高考物理一輪總復(fù)習(xí)(魯科版)課件：第二章第三節(jié).ppt

第三節(jié) 力的平衡及其應(yīng)用,第二章 相互作用 力與平衡,一、共點(diǎn)力的平衡 1.共點(diǎn)力：力的作用點(diǎn)在物體上的_或力的_交于一點(diǎn)的幾個力叫做共點(diǎn)力.能簡化成質(zhì)點(diǎn)的物體受到的力可以視為共點(diǎn)力.,同一點(diǎn),延長線,2.平衡狀態(tài)：物體處于_狀態(tài)或_狀態(tài),叫做平衡狀態(tài).(該狀態(tài)下物體的加速度為零),靜止,勻速直線運(yùn)動,合外力,0,思考感悟 豎直上拋運(yùn)動在最高點(diǎn)時速度為零,此時物體是處于平衡狀態(tài)嗎？ 提示：不是.速度為零,但合外力不為零.,二、平衡條件的推論 1.二力平衡 如果物體在兩個共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),這兩個力必定大小_,方向_,為一對_.,相等,相反,平衡力,2.三力平衡 如果物體在三個共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài),其中任意兩個力的_一定與第三個力大小_、方向_. 3.多力平衡 如果物體受多個力作用處于平衡狀態(tài),其中任何一個力與其余力的_大小_,方向_.,合力,相等,相反,合力,相等,相反,一、解決共點(diǎn)力平衡問題的常用方法,名師點(diǎn)睛：圖解分析法和相似三角形法是解決三力平衡動態(tài)問題的最常用的方法，矢量三角形的一邊、一角恒定時用圖解分析法；矢量三角形的角度都發(fā)生變化，但已知幾何邊長關(guān)系時用相似三角形法.,即時應(yīng)用,圖231,二、共點(diǎn)力平衡問題解題的一般步驟 1.選取研究對象 根據(jù)題目要求,選取某物體(整體或局部)作為研究對象,在平衡問題中,研究對象常有三種情況：,(1)單個物體.若是有關(guān)共點(diǎn)力平衡的問題,可以將物體受到的各個力的作用點(diǎn)全都畫到物體的幾何中心上；否則各個力的作用點(diǎn)不能隨便移動,應(yīng)畫在實(shí)際作用位置上.,(2)多個物體(系統(tǒng)).在分析外力對系統(tǒng)的作用時,用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用時,用隔離法,其關(guān)鍵是找物體之間的聯(lián)系,相互作用力是它們相互聯(lián)系的紐帶. (3)幾個物體的結(jié)點(diǎn).幾根繩或繩和棒之間的結(jié)點(diǎn)常常是平衡問題的研究對象.,2.分析研究對象的受力情況,并作出受力圖 (1)確定物體受到哪些力的作用,不能添力,也不能漏力.受力分析通常按重力、彈力、摩擦力等順序來分析. (2)準(zhǔn)確畫出受力示意圖,力的示意圖關(guān)鍵是力的方向要確定,要養(yǎng)成準(zhǔn)確畫圖的習(xí)慣.,3.選取研究方法合成法或分解法 在解題中是采用合成法還是分解法應(yīng)視具體問題而定,通常利用正交分解法求解平衡問題. 4.利用平衡條件建立方程并求解 (1)利用合成法分析問題時,其平衡方程為：F合0.,(2)利用分解法特別是正交分解法分析平衡問題時,其平衡方程為：Fx0, Fy0. (3)關(guān)于坐標(biāo)軸的選取,一般選外力多的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸,使力的分解個數(shù)少,簡化計算.,名師點(diǎn)睛：(1)物體受三個力平衡時，利用力的合成法比較簡單.,(2)解平衡問題建立坐標(biāo)系時應(yīng)使盡可能多的力與坐標(biāo)軸重合，使需要分解的力最少.物體受四個以上的力作用時一般要采用正交分解法.,(3)對力的大小定性分析時，一般要用圖解法.,題型1 圖解法求解動態(tài)平衡問題 如圖232所示,把球夾在豎直墻面AC和木板BC之間,不計摩擦,球?qū)Φ膲毫镹1,球?qū)Π宓膲毫镹2,在將板BC逐漸放至水平的過程中,下列說法正確的是( ),圖232 A.N1和N2都增大 B.N1和N2都減小 C.N1增大,N2減小 D.N1減小,N2增大,【思路點(diǎn)撥】 畫出某一狀態(tài)的受力分析圖,研究變量和不變量,尋找平行四邊形(矢量三角形)邊角變化情況.,【解析】 此為一動態(tài)平衡問題.受力情況雖有變化,但球始終處于平衡狀態(tài). 圖233,對球受力分析如圖233所示,受重力G、墻對球的支持力N1和板對球的支持力N2而平衡.作出N1和N2的合力F,它與G等大反向.,當(dāng)板BC逐漸放至水平的過程中,N1的方向不變,大小逐漸減小,N2的方向發(fā)生變化,大小也逐漸減??；由牛頓第三定律可知：N1N1,N2N2,故選項B正確. 【答案】 B,【規(guī)律總結(jié)】 判斷動態(tài)平衡中各力的變化情況是一種常見題型.總結(jié)其特點(diǎn)有：合力大小和方向都不變；一個分力的方向不變,分析另一個分力方向變化時兩個分力大小的變化情況.用圖解法具有簡單、直觀的優(yōu)點(diǎn).,題型2 相似三角形法解平衡問題 一輕桿BO,其O端用光滑鉸鏈鉸于固定豎直桿AO上,B端掛一重物,且系一細(xì)繩,細(xì)繩跨過桿頂A處的光滑小滑 輪,用力F拉住,如圖234所示.現(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉,使桿BO與桿AO間的夾角逐漸減小,則在此過程中,拉力F及桿OB所受壓力N的大小變化情況是( ),圖234 A.N先減小,后增大 B.N始終不變 C.F先減小,后增大 D.F始終不變,【思路點(diǎn)撥】 以B點(diǎn)受力分析畫出力的平行四邊形,利用與原幾何圖形相似的特點(diǎn)列方程求解.,【解析】 取 圖235 BO桿的B端為研究對象,受到繩子拉力(大小為F)、BO桿的支持力N和懸掛重物的繩子的拉力(大小為G)的作用,將N與G合成,其合力與F等值反向,如圖235所示,得到一個力三角形(如圖中畫斜線部分),此力三角形與幾何三角形OBA相似,可利用相似三角形對應(yīng)邊成比例來解.,【答案】 B,【規(guī)律總結(jié)】 相似三角形法也是解平衡問題的常用方法.此類問題的特點(diǎn)是在原幾何圖形中有固定邊長,受力分析的力的矢量三角形與幾何圖形相似.,題型3 平衡中的臨界與極值問題 (滿分樣板 14分)一物體的質(zhì)量為2 kg,兩根輕細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另施加一個方向與水平線成角的拉力F,相關(guān)幾何關(guān)系如圖236所示,60,若要使繩都能伸直,求拉力F的大小范圍.(g取10 m/s2),圖236 【思路點(diǎn)撥】 解決此題的關(guān)鍵是思考以下兩問題： (1)物體受到幾個力的作用,需要用矢量三角形法還是用正交分解法解決問題？ (2)若要使兩繩都伸直,則必須保證兩繩的拉力符合什么臨界條件？,解題樣板規(guī)范步驟,該得的分一分不丟！ 作出物體A受力分析圖如圖237所示,由平衡條件得 圖237,【規(guī)律總結(jié)】 解決此