且作 用在同一直线上。
三个力的合力为零，即 F合=0
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演示实验
实验器材： 刻度尺、图板、白纸、图钉、弹簧测力、轻质小铁环 、 轻 质细绳三根
设计方案 数据记录 数据处理 注意事项
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想一想：如果物体受到4个共点力作用平衡的条件是什么呢？
二力平衡
两个力：大小相等， 方向相反，且作用在 同一直线上。
三力平衡
任意两个力的合力与 第三个力：大小相等， 方向相反，且作用在 同一直线上。
两个力的合力为零，
即F合=0
三个力的合力为零，
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y
N
x
f
Gx
Gy
30。
G
12
小结

结论
当物体受到两个或多个力的作用时，若这些 力大小相等、方向相反，则物体处于平衡状
态。
THANKS
感谢观看
地球自转
地球自转是由于地球自身重力和离心力之间 的平衡作用，使地球能够持续不断地自转。
05
力的平衡实验探究
实验目的与原理
目的
通过实验探究，理解力的平衡概念，掌握力的平衡条 件。
原理
力的平衡是指物体受到两个或多个力的作用，若这些 力大小相等、方向相反，则物体处于平衡状态。
实验器材与步骤
器材：弹簧测力计、滑轮、细线、小车、砝码 。
详细描述
物体在竖直面内受到重力、拉力和支 持力等作用，当这些力相互平衡时， 物体就处于力的平衡状态。
04
力的平衡实例分析
生活中的力的平衡实例
人体站立
人体在站立时，受到重力和地面的支持力作用，这两个力大小相等、方重
天平利用杠杆平衡的原理，当两边的质量相等时，天平平衡。这实际上是力的平衡在日 常生活中的应用。
详细描述
力的平衡是物理学中的一个基本概念，它涉及到物体的运动 状态和力的作用效果。通过研究力的平衡条件，可以深入理 解物体的运动规律和力的作用机制，为进一步学习力学和解 决实际问题打下基础。
02
力的平衡种类
一力平衡
物体受一个力作用时的平衡状态。
当物体只受一个力作用，且该力与物体的重量大小相等、方向相反时，物体处于 平衡状态，即一力平衡。例如，静止在桌面上的书本，受到重力和桌面对它的支 持力，这两个力大小相等、方向相反，因此书本处于一力平衡状态。
力的平衡条件
总结词
力的平衡条件是合力为零，即物体所受的各个力在同一条直线上，且大小相等、 方向相反。

C.若是v1 v2，B受到了A所施加的向右的滑动摩擦 力
D.若是v1v2，B受到了A所施加的向左的滑动摩擦 力
例5：如图所示，用水平外力F压在质量为m 的物体上（设受力F面绝对光滑），恰好使m 静止在竖直墙面上。
此时若物体与墙面间的摩擦力为f，则当外力 增大到3F时，物体与墙面间的摩擦力为多大？
假设法判断
3）静摩擦力的大小=相对运动趋势方向上的合外力； ※静摩擦力的特点是随物体间相对运动趋势的增强而增 大，而与物体间压力的大小无关。 ※静摩擦力有一个最大值，叫最大静摩擦力Fmax，是使 物体开始运动的最小的力，物体间的最大静摩擦力与它 们之间的正压力有关，与它们接触面的粗糙程度有关。
※FmaxF滑，一般认为Fmax=F滑
①接触 ②发生弹性形变 （3）弹力的作用点和方向 弹力的作用点在物体与物体接触的点或表面上； 弹力的方向总是指向使形变物体恢复原状的方向即 与施力物体的形变方向相反。
三、摩擦力
1、摩擦力产生的条件： ①两物体相互接触； ②相互间存在挤压； ③两物体的接触面不光滑； ④两物体的接触面存在相对滑动（滑动摩擦力） 或相对运动趋势（静摩擦力）。 2、 （1）滑动摩擦力fk （2）静摩擦力fs
N T
桶受
一般而言：
物体受到绳的弹力的方向，总是沿着绳指向绳的收缩方向；
有支持面的物体所受弹力的方向，总是垂直于支持面指向被支持物 体。
自主活动：画出A物体所受的弹力
练习：画出下列各图中各静止的光滑物体A受 到的弹力的示意图
（1）
（2）
N
T
（3）
N A
面面接触： 接触点为接触面上的所有点，方向垂直于面
训练与应用1
F1
F2
训练与应用2

