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文檔簡介
受力分析共點力的平衡演示文稿當前第1頁\共有50頁\編于星期二\4點(優(yōu)選)第單元受力分析共點力的平衡當前第2頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第3頁\共有50頁\編于星期二\4點[思維啟動]如圖2-3-1所示,物體M在豎直拉力F作用下處于靜止狀態(tài),若斜面光滑,物體受力的個數為________,若斜面不光滑,物體受力的個數為________。圖2-3-1當前第4頁\共有50頁\編于星期二\4點提示:若斜面光滑,M處于平衡狀態(tài)時,只受拉力F和重力Mg,此時不受斜面的彈力;若斜面不光滑,則物體可能受拉力F和重力Mg兩個力,也可能受拉力F、重力Mg、支持力和摩擦力四個力作用。當前第5頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第6頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第7頁\共有50頁\編于星期二\4點(2)假設法:在未知某力是否存在時,可先對其作出存在或不存在的假設,然后再就該力存在與不存在對物體運動狀態(tài)是否產生影響來判斷該力是否存在。當前第8頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第9頁\共有50頁\編于星期二\4點A.球在a、b兩點處一定都受到支持力B.球在a點一定受到支持力,在b點處一定不受支持力C.球在a點一定受到支持力,在b點處不一定受到支持力D.球在a點處不一定受到支持力,在b點處也不一定受到支持力解析:若球與車一起水平勻速運動,則球在b處不受支持力作用,若球與車一起水平向左勻加速運動,則球在a處的支持力可能為零,故D正確。答案:D當前第10頁\共有50頁\編于星期二\4點
[思維啟動](1)處于平衡狀態(tài)的物體,其合外力為________。(2)物體處于平衡狀態(tài),一定處于靜止狀態(tài)嗎?提示:(1)處于平衡狀態(tài)的物體,其合外力為零。(2)物體處于平衡狀態(tài)時可能處于靜止狀態(tài),也可能處于勻速直線運動狀態(tài)。當前第11頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第12頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第13頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第14頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第15頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第16頁\共有50頁\編于星期二\4點
[應用升級]2.如圖2-3-3所示,一個半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O點為其球心,碗的內表面及碗口是光滑的。一根細線跨在碗口上,線的兩端分別系有質量為m1和m2的小球。當它圖2-3-3們處于平衡狀態(tài)時,質量為m1的小球與O點的連線與水平線的夾角為α=90°,質量為m2的小球位于水平當前第17頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第18頁\共有50頁\編于星期二\4點解析:分析小球m1的受力情況,由物體的平衡條件可得,繩的拉力FT=0,故C、D均錯誤;分析m2受力,由平衡條件可得:FN=m2g,故A錯誤,B正確。答案:B當前第19頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第20頁\共有50頁\編于星期二\4點[知識檢索]1.動態(tài)平衡問題通過控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化,而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài),在問題的描述中常用“緩慢”等語言敘述。當前第21頁\共有50頁\編于星期二\4點2.圖解法(1)選某一狀態(tài)對物體進行受力分析;(2)根據平衡條件畫出平行四邊形;(3)根據已知量的變化情況,畫出平行四邊形的邊角變化;(4)確定未知量大小、方向的變化。當前第22頁\共有50頁\編于星期二\4點[典題例析][例1]如圖2-3-4所示,用輕繩吊一個重為G的小球,欲施一力F使小球在圖示位置平衡(θ<30°),下列說法錯誤的是圖2-3-4(
)當前第23頁\共有50頁\編于星期二\4點A.力F最小值為GsinθB.若力F與繩拉力大小相等,力F方向與豎直方向必成θ角C.若力F與G大小相等,力F方向與豎直方向可能成θ角D.若力F與G大小相等,力F方向與豎直方向可能成2θ角[審題指導]分析小球受力情況,根據力的平行四邊形定則做出不同力F的方向對應的矢量圖,分析力F的各種可能情況。當前第24頁\共有50頁\編于星期二\4點[解析]
根據力的平行四邊形定則可知,當力F與輕繩垂直斜向上時,力F有最小值,根據物體的平衡條件可知,其值為Gsinθ,A正確。若力F與繩拉力大小相等,則力F的方向與輕繩中拉力的方向應該相對于過小球的豎直線對稱,所以力F方向與豎直方向必成θ角,故B正確。若力F與G大小相等,則有兩種情況,一種情況是力F與G是一對平衡力;另一種情況是力F與G的合力與輕繩中拉力是一對平衡力,此時力F方向與豎直方向成2θ角斜向下。C錯,D正確。[答案]
C當前第25頁\共有50頁\編于星期二\4點保持小球位置不變,使力F由水平位置逆時針方向緩慢轉動到豎直位置,試分析輕繩張力及力F的大小變化情況。解析:由上題解析圖可以看出,力F方向由水平緩慢變?yōu)樨Q直位置時,力F先變小后變大,而輕繩張力FT一直變小。答案:輕繩張力FT一直變小,力F先變小后變大。當前第26頁\共有50頁\編于星期二\4點[知識檢索]整體法與隔離法是分析系統平衡(或動態(tài)平衡)問題的常用方法。分析系統外力時,優(yōu)先考慮整體法,分析系統內力時,優(yōu)先考慮隔離法,有時即使分析系統外力,也必須采用隔離法先分析某些物理量及其變化。當前第27頁\共有50頁\編于星期二\4點[典題例析][例2]如圖2-3-5所示,水平細桿上套一細環(huán)A,環(huán)A和球B間用一輕質繩相連,質量分別為mA、mB(mA>mB),由于B球受到水平風力作用,A環(huán)與B球一起向右勻速運動,已知細繩與圖2-3-5豎直方向的夾角為θ,則下列說法正確的是(
