共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用實(shí)用教案

1、5解共點(diǎn)力平衡問題的基本思路(1)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，作出受力圖(2)物體(wt)在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，常用的解題方法有：力的分解法、力的合成法(3)共面的非平行的三個(gè)力平衡時(shí)：其中任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力等值反向，且三個(gè)力的作用線必交于一點(diǎn)(4)物體(wt)在三個(gè)或三個(gè)以上力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，通常應(yīng)用正交分解法第1頁(yè)/共54頁(yè)第一頁(yè)，共55頁(yè)。一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡 要點(diǎn)梳理物體的平衡狀態(tài)一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)(yndng)狀態(tài)，則這個(gè)物體就處于平衡狀態(tài)如光滑水平面上勻速直線滑動(dòng)的物塊；沿斜面勻速直線下滑的木箱；天花板上懸掛的吊燈等，這些物

2、體都處于平衡狀態(tài)第2頁(yè)/共54頁(yè)第二頁(yè)，共55頁(yè)。物體處于平衡狀態(tài)時(shí)分為兩類：一類是共點(diǎn)力作用下物體的平衡；另一類是有固定(gdng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡在這一節(jié)我們只研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡共點(diǎn)力作用下物體的平衡又分為兩種情形，即靜平衡(物體靜止)和動(dòng)平衡(物體做勻速直線運(yùn)動(dòng))第3頁(yè)/共54頁(yè)第三頁(yè)，共55頁(yè)。 疑點(diǎn)辨析疑點(diǎn)辨析對(duì)靜止的理解：靜止與速度對(duì)靜止的理解：靜止與速度(sd)v0不是一回不是一回事物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明事物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明v0，a0，兩者必，兩者必須同時(shí)成立若僅是須同時(shí)成立若僅是v0，a0，如上拋到最高點(diǎn)的，如上拋到最高點(diǎn)的物體，此時(shí)物體并不能保持靜止，上拋到最高點(diǎn)

3、的物物體，此時(shí)物體并不能保持靜止，上拋到最高點(diǎn)的物體并非處于平衡狀態(tài)所以平衡狀態(tài)是指加速度體并非處于平衡狀態(tài)所以平衡狀態(tài)是指加速度(sd)為零的狀態(tài)，而不是速度為零的狀態(tài)，而不是速度(sd)為零的狀態(tài)為零的狀態(tài)第4頁(yè)/共54頁(yè)第四頁(yè)，共55頁(yè)。二、共點(diǎn)力作用下的平衡(pnghng)條件 要點(diǎn)梳理共點(diǎn)力作用下物體處于平衡(pnghng)狀態(tài)的力學(xué)特點(diǎn)是所受合外力F合0.例如，圖甲中，放在水平地面上的物體保持靜止，則此物體所受的重力和支持力是一對(duì)平衡(pnghng)力，其合力為零第5頁(yè)/共54頁(yè)第五頁(yè)，共55頁(yè)。甲乙又如圖乙中，若物體沿斜面勻速下滑，則f與N的合力(hl)必與重力G等大、反向，故仍

4、有F合0.第6頁(yè)/共54頁(yè)第六頁(yè)，共55頁(yè)。 重點(diǎn)解讀重點(diǎn)解讀(1)若物體在兩個(gè)力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)若物體在兩個(gè)力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，其合力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，其合力為零，這就是初中學(xué)過的二力平衡力為零，這就是初中學(xué)過的二力平衡(2)若物體在三個(gè)非平行力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則若物體在三個(gè)非平行力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力必定共面共點(diǎn)這三個(gè)力必定共面共點(diǎn)(三力匯交原理三力匯交原理(yunl)，合力為，合力為零，稱為三個(gè)共點(diǎn)力的平衡，其中任意兩個(gè)力的合力必零，稱為三個(gè)共點(diǎn)力的平衡，其中任意兩個(gè)力

