粵教版高中物理必修一課件-共點(diǎn)力的平衡條件及其應(yīng)用

共點(diǎn)力平衡條件及其應(yīng)用第1頁考點(diǎn)1物體受力分析

1．受力分析步驟

(1)選取對(duì)象：研究對(duì)象能夠是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、某個(gè)物體、或幾個(gè)物體組成系統(tǒng)．標(biāo)準(zhǔn)上使問題研究處理盡可能簡便．第2頁

(2)按次序找力：把研究對(duì)象從周圍環(huán)境中隔離開來，分析周圍物體對(duì)研究對(duì)象力作用．按照先場(chǎng)力(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等)，后______力(彈力、摩擦力)，再按其它力次序進(jìn)行分析．注意分析力為______力，如重力、彈力、摩擦力等，不要分析效果力，如向心力、回復(fù)力等．接觸性質(zhì)

(3)畫出受力示意圖：把物體所受力一一畫在受力圖上，并標(biāo)明各力方向，注意不要將施出力畫在圖上．

(4)檢驗(yàn)：預(yù)防錯(cuò)畫、漏畫、多畫力．第3頁

2．隔離法與整體法

(1)整體法：以幾個(gè)物體組成整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象進(jìn)行求解．在許多問題中能夠用整體法比較方便，但整體法不能求解系統(tǒng)內(nèi)力．整體隔離

(2)隔離法：把系統(tǒng)分成若干部分并隔離開來，分別以每一部分為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，分別列出方程，再聯(lián)立求解．

(3)通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí)，用______法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體之間相互作用時(shí)，用______法．有時(shí)在解答一個(gè)問題時(shí)要屢次選取研究對(duì)象，需要整體法與隔離法交叉使用．第4頁1．(單項(xiàng)選擇)如圖

2－3－1所表示，物體A靠在豎直墻面上，在)C力F作用下，A、B保持靜止．物體B受力個(gè)數(shù)為(

圖2－3－1A．2B．3C．4D．5第5頁

解析：墻對(duì)A無彈力．以物體B為研究對(duì)象，B受重力，向上外力F，A對(duì)B壓力N，物體B有相對(duì)A上移運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，故A對(duì)B靜摩擦力沿斜邊向下．如圖4所表示．圖4第6頁

2．(單項(xiàng)選擇)表面光滑、半徑為R半球固定在水平地面上，球心O正上方O′處有一無摩擦定滑輪，輕質(zhì)細(xì)繩兩端各系一個(gè)小球掛在定滑輪上，如圖2－3－2所表示．兩小球平衡時(shí)，若滑輪兩側(cè)細(xì)繩長度分別為L1＝2.4R和L2＝2.5R，則這兩個(gè))D小球質(zhì)量之比m1∶m2為(不計(jì)球大小)(

圖2－3－2A．24∶1B．25∶1C．24∶25D．25∶24第7頁

解析：對(duì)小球m2

進(jìn)行分析，如圖5所表示，顯然△O′OP與△PBQ相同．設(shè)OO′＝H，OP＝R，O′P＝L2，由相同三角形性質(zhì)有m2g/H＝N/R＝F2/L2

，則m2

＝F2H/gL2

，同理可得m1

＝F1H/gL1，而F1＝F2，所以m1∶m2＝L2∶L1＝2.5∶2.4＝25∶24.

圖5第8頁考點(diǎn)2共點(diǎn)力平衡處理方法1．共點(diǎn)力：作用在同一點(diǎn)力、或力作用線延長交于一點(diǎn)力稱為共點(diǎn)力．零2．共點(diǎn)力平衡條件：物體受到合外力為_____，物體將處于平衡狀態(tài)．靜止勻速直線

(1)一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，假如保持______或_________運(yùn)動(dòng)，則該物體處于平衡狀態(tài)．

(2)平衡條件推論 ①物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中一個(gè)力與其余力協(xié)力__________．等大反向第9頁②物體在同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力必為共點(diǎn)力．

③物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，這三個(gè)力有向線段必組成封閉三角形，即表示這三個(gè)力矢量首尾相接，恰能組成一個(gè)封閉三角形．3．共點(diǎn)力平衡基本解題方法(1)力合成與分解法①分析物體受力，把某兩個(gè)力進(jìn)行合成，將三力轉(zhuǎn)化為二力，組成一對(duì)平衡力．②把重力按實(shí)際效果進(jìn)行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，組成兩對(duì)平衡力．第10頁(2)正交分解法