)當前第28頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第29頁\共有50頁\編于星期二\4點[審題指導]
解答本題時應注意以下三點:(1)A、B一起向右勻速運動,系統合力為零。(2)A與桿間的摩擦力為滑動摩擦力。(3)風對B球的風力始終沿水平方向。當前第30頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第31頁\共有50頁\編于星期二\4點[答案]
C當前第32頁\共有50頁\編于星期二\4點[拓展訓練]1.如圖2-3-6所示,A、B質量分別為mA和mB,疊放在傾角為θ的斜面上以相同
的速度勻速下滑,則下列判斷錯誤的是(
)A.A、B間無摩擦力作用
B.B受到的滑動摩擦力大小為(mA+mB)gsinθC.B受到的靜摩擦力大小為mAgsinθ圖2-3-6D.取下A物體后,B物體仍能勻速下滑當前第33頁\共有50頁\編于星期二\4點解析:取A、B整體為研究對象,由于A、B在斜面上以相同的速度勻速下滑,所以整體受力平衡,(mA+mB)gsinθ=μ(mA+mB)gcosθ,選項B正確。取A為研究對象,由受力平衡可知A受到B的靜摩擦力為f=mAgsinθ,由牛頓第三定律可知,B受到A的靜摩擦力大小也為mAgsinθ,選項C正確,A錯誤。取下A物體后,B物體的受力在沿斜面方向上仍滿足mBgsinθ=μmBgcosθ,即B物體仍能勻速下滑,選項D正確。答案:A當前第34頁\共有50頁\編于星期二\4點[知識檢索]1.臨界問題當某物理量變化時,會引起其他幾個物理量的變化,從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現”或“恰好不出現”,在問題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言。當前第35頁\共有50頁\編于星期二\4點2.極值問題平衡物體的極值,一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題。3.解決臨界極值問題的常用方法(1)圖解法:當物體所受的力變化時,根據物體的受力特點進行受力分析,畫出平行四邊形或三角形,注意明確各個力的變化量和不變量,結合數學規(guī)律對比分析,使動態(tài)問題靜態(tài)化、抽象問題形象化,問題將變得易于分析處理。當前第36頁\共有50頁\編于星期二\4點(2)解析法:分析研究對象的受力情況,將力按作用效果分解或正交分解,根據平衡條件列出方程,并推導出未知量的函數表達式,再根據已知量的變化情況結合函數關系確定未知量的大小或方向的變化情況。當前第37頁\共有50頁\編于星期二\4點[典題例析][例3]物體A的質量為2kg,兩根輕細繩b和c的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體A上,在物體A上另施加一個方向與水平線成θ角的拉力F,相關幾何關系如圖2-3-7所示,θ=60°。若要使兩繩都能伸直,圖2-3-7求拉力F的大小范圍。(g取10m/s2)當前第38頁\共有50頁\編于星期二\4點[思路點撥]本題可以利用解析法進行分析,通過列出的平衡方程求出繩b和繩c的拉力表達式,若要使兩繩都伸直,則必須保證兩繩的拉力都大于或等于零,進而求出F的極值。當前第39頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第40頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第41頁\共有50頁\編于星期二\4點[拓展訓練]2.如圖2-3-8所示,兩個質量均為m的小環(huán)套在一水平放置的粗糙長桿上,兩根長度均為l的輕繩一端系在小環(huán)上,
另一端系在質量為M的木塊上,兩個小圖2-3-8
環(huán)之間的距離也為l,小環(huán)保持靜止。試求:
(1)小環(huán)對桿的壓力;
(2)小環(huán)與桿之間的動摩擦因數μ至少為多大?當前第42頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第43頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第44頁\共有50頁\編于星期二\4點當前第45頁\共有50頁\編于星期二\4點解析:由于物塊恰好靜止在斜面上,由平衡條件知mgsinθ=μmgcosθ①當加一豎直向下的力F時,f=μ(mg+F)cosθ②由①②得f=(mg+F)sinθ,所以物塊仍保持靜止,A正確,B、C、D均錯誤。答案:A當前第46頁\共有50頁\編于星期二\4點2.(2011·海南高考)如圖2-3-10,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑,斜劈保持靜止,則地面對斜劈的摩擦力(
)圖2-3-10A.等于零
B.不為零,方向向右
C.不為零,方向向左
D.不為零,v0較大時方向向左,v0較小時方向向右當前第47頁\共有50頁\編于星期二\4點解析:選物塊和斜劈為研究對象,由于系統的加速度等于零,合力等于零,故系統在水平方向的合力等于零。因此地面對斜劈的摩擦力等于零。故A正確。答案:A當前第48頁\共有50頁\編于星期二\4點3.(2011·蘇州聯考)半圓柱體P放在粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的豎直擋板MN。在P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q,圖2-3-11整個裝置處于靜止。如圖2-3-
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