5、的合力必定與第三個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線定與第三個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上上第7頁(yè)/共54頁(yè)第七頁(yè)，共55頁(yè)。(3)物體在n個(gè)非平行力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，n個(gè)力必定共點(diǎn)，合力為零，稱為n個(gè)共點(diǎn)力的平衡，其中任意(n1)個(gè)力的合力必定與第n個(gè)力等值反向，作用在同一直線上由牛頓第二定律知道，作用于物體上力的平衡是物體處于平衡狀態(tài)的原因(yunyn)，物體處于平衡狀態(tài)是力的平衡的結(jié)果第8頁(yè)/共54頁(yè)第八頁(yè)，共55頁(yè)。三、共點(diǎn)力平衡(pnghng)條件的應(yīng)用 重點(diǎn)解讀現(xiàn)實(shí)生活中，物體在力的作用下處于平衡(pnghng)的情況隨處可見，站著的人在重力和地面支持力的作

6、用下，處于靜止的平衡(pnghng)狀態(tài)，這叫做靜態(tài)平衡(pnghng)；跳傘運(yùn)動(dòng)員在降落過程中，當(dāng)其勻速降落時(shí)，他所受的重力與降落傘的拉力及空氣阻力相平衡(pnghng)，這叫做動(dòng)態(tài)平衡(pnghng)第9頁(yè)/共54頁(yè)第九頁(yè)，共55頁(yè)。有時(shí)，物體就整體而言并不處于平衡(pnghng)狀態(tài)，但它可以在某一方向上處于平衡(pnghng)狀態(tài)如在海面上加速行駛的快艇，在水平方向上做變速運(yùn)動(dòng)，可是它在豎直方向上只受重力和浮力這一對(duì)平衡(pnghng)力作用，因此它在豎直方向上處于平衡(pnghng)狀態(tài)(1)在共點(diǎn)力作用下物體處于平衡(pnghng)狀態(tài)，則物體所受合力為零，因此物體在任一方向上的合

7、力都為零(2)如果物體只是在某一方向上處于平衡(pnghng)狀態(tài)，則物體在該方向上合力為零，因此可以在該方向上應(yīng)用平衡(pnghng)條件列方程求解第10頁(yè)/共54頁(yè)第十頁(yè)，共55頁(yè)。第11頁(yè)/共54頁(yè)第十一頁(yè)，共55頁(yè)。【解析】在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)的物體，【解析】在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)的物體，必然同時(shí)具備兩個(gè)特點(diǎn)：從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來說，物體必然同時(shí)具備兩個(gè)特點(diǎn)：從運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來說，物體保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)，加速度為零；從受力情況保持靜止或勻速運(yùn)動(dòng)，加速度為零；從受力情況來說，合力為零來說，合力為零顯然顯然(xinrn)，靜止在粗糙斜面上的物體和勻速，靜止在粗糙斜面上的物體和勻速行駛的汽車都處

8、于平衡狀態(tài)，而沿光滑斜面由靜行駛的汽車都處于平衡狀態(tài)，而沿光滑斜面由靜止加速下滑的物體，加速度不等于零，不處于平止加速下滑的物體，加速度不等于零，不處于平衡狀態(tài)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開始下落時(shí)，衡狀態(tài)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開始下落時(shí)，盡管速度盡管速度v0.但加速度但加速度ag0，合力，合力FG0，故也不處于平衡狀態(tài)故也不處于平衡狀態(tài)【答案】【答案】AC第12頁(yè)/共54頁(yè)第十二頁(yè)，共55頁(yè)?！痉椒偨Y(jié)】判斷物體是否處于平衡狀態(tài)的【方法總結(jié)】判斷物體是否處于平衡狀態(tài)的方法：方法：(1)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)(yndng)狀態(tài)狀態(tài)(看運(yùn)動(dòng)看運(yùn)動(dòng)(yndng)狀態(tài)是靜止，還是勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

9、是靜止，還是勻速運(yùn)動(dòng)(yndng)(2)根據(jù)物體的受力情況根據(jù)物體的受力情況(看合力是否為零看合力是否為零)第13頁(yè)/共54頁(yè)第十三頁(yè)，共55頁(yè)。第14頁(yè)/共54頁(yè)第十四頁(yè)，共55頁(yè)?！窘馕觥恳?yàn)橹匚锷仙阶罡唿c(diǎn)時(shí)速度為零，加【解析】因?yàn)橹匚锷仙阶罡唿c(diǎn)時(shí)速度為零，加速度是速度是g，所以，所以(suy)物體不處于平衡狀態(tài)，物體不處于平衡狀態(tài)，A是錯(cuò)是錯(cuò)誤的；電梯中的人和電梯一起勻速運(yùn)動(dòng)，所受合外誤的；電梯中的人和電梯一起勻速運(yùn)動(dòng)，所受合外力為零，所以力為零，所以(suy)B是正確的；彈簧上掛的重物在是正確的；彈簧上掛的重物在力力F撤去后，產(chǎn)生向上的加速度，故撤去后，產(chǎn)生向上的加速度，故C是錯(cuò)誤