f1=0.5N f2=1N f3=1.5N
f4Leabharlann F4=____N 刚好拉动
f静最大=___N
静摩擦力有最大值也叫最大静摩擦力用fmax表示 无公式 大小可以变化
最大静摩擦力： 静摩擦力的最大值
最大静摩擦力的大小和哪些因素有关呢？
F1 m1
m2
F2
相同材料要把物体 拉动则需要F2>F1
F1 m1
m1
F2
不“听话”的铅笔
伸出两个食指，使两手指平行且位于同一水平面， 把一根铅笔放在这两个指头上，这时候使右指慢慢地向 中间靠拢，通过移动手指的办法来移动铅笔。
用手拿着笔处于竖直状态,笔为何没有掉落?
用水平力推讲台桌,讲台桌为何不动?
静摩擦力的产生条件是什么？
假设法
[延伸思考]
如何判断“相对运动趋势”的方向？
不同材料要把物体 拉动则需要F2>F1
控制 变量 法
静
摩
如图所示，质量为m的木块被水平推力压着，静止在
擦 竖直墙壁上，若将推力F的大小增加到2F，则( AD )
力
A．木块所受墙面的弹力增加到原来的2倍
大
B．木块所受墙面的摩擦力增加到原来的2倍 C．木块所受墙面的摩擦力方向向下
小
D．木块所受墙面的摩擦力不变
规
律
铅笔重心不会恰好在两指的正中央，这样铅笔对手指的压 力总是一个力大于铅笔重力的一半，一个力小于铅笔重力的 一半，如图所示．当重心偏向左指一侧时，左指对铅笔的最 大静摩擦力就大于右指对铅笔的最大静摩擦力，此时企图用 右指移动铅笔时，右指就相对铅笔滑动，而铅笔保持不动， 所以铅笔是不听右指的使唤的．原来铅笔“没听操纵者的 话”，铅笔“听的是摩擦力的话”．

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【例8】如图所示，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40N的物体． （1）求AO、BO的拉力各为多大？ （2）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N，则所吊重物不能，在圆心O的正上方处有一定滑轮，通过定滑轮用细绳拉一质量为m的小球由A点（OA水平）沿圆柱缓慢运动到B点。求： （1）此过程中，该球对圆柱体的压力。 （2）分析此过程中，绳对球的拉力F如何变化
【例4】有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示.现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是 （ ） A.N不变，T变大 B.N不变，T变小 C.N变大，T变大 D.N变大，T变小
【例5】如图所示，质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，在斜面上有一光滑且不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态.今使挡板与斜面的夹角β缓慢增大，试分析在此过程中球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化.
【例6】如图，船在宽12m的河中央直线行驶，拉船的绳到岸边长10m，两根绳子的拉力大小均为1000N，则绳子对船拉力的合力大小为多少？
二、力的合成与分解 1.几个力同时作用的共同效果与某一个力单独作用的效果相同，这一个力称为那几个力的合力，那几个力称为这一个力的分力.合力与分力的关系是等效替代关系. 2.力的合成与分解都遵循平行四边形定则
例如，二力（F1、F2）的夹角为θ,求合力F的大小
讨论： （1）当θ=0°时，Fmax=F1+F2； （2）当θ=180°时，Fmin=|F1-F2|； （3）当θ=90°时，F= ； （4）当F1=F2，且θ=120°时，F=F1=F2

思考：对下列力按效果进行分解
F G
ba G
G
G
F
三、正交分解法
实际对力进行分解时，为便于计算，常 常将力沿两个互相垂直的方向分解。
y
Fy
θ
0
称为正交分解法
F Fx x
x方向的分力
Fx =F·cosθ
y方向的分力
Fy=F·sinθ
四、例题
例1、木箱重600N，放在水平地面上，一个人用大
小为200N、与水平方向成30°角向上的力拉木箱，
持力减小，对斜面的压力减小。
例3、重为G的球放在光滑的竖直挡板和倾角为 的斜面之间,求挡板和斜面对球的作用力各多大?
解：球受到重力G、
N
斜面支持力N、
挡板弹力F，
G1
F
共三个力作用。
把重力分解为水 平方向的分力G1和 垂直于斜面方向的
G2 G
分力G2。
F=G1 =G tan
N=G2 =G/cos
4、现有一个沿正北方向的力10牛，将它 沿正东和西北方向分解。那么沿正东方向
的分力是 10牛，沿西北方向的分力
是 14牛。
5、如图所示，质量为m的木块在力F作 用下在水平面上做匀速运动。木块与地面 间的动摩擦因数为，则物体受到的摩擦
力为（ B、D）
A. mg B. (mg+Fsin) C. (mg-Fsin)
一、力的分解
1、分力：一个力可以用几个力来替代，替代前后的效 果相同，替代这个力的几个力叫做这个力的分力，被 替代的力是那几个分力的合力。
2、力的分解：求一个已知力的分力叫做力的分解。
3、力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循 平行四边形定则。
怎样分解 一个已知