物體受到三個(gè)或三個(gè)以上力作用時(shí)，慣用正交分解法列平衡方程．為簡化解題步驟，坐標(biāo)系建立應(yīng)到達(dá)盡可能少分解力要求．正交分解普通按以下步驟：①以力作用點(diǎn)為原點(diǎn)作直角坐標(biāo)系，標(biāo)出x軸和y軸；②將與坐標(biāo)軸成角度力分解成x軸和y軸方向兩個(gè)分力，并在圖上標(biāo)明，用符號(hào)Fx和Fy表示；③在圖上標(biāo)出與x軸或與y軸夾角，然后列出Fx、Fy

數(shù)學(xué)表示式．與兩軸重合力就不需要分解．④列出x軸方向上各分力協(xié)力和y軸方向上各分力協(xié)力兩個(gè)方程，然后再求解．第11頁(3)力三角形法

對(duì)受三力作用而平衡物體，將力平移后，這三個(gè)力便組成一個(gè)首尾依次相接封閉力三角形．力三角形在處理靜態(tài)平衡和動(dòng)態(tài)平衡問題中時(shí)慣用到．(4)相同三角形法

物理上矢量可用有向線段表示，矢量合成與分解又遵守平行四邊形定則或三角形定則，這么就組成一個(gè)矢量三角形(平行四邊形可分為兩個(gè)三角形)，假如能找到一個(gè)由已知量作為邊組成三角形與之相同，那么“相同三角形對(duì)應(yīng)邊成比例”，這一知識(shí)就可用于處理物理問題．第12頁

3．(單項(xiàng)選擇)如圖

2－3－3所表示細(xì)繩AO、BO等長，A點(diǎn)固定不動(dòng)，在手持B點(diǎn)沿圓弧向C點(diǎn)遲緩運(yùn)動(dòng)過程中，繩BO張力將()D圖2－3－3A．不停變大C．先變大再變小B．不停變小D．先變小再變大第13頁

解析：選O點(diǎn)為研究對(duì)象，O點(diǎn)受三力作用而平衡．此三力組成一個(gè)封閉動(dòng)態(tài)三角形如圖6所表示．很輕易看出，當(dāng)FB與FA垂直時(shí)，即α＋β＝90°時(shí)，F(xiàn)B

取最小值．所以，選項(xiàng)D正確．圖6第14頁

4．如圖2－3－4所表示，重物質(zhì)量為m，輕繩AO與BO

A端、B端是固定，平衡時(shí)AO水平、BO與水平面夾角為θ，則繩AO拉力F1

和繩BO拉力F2

分別是多大？圖2－3－4第15頁

圖7

解法二：用分解法來解(如圖7乙)．將T沿F1、F2

反方向分解得到G1、G2，然后再由平衡條件F1＝G1

和F2＝G2

即可求得F1

和F2.第16頁

【教師參考·備選題】如圖甲所表示，用一個(gè)斜向上拉力F作用在箱子上，使箱子在水平地面上勻速運(yùn)動(dòng)．已知箱子質(zhì)量為m，F(xiàn)與水平方向夾角為θ，箱子與地面動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.求拉力F大小．第17頁第18頁熱點(diǎn)力合成與分解

【例1】(單項(xiàng)選擇)(年海南卷)兩剛性球

a和b質(zhì)量分別為ma

和mb、直徑分別為da

和db(da>db)．將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為d(da<d<da＋db)平底圓筒內(nèi)，如圖2－3－5所表示．設(shè)a、b兩球靜止時(shí)對(duì)圓筒側(cè)面壓力大小分別為f1

和f2，筒底所受壓力大小為F.已知重力加速度大小為g.若全部接觸都是光滑，則()AA．F＝(ma＋mb)g，f1＝f2C．mag<F<(ma＋mb)g，f1＝f2B．F＝(ma＋mb)g，f1≠f2D．mag<F<(ma＋mb)g，f1≠f2圖2－3－5第19頁