10、的；物是錯(cuò)誤的；物體處于平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是加速度為零，故體處于平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是加速度為零，故D是是正確的正確的【答案】【答案】BD第15頁(yè)/共54頁(yè)第十五頁(yè)，共55頁(yè)。第16頁(yè)/共54頁(yè)第十六頁(yè)，共55頁(yè)?！窘馕觥咳∽闱蜃鳛檠芯繉?duì)象，它共受到三個(gè)【解析】取足球作為研究對(duì)象，它共受到三個(gè)力作用，重力力作用，重力Gmg，方向豎直向下；墻壁的支，方向豎直向下；墻壁的支持力持力N，方向水平向右；懸繩的拉力，方向水平向右；懸繩的拉力T，方向沿繩，方向沿繩的方向的方向這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力，重力的作用點(diǎn)在球心這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力，重力的作用點(diǎn)在球心O點(diǎn)，支持力點(diǎn)，支持力N沿球的半徑方向沿球的半徑方向G

11、和和N的作用線必的作用線必交于球心交于球心O點(diǎn)，則點(diǎn)，則T的作用線必過的作用線必過O點(diǎn)既然是三點(diǎn)既然是三力平衡，可以根據(jù)任意力平衡，可以根據(jù)任意(rny)兩力的合力與第三兩力的合力與第三力等大、反向求解，可以根據(jù)力三角形求解，也力等大、反向求解，可以根據(jù)力三角形求解，也可用正交分解法求解可用正交分解法求解第17頁(yè)/共54頁(yè)第十七頁(yè)，共55頁(yè)。第18頁(yè)/共54頁(yè)第十八頁(yè)，共55頁(yè)。第19頁(yè)/共54頁(yè)第十九頁(yè)，共55頁(yè)。第20頁(yè)/共54頁(yè)第二十頁(yè)，共55頁(yè)?！敬鸢浮敬鸢?d n)】mg/cos mgtan 第21頁(yè)/共54頁(yè)第二十一頁(yè)，共55頁(yè)?！痉椒偨Y(jié)】應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件解題的一般步驟：【方

12、法總結(jié)】應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件解題的一般步驟：(1)確定研究對(duì)象：即在弄清題意的基礎(chǔ)上，明確以哪確定研究對(duì)象：即在弄清題意的基礎(chǔ)上，明確以哪一個(gè)物體一個(gè)物體(或結(jié)點(diǎn)或結(jié)點(diǎn))作為解題的研究對(duì)象作為解題的研究對(duì)象(2)分析研究對(duì)象的受力情況：全面分析研究對(duì)象的受分析研究對(duì)象的受力情況：全面分析研究對(duì)象的受力情況，找出作用在研究對(duì)象上的所有外力，并作出受力情況，找出作用在研究對(duì)象上的所有外力，并作出受力分析圖，如果力分析圖，如果(rgu)物體與別的接觸物體間有相對(duì)物體與別的接觸物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))時(shí)，在圖上標(biāo)出相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，時(shí)，在圖上標(biāo)出相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向，以判斷摩擦力的

13、方向以判斷摩擦力的方向第22頁(yè)/共54頁(yè)第二十二頁(yè)，共55頁(yè)。(3)判斷研究對(duì)象是否處于平衡狀態(tài)判斷研究對(duì)象是否處于平衡狀態(tài)(4)應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，?yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，選擇適當(dāng)?shù)姆椒?，列平衡方程列平衡方?5)求解求解(qi ji)方程，并根據(jù)情況，對(duì)結(jié)果加方程，并根據(jù)情況，對(duì)結(jié)果加以說明或必要的討論以說明或必要的討論第23頁(yè)/共54頁(yè)第二十三頁(yè)，共55頁(yè)。第24頁(yè)/共54頁(yè)第二十四頁(yè)，共55頁(yè)?！敬鸢浮敬鸢?d n)】D第25頁(yè)/共54頁(yè)第二十五頁(yè)，共55頁(yè)。第26頁(yè)/共54頁(yè)第二十六頁(yè)，共55頁(yè)。第27頁(yè)/共54頁(yè)第二十七頁(yè)，共55頁(yè)。第28頁(yè)/共54頁(yè)第二十八頁(yè)，共