共点力的平衡
• 你还记得二力平衡的条件吗？
N
FT
G
G
F 0 两个力平衡的条件： 合
探究：三个共点力衡的条件
小组讨论，提出方案 尝试动手，上传图片 你有什么发现吗？
二个共点力
三个共点力
多个共点力
多个共点力的平衡条件是什么呢？
例题1：如图，斜面上质量为m的木块处于静止状态，已知斜面 倾角为α，求木块受到的弹力和摩擦力。你都有什么方法呢？
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
F1
F2
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（ ）
F4
F3
A. F4 2
Ｂ.
3F4 2
Ｃ. 3F4 Ｄ. F4
2.三段不可伸长的细绳子OA、OB、
OC能承受的最大拉力相同，它们共同
悬挂一重物，如图所示，其中OA是水 B
想一想：还有什么其他方法吗？
思路： １.先对物体进行受力分析
２.合理运用力的合成或分解，将不在同一直线上的 力化为同一直线上的力 ３.运用平衡条件列出方程，求得所需结果。
例3：如图2-48所示，一个重为Ｇ的物体 带有一根可绕Ｏ点自由转动的轻杆，将它 靠在光滑墙壁上，这时杆与地面的夹角为 θ，求杆和墙对重物的作用力。
平的，A、B端固定。若逐渐增加C端所
挂物体的质量，则最先断的绳（ ）
A. 必定是OA B. 必定是OB
O
A
C
C. 必定是OC
D. 可能是OB，也可能是OC
共点力平衡的实际应用
例题1：用弹簧测力计沿着光滑斜面的方向 将一块所受重力为５Ｎ的木块匀速向上拉， 如图2-46所示，这时弹簧测力计上的求数是 1.4Ｎ，求斜面对木块的弹力的大小。

θ 静止 弹力的大小变化？
G
f=Gsinθ
N=Gcosθ
当θ增大时，静摩擦力 f 增大，弹力N减小。
2、
θ
A点向左移，而OB始终保持水平 ，求绳
子OA、OB的拉力大小的变化？
当F由水平逆时针转动过程中，OA绳子方 向不变，求F和OA绳拉力的大小的变化？
F
3、 θ
当挡板顺时针转动直至水平，小球受到的挡 板和墙壁的弹力大小如何变化？
（2）当物体处于n个力平衡时，任意（n-1）个力的合力必与剩下的 一个力是平衡力。
共点力作用下物体平衡的条件：
ΣFx=0 ΣF=0 或
ΣFy=0
解题步骤：
1、进行正确受力分析。
2、建立合适的直角坐标系，利用正交分解法对各力进行分解。
3、运用共点力平衡条件列出方程，求得所需结果。
三、应用实例：
1、 N
2、
F F1
F2 θG
(1)三角形法则：
F1
F
s in
G
s in
F2 Fctg Gctg
(2)正交分解法：
y F1
F2 x
θG
F1 cos F2
F1 sin G
写点力作用下物体平衡的方程：
1、水平面
N
vf
F
G
F f
N G
f N
y
vN
F
f
θ
x
G
F cos f
N F sin G
f N
y
v
N
f
x
θ
GF
F cos f
N F sin G
f N
2、斜面：
θ 静止
v F

10.具有规则形状,质量分布均匀的物体重心 的位置在 几何中心 ，而对于形状不规则的 物体我们可用 悬挂法 测定它重心的位置。 11.滑动磨擦力的大小与压力大小和接触面 的粗糙程度有关。在压力相等的情况下,将 滑动变为滚动可 减少磨擦 。 12.发生弹性形变的物体作用在使它发生弹 性形变的物体上的力叫 弹力。它的方向总 是指向 物体恢复原状的方向 。
推广:
（1）首尾相接的若干向量之和，等于由起始 向量的起点指向末尾向量的终点的向量； A1 A2 A2 A3 A3 A4 An1 An A1 An
（2）首尾相接的若干向量若构成一个封闭图 形，则它们的和为零向量。 A1 A2 A2 A3 A3 A4 An A1 0
问题 1: C
向上
B
正北
O 正东 A
如图:已知 OA=6 米, AB=6 米,BC=3 米,
? 那么 OC=
问题 2:
F2 F3
已知F1=10N, F2=15N，F3=15N
这三个力两两之间
的夹角都为90度, 它们的合力的大小
为多少N?
F1
这需要进一步来认识空间中的向量
3、力的作用效果
使物体发生形变 （形状、 体积的改 变） 改变物体的运动状 态（速度大小和方 向的改变）
4、力的测量和单位 5、力的三要素
力的图示
1.我们把物体位置的变化叫机械运动。
2.速度是用来反映物体运动的 快慢 ,它的国际单
位是 米/秒 108千米/小时= 30 米/秒 ，
1米/秒= 3.6 千米/小时 3.物体的运动和静止是参照物的,在判断物体是否运
(2)速度 概念：表示物体运动快慢的物理量，速度等于运动物 体在单位时间内通过的路程。
速度=路程/时间 通常用v表示速度，s表示路程，t表示时间，速 度的公式就是：