解析：對(duì)兩剛性球a和b整體分析，由豎直方向受力平衡可知F＝(ma＋mb)g，水平方向受力平衡有f1＝f2.選項(xiàng)A正確．當(dāng)物體受力平衡時(shí)，首先要確定研究對(duì)象，確定研究對(duì)象后，要依據(jù)重力、彈力、摩擦力次序畫出物體所受力．以上兩個(gè)步驟最為主要．在處理多個(gè)成角度力平衡問題時(shí)，主要有兩種方法：三力平衡方法或是正交分解法．第20頁

1．(單項(xiàng)選擇)(2010年廣東試驗(yàn)中學(xué)模擬)國家大劇院外部呈橢球型．假設(shè)國家大劇院屋頂為半球形，一保潔人員為執(zhí)行保潔任務(wù)，必須在半球形屋頂上向上遲緩爬行(如圖2－3－6所示)，他在向上爬過程中(D

)圖2－3－6A．屋頂對(duì)他摩擦力不變B．屋頂對(duì)他摩擦力變大C．屋頂對(duì)他支持力不變D．屋頂對(duì)他支持力變大第21頁

解析：遲緩爬行能夠看成任意位置都處于平衡狀態(tài)．對(duì)保潔員進(jìn)行受力分析并建立平衡方程：f＝mgsinθ，N＝mgcosθ，向上爬時(shí)θ減小，所以f減小、N增大，D對(duì)．第22頁

易錯(cuò)點(diǎn)：平衡問題中連帶改變

【例1】(單項(xiàng)選擇)有一個(gè)直角支架

AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑．AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長細(xì)繩相連，并在某一位置平衡(圖2－3－7)，現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次到達(dá)平衡，那么將移動(dòng)后平衡狀態(tài)和原來平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)支持力N和細(xì)繩上拉力T改變情況是()A．N不變，T變大C．N變大，T變大B．N不變，T變小D．N變大，T變小第23頁圖2－3－7

錯(cuò)解分析：對(duì)P環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖2－3－8所表示，f＝Tsinθ，N＝Tcosθ＋mg，認(rèn)為物體所受摩擦力不變，θ變小，則T變大，N變大，選C.圖2－3－8B第24頁圖2－3－7

錯(cuò)解分析：對(duì)P環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖2－3－8所表示，f＝Tsinθ，N＝Tcosθ＋mg，認(rèn)為物體所受摩擦力不變，θ變小，則T變大，N變大，選C.圖2－3－8B第25頁圖2－3－7

錯(cuò)解分析：對(duì)P環(huán)進(jìn)行受力分析，如圖2－3－8所表示，f＝Tsinθ，N＝Tcosθ＋mg，認(rèn)為物體所受摩擦力不變，θ變小，則T變大，N變大，選C.圖2－3－8答案：B第26頁

正確解析：對(duì)整體：受力如圖2－3－9，其中N是AO桿對(duì)系統(tǒng)彈力，F(xiàn)為BO桿對(duì)系統(tǒng)彈力，f為AO桿對(duì)系統(tǒng)摩擦力．因?yàn)橄到y(tǒng)處于平衡狀態(tài)，所以有N＝(m＋m)g＝2mg圖2－3－9第27頁圖2－3－10第28頁處理平衡問題關(guān)鍵是對(duì)研究對(duì)象受力分析準(zhǔn)確，靈活應(yīng)用整體法和隔離法，然后觀察實(shí)際情況，找出不變力、改變力和角度改變情況，再依據(jù)題目分析對(duì)應(yīng)問題．第29頁

1．(雙選)用繩索把小船拉向岸邊，如圖2－3－11所表示，設(shè)船在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)水阻力大小不變，那么在小船勻速靠岸過程中，以下說法正確是(AC

)圖2－3－11A．繩子拉力T不停增大B．繩子拉力T不變C．船浮力F減小D．船浮力F增大解析：水平方向有Tcosθ＝f，故當(dāng)θ變大時(shí)，T變大．豎直方向有Tsinθ＋F?。絤g，Tsinθ變大，F(xiàn)浮變小．第30頁

2．(單項(xiàng)選擇)如圖

2－3－12，球面光滑半徑為R半球固定在水平面上，球心正上方固定一小滑輪，跨過滑輪細(xì)線一端拴一質(zhì)量為m、體積可忽略小球，另一端用力將小球從a點(diǎn)遲緩拉到b點(diǎn)．在此過程中，小球?qū)Π肭蛎鎵毫和對(duì)線拉力T改變是(C圖2－3－12A．N變大，T變大C．