教學(xué)課件：共點力作用下物體的平衡11省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎?wù)n件市賽課百校聯(lián)賽優(yōu)質(zhì)課一等獎?wù)n件

第1課時共點力作用下物體平衡考點自清1.共點力平衡共點力力作用點在物體上或力

交于一點幾個力叫做共點力.能簡化成質(zhì)點物體受到力能夠視為共點力平衡狀態(tài)物體處于狀態(tài)或狀態(tài),叫做平衡狀態(tài).(該狀態(tài)下物體加速度為零)平衡條件物體受到為零,即F合=或同一點延長線靜止勻速直線運動合外力01/451.整體法：指對物理問題中整個系統(tǒng)進(jìn)行分析、研究方法。在力學(xué)中，就是把幾個物體視為一個整體，作為研究對象，受力分析時，只分析這一整體對象之外物體對整體作用力（外力），不考慮整體內(nèi)部之間相互作用力（內(nèi)力）。2.隔離法：隔離法是指對物理問題中單個物體進(jìn)行分析、研究方法。在力學(xué)中，就是把要分析物體從相關(guān)物體體系中隔離出來，作為研究對象，只分析該研究對象以外物體對該對象作用力，不考慮研究對象對其它物體作用力。處理連結(jié)體問題方法-----整體法和隔離法2/45在“連接體運動”問題中，比較常見連接方式有：①用細(xì)繩將兩個物體連接，物體間相互作用是經(jīng)過細(xì)繩“張力”表達(dá)。②兩個物體經(jīng)過相互接觸擠壓連接在一起，它們間相互作用力是“彈力”、“摩擦力”連接在一起。記住以下四句話1.隔離法是處理連接體問題基本方法2.已知內(nèi)力或要求內(nèi)力時，必用隔離法3.求外力、分析外力或與內(nèi)力無關(guān)時，用整體法較簡單4.通常情況下，用整體法與隔離法相結(jié)合較為簡單3/451.優(yōu)先考慮整體法例1.如圖所表示，放置在水平地面上斜面M上有一質(zhì)量為m物體，若m在沿斜面F作用下向上勻速運動，M仍保持靜止，已知M傾角為θ。求地面對M支持力和摩擦力。解：整體受力分析建立直角坐標(biāo)系如圖由平衡條件可得：Fcosθ-Ff=0Fsinθ+FN-(M+m)g=0∴Ff=Fcosθ

FN=(M+m)g-Fsinθ4/45同類題練習(xí)１．求以下情況下粗糙水平面對Ｍ支持力和摩擦力m勻速下滑M、m均靜止M、m均靜止，彈簧被伸長m加速下滑，M靜止FN=(M+m)gFf=0FN=(M+m)gFf=FFN=(M+m)gFf=F彈FN=(M+m)g-masinθFf=macosθ5/45A、有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B、有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C、有摩擦力作用,但摩擦力方向不能確定D、沒有摩擦力作用2.在粗糙水平面上有一個三角形木塊a,在它兩個粗糙斜面上分別放著質(zhì)量為m1和m2兩個木塊b和c,如圖所表示,已知m1>m2,三木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài),則粗糙地面對三角形木塊（）Ｄ6/454.如圖所表示，傾角為θ三角滑塊及其斜面上物塊靜止在粗糙水平地面上．現(xiàn)用力F垂直作用在物塊上，物塊及滑塊均未被推進(jìn)，則滑塊受到地面靜摩擦力大小為

（）A．0B．FcosθC．Fsinθ

D．Ftanθ

C7/454.如圖所表示，傾角為θ三角滑塊及其斜面上物塊靜止在粗糙水平地面上．現(xiàn)用力F垂直作用在物塊上，物塊及滑塊均未被推進(jìn)，則滑塊受到地面靜摩擦力大小為

（）A．0B．FcosθC．Fsinθ

D．Ftanθ

C8/459/4510/4511/4512/4513/4514/4515/45?泰安一模）如圖，一質(zhì)量為M直角劈B放在水平面上，在劈斜面上放一質(zhì)量為m物體A，用一沿斜面向上力F作用于A上，使其沿斜面勻速上滑，在