2019-2020年沪科版必修一4.3《共点力的平衡及其应用》WORD教案01

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1、2019-2020年沪科版必修一4.3《共点力的平衡及其应用》WORD教案01一、一周知识概述  本章主要研究的是物体在共点力的作用下的平衡,要求掌握共点力的概念,掌握什么是共点力的平衡,学会灵活的运用整体法,隔离法分析物体的平衡,要熟练的运用平行四边形合成法,矢量三角形法,正交分解法列平衡方程.二、重难点知识的归纳与讲解(一)平衡状态  一个物体在共点力作用下,如果保持静止或匀速直线运动,则这个物体就处于平衡状态。如光滑水平面上匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等,这些物体都处于平衡状态。  注意:①物体处于平衡状态时分为两

2、类:一类是共点力作用下物体的平衡;另一类是有固定转动轴物体的平衡。在这一节我们只研究共点力作用下物体的平衡。  共点力作用下物体的平衡又分为两种情形,即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线运动)。  ②对静止的理解:静止与速度v=0不是一回事。物体保持静止状态,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,上抛到最高点的物体并非处于平衡状态。所以平衡状态是指加速度为零的状态,而不是速度为零的状态。(二)共点力作用下的平衡条件  处于平衡状态的物体,其加速度a=0,由牛顿第二定律F=ma知,物体所

3、受合外力F合=0,即共点力作用下物体处于平衡状态的力学特点是所受合外力F合=0。  例如下左图所示中,放在水平地面上的物体保持静止,则所受重力和支持力是一对平衡力,其合力为零。  又如上右图所示中,若物体沿斜面匀速下滑,则F与FN的合力必与重力G等大反向,故仍有F合=0。  注意:(1)若物体在两个力同时作用下处于平衡状态,则这两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上,其合力为零,这就是初中学过的二力平衡。  (2)若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态,这三个力必定共面共点(三力汇交原理),合力为零,称为三个共点力的平衡,其中任意两个力的合力必定

4、与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。  (3)物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时,n个力必定共面共点,合力为零,称为n个共点力的平衡,其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等大反向,作用在同一直线上。  由牛顿第二定律知道,作用于物体上力的平衡是物体处于平衡状态的原因,物体处于平衡状态是力的平衡的结果。(三)共点力平衡条件的应用  注意:(1)在共点力作用下物体处于平衡状态,则物体所受合力为零,因此物体在任一方向上的合力都为零。  (2)如果物体只是在某一方向上处于平衡状态,则该方向上合力为零,因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求

5、解。1、求解共点力作用下物体平衡的方法  (1)解三角形法:这种方法主要用来解决三力平衡问题。根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法,把三个平衡力转化为三角形的三条边,然后通过解这一三角形求解平衡问题。解三角形多数情况是解直角三角形,如果力的三形角并不是直角三角形,能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形,如利用菱形的对角线相互垂直的特点就得到了直角三角形,确实不能转化为直角三角形时,可利用力的三角形与空间几何三角形的相似等规律求解。  (2)正交分解法:正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便。将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解,然后分

6、别在这两个方向上列方程,此时平衡条件可表示为  注意:应用正交分解法解题的优点  ①将矢量运算转变为代数运算,使难度降低;  ②将求合力的复杂的解三角形问题,转化为正交分解后的直角三角形问题,使运算简便易行;  ③当所求问题有两个未知条件时,可列出两个方程,通过对方程组求解,使得求解过程更方便。2、解共点力平衡问题的一般步骤  (1)选取研究对象;  (2)对所选取的研究对象进行受力分析,并画出受力示意图;  (3)对研究对象所受的力进行处理。一般情况下需要建立合适的直角坐标系,对各力按坐标轴进行正交分解;  (4)建立平衡方程。若各力作用在同一直线上,可

7、直接用F合=0的代数式列方程,若几个力不在同一直线上,可用Fx合=0与Fy合=0联立列方程组;  (5)利用方程组求解,必要时需对解进行讨论。  注意:建立直角坐标系时,一般尽量使更多的力落在坐标轴上,以减少分解力的个数,从而达到简化计算的目的。三、典例解析1.解三角形法例1、三段不可伸长的细绳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OB是水平的,A端、B端都固定,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OBC.必定是OC            D.可能是OB,也可能是

8、0C解法一:  三根绳子能承受的最大拉力相同,在增大C端重物质量的

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