14、55頁(yè)。第29頁(yè)/共54頁(yè)第二十九頁(yè)，共55頁(yè)。第30頁(yè)/共54頁(yè)第三十頁(yè)，共55頁(yè)。據(jù)此可知作出幾組平行四邊形，反映出據(jù)此可知作出幾組平行四邊形，反映出N1、N2的變化情況的變化情況(qngkung)，如上圖所示當(dāng)，如上圖所示當(dāng)逐漸逐漸增大時(shí)，增大時(shí)，N2與豎直方向的夾角逐漸減小，與豎直方向的夾角逐漸減小，N2N2N2；當(dāng)；當(dāng)90時(shí)，時(shí)，N2NGmg，所以，所以N2逐漸減小，逐漸減小，N1逐漸減小逐漸減小【答案】見解析【答案】見解析第31頁(yè)/共54頁(yè)第三十一頁(yè)，共55頁(yè)?！痉椒偨Y(jié)】動(dòng)態(tài)平衡問題的分析方法：【方法總結(jié)】動(dòng)態(tài)平衡問題的分析方法：(1)解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建

15、解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)變參量與自變參量的一般函數(shù)式，立平衡方程，求出應(yīng)變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定應(yīng)變參量的變化然后根據(jù)自變量的變化確定應(yīng)變參量的變化(2)圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫在同一個(gè)圖中畫在同一個(gè)圖中)，然后根據(jù)有向線段，然后根據(jù)有向線段(表示力表示力)的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況變化判斷各個(gè)力的變化情況圖解法適用條件：圖解法適用條件：質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)力作用下處于

16、平衡狀態(tài)，其中一個(gè)力恒定，質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中一個(gè)力恒定，一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力的大小一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力的大小(dxio)和方向都和方向都變化的情況具體做法是：合成兩個(gè)變力，其合力與變化的情況具體做法是：合成兩個(gè)變力，其合力與恒力等值反向恒力等值反向第32頁(yè)/共54頁(yè)第三十二頁(yè)，共55頁(yè)。第33頁(yè)/共54頁(yè)第三十三頁(yè)，共55頁(yè)?！敬鸢浮敬鸢?d n)】BD第34頁(yè)/共54頁(yè)第三十四頁(yè)，共55頁(yè)。第35頁(yè)/共54頁(yè)第三十五頁(yè)，共55頁(yè)。第36頁(yè)/共54頁(yè)第三十六頁(yè)，共55頁(yè)?！局更c(diǎn)迷津】學(xué)過幾種不同的解題方法之后，在【指點(diǎn)迷津】學(xué)過幾種不同的解題方法之后，在解題時(shí)，不

17、要機(jī)械地套用某種解法，而是要認(rèn)真審解題時(shí)，不要機(jī)械地套用某種解法，而是要認(rèn)真審讀題目，明確物理?xiàng)l件，靈活求解讀題目，明確物理?xiàng)l件，靈活求解(qi ji)，解題，解題時(shí)一定要養(yǎng)成作圖的好習(xí)慣時(shí)一定要養(yǎng)成作圖的好習(xí)慣此題考查應(yīng)用物體平衡條件處理連接體的平衡問題，此題考查應(yīng)用物體平衡條件處理連接體的平衡問題，可以運(yùn)用整體法把可以運(yùn)用整體法把a(bǔ)、b兩球以及兩球以及a、b球之間的連線球之間的連線視為一個(gè)整體進(jìn)行研究，也可以分別單獨(dú)以視為一個(gè)整體進(jìn)行研究，也可以分別單獨(dú)以a、b球球?yàn)檠芯繉?duì)象，分析其受力并求解為研究對(duì)象，分析其受力并求解(qi ji)因?yàn)橛靡驗(yàn)橛谜w法解題可以無須考慮系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作