解
如何找出对我们有实际意义的分力？
案例1
已知放在斜面上的物体所受重力为G，斜面倾 角为θ
θ
G
重力产生怎样的作用效果？如何分解？
沿斜面向下运
动趋势
G1= G sinθ
G1 θ G2
θ
G
G2= G cosθ
压紧斜面
案 例 分 析
引桥
案例2
可自由转动的轻杆AC和BC ，BC杆水平。在它 们的连接处C点施加一个竖直向下的力F。 作用在三角支架上的力F的作用效果怎样？如 何分解？
θ θ
G1
θθ
G2 G
G1 G tan
GG22GG/
cos / cos
三.知识应用
斧
θ
θ
三.知识应用
F1
F2
θ
F
如θ =6°，10N的力，可产生约96N的分力！
三.知识应用
一、分力与合力
小结
一个力（合力）
平行四边形定则
等效替代
几个力（分力）
二、如何分解一个力
常按实际作用效果分解
θ/2

F2
F/2
F1
θ
F
F
2 sin( / 2)
F1
F1
F2
F
2sin(
/
2)
F G
一.力的分解
F
用几个力替代一个力，这几个
力叫做的那一个力的分力。
把一个力分解成几个力的方
G
法，叫做力的分解。
力的分解 等效替代
力的合成
二.如何进行力的分解
复
习
力的合成遵循平行四边形定则
力
的 F1
合
成
F

2.拉力：绳的拉力沿着绳指向绳收缩的方向
三、弹力大小：
1.弹簧弹力：胡克定律F＝-kx
2.其它弹力：由物体受力分析和运动状态求解
思考: （1）弹力产生的条件是什么？ （2）弹力的大小由什么决定？ （3）弹力的方向指向什么方向？
二、弹力产生的条件
（1）要相互接触 （2）发生弹性形变
弹力有无的判断
(一) 直接判断 1、两物体是否相互接触 2、接触处是否产和弹性形变。
(二) 假设存在法
例:光滑水平面上A、B两物体紧挨着保持静止，则它们之
教师演示微小形变
把微小变化放大以利于观察或测量的实验法，叫“微量 放大法”,这是物理学中研究问题的一种重要方法。
事实证明弹力与形变始终伴随在一起，形影不离。形变 的原因是物体受到了力，那么物体受到力后发生形变， 形变后的物体又是如何呢？
A
β
弹力:物体发生形变时，会产生一种使物体恢复原状的 力，叫做弹力。
弹力
感受
用手压弹簧
用手压气球
用手拉橡皮条
用手压尺子
总结以上各种现象的共性与区别 手在用力的时候，弹簧、气球、尺子和橡皮条的形状发生 了变化。它们的体积有的发生了变化。
一、形变与弹力
形变：物体发生的伸长、缩短、弯曲等变化称为形变<主 要是形状、体积的变化> 形变的原因：受到外力的作用。 形变的类型： 弹性形变：外力撤去后能够恢复原来形状的形变。 范性形变：外力撤去后不能够恢复原来形状的形变。
A
三、弹力的大小
胡克定律
在弹性限度内，弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长（或缩短） 量x成正比。即F=kx ①式中比例系数 k 称为弹簧的劲度系数。 ②不同的弹簧，其劲度系数一般是不同的。

重庆市渝北中学校 谭论学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
重庆市渝北中学校 谭论学
力的合成
分力
等效替代
合力
力的分解 一、已知一个力求它的分力的过程，叫力的分解 二、力的分解是力的合成的逆运算
三、力的分解遵循平行四边形定则？ 四、将已知力分解怎样作平行四边形？
同一个力可以分解为无数对大 小和方向都不同的分力。
农田耕作时，拖拉机斜向上拉耙
问题： 1、物体的重力有哪些作用效果？ 2、重力应该怎样分解？ 3、增大两细线的倾角，重力的两个分力的大小怎样变化？
6aov38T8
结论：增大两细线的倾角，重力的两个分力的大小逐渐变 大
合力一定，两等大分力随它们夹角增大而增大
课堂小结
力的作
实际 用效果
问题
力的平行四
确定分力 边形定则
的方向
画出 分力
用数学 知识求解
实例一
F
往上提
往前拉
等效
F2
往上提
F1
往前拉
实例二
一个物体静止放置在粗糙斜面上，怎样分解它的重力？
O
）θ
Ｇ
实例二
一个物体静止放置在粗糙斜面上，怎样分解它的重力？
O
）θ
Ｇ
Ｆ１=Ｇsinθ Ｆ２=Ｇcosθ
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联系生活
联系生活
将如图中球的重力按照力的作用效果分解？
小试牛刀
G
)θ
b
a
G
小试牛刀
器材：弹簧称2个、钩码、细线 实验过程：