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[学生活动]学生分组后:用所给的器材进行实验设计、完成实验.将实验成果与其他小组交流,形成最终结论:当F合=0时,物体处于平衡状态.
需要学生完成课本98页的例题.
综合实验结论和理论推导结论得出:
共点力作用下物体的平衡条件为:F合=0.
物体的平衡条件是两个:一个是所受的外力是共点力,一个是合外力为零.
图5-3-1
知识拓展
其实,当物体在多个共点力作用下处于平衡状态时,如果通过平移力的作用线,使之首尾相接,必然会构成一个封闭的多边形.反过,我们也可以根据物体所受的多个共点力能否构成封闭的多边形,判断物体是否处于平衡状态.如图5-3-1所示.
物体处于平衡状态时的共点力的合成
得出规律之后引导学生思考以下两个问题:
(1)共点力作用下物体的平衡条件与牛顿第二定律的关系.(特殊与一般的关系)
(2)由牛顿第一定律知不受力的物体将保持静止或做匀速直线运动.说明F合=0对物体平动的影响与物体不受力力的效果相同.
[启发学生思考]若用正交分解法表示共点力作用下物体的平衡条件,结论怎样表示?得出在两个互相垂直的方向上合力均为零的结论.表示为:
∑Fx合=0 ∑Fy合=0
教师精讲应用共点力平衡条件解题的一般步骤:
(1)选取研究对象;
(2)进行受力分析,画出受力示意图;
(3)应用力的合成与分解方法对某些力进行处理;
(4)根据共点力平衡条件列方程,或建立直角坐标系,选取坐标轴应使较多的力与坐标轴重合,使需要分解的力的个数降到最少,以简化解题过程,列出平衡方程为:∑Fx合=0,∑Fy合=0.
(5)解方程,代入数据,求出结果.
综合反馈,效果验收(学生练习)
[例题剖析]在粗糙的水平面上放有一个质量为m的三角形木块abc,在它的粗糙斜面上放有质量为m1的物体,如图5-3-2所示.已知两个物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块是否有摩擦力,如果有,摩擦力的方向怎样?
分析:当共点力作用下物体处于平衡状态时,这几个共点力中任意一个力必然与其他几个力的合力大小相等、方向相反.