18、整體法解題可以無須考慮系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力，使解題更為簡(jiǎn)便，故解題中可以首先考慮運(yùn)用力，使解題更為簡(jiǎn)便，故解題中可以首先考慮運(yùn)用整體法求解用整體法求解(qi ji)第37頁(yè)/共54頁(yè)第三十七頁(yè)，共55頁(yè)。選取選取(xunq)a、b兩球及它們之間的輕繩為研究對(duì)兩球及它們之間的輕繩為研究對(duì)象，其受力情況是：重力象，其受力情況是：重力(m1m2)g、外力、外力F1和和F2以及以及a球上方懸繩的拉力球上方懸繩的拉力T，由于，由于F1、F2等值反向，等值反向，互相平衡，懸線的拉力互相平衡，懸線的拉力T必與兩球的重力必與兩球的重力(m1m2)g等值反向，即等值反向，即a球上方的懸線必在豎直方向上故球

19、上方的懸線必在豎直方向上故A選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確【答案】【答案】A第38頁(yè)/共54頁(yè)第三十八頁(yè)，共55頁(yè)。平衡狀態(tài)下的臨界(ln ji)值和極值問題的求解方法某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫做臨界(ln ji)狀態(tài)物體平衡的臨界(ln ji)狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要破壞而尚未被破壞的狀態(tài)解答物體平衡的臨界(ln ji)問題時(shí)可用假設(shè)法運(yùn)用假設(shè)法的基本步驟是：明確研究對(duì)象；畫受力示意圖；假設(shè)可發(fā)生的臨界(ln ji)現(xiàn)象；列出滿足所發(fā)生的臨界(ln ji)現(xiàn)象的平衡方程求解第39頁(yè)/共54頁(yè)第三十九頁(yè)，共55頁(yè)。如圖所示，在A點(diǎn)有一物體(未畫出)，其質(zhì)量為2 kg，兩根輕繩AB和A

20、C的一端系在豎直墻上，另一端系在物體上，在物體上另施加(shji)一個(gè)方向與水平線成60角的拉力F，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍(g取10 m/s2)第40頁(yè)/共54頁(yè)第四十頁(yè)，共55頁(yè)。第41頁(yè)/共54頁(yè)第四十一頁(yè)，共55頁(yè)。第42頁(yè)/共54頁(yè)第四十二頁(yè)，共55頁(yè)。第43頁(yè)/共54頁(yè)第四十三頁(yè)，共55頁(yè)。1如圖所示運(yùn)動(dòng)圖象表明物體(wt)不處于平衡狀態(tài)的是()【答案【答案(d n)】B第44頁(yè)/共54頁(yè)第四十四頁(yè)，共55頁(yè)。2在機(jī)場(chǎng)和海港，常用輸送帶運(yùn)送旅客和行李、貨物，如下(rxi)圖所示，(a)為水平輸送帶，(b)為傾斜輸送帶，當(dāng)行李箱隨輸送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列幾種判斷中正確的

21、是()第45頁(yè)/共54頁(yè)第四十五頁(yè)，共55頁(yè)。A(a)、(b)兩種情形中的行李箱都受到兩個(gè)(lin )力作用B(a)、(b)兩種情形中的行李箱都受到三個(gè)力作用C情形(a)中的行李箱受到兩個(gè)(lin )力作用，情形(b)中的行李箱受到三個(gè)力作用D情形(a)中的行李箱受到三個(gè)力作用，情形(b)中的行李箱受到四個(gè)力作用【答案】C第46頁(yè)/共54頁(yè)第四十六頁(yè)，共55頁(yè)。第47頁(yè)/共54頁(yè)第四十七頁(yè)，共55頁(yè)?！窘馕觥坑捎谖矬w的重力大于拉力，所以沒【解析】由于物體的重力大于拉力，所以沒有有(mi yu)拉動(dòng)物體，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所拉動(dòng)物體，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受合力為零受合力為零【答案】【答案】D第48頁(yè)/共54頁(yè)第四十八頁(yè)，共55頁(yè)。第49頁(yè)/共54頁(yè)第四十九頁(yè)，共55頁(yè)?！窘馕觥课闯啡ァ窘馕觥课闯啡1前，木塊靜止，說明木塊所受的靜前，木塊靜止，說明木塊所受的靜摩擦力摩擦力f靜靜F1F28 N，方向向左，即最大靜摩擦力，方向向左，即最大靜摩擦力fm8 N當(dāng)撤去當(dāng)撤去F1后，木塊在后，木塊在F2作用下有向左運(yùn)動(dòng)的趨作用下有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，地面給木塊的靜摩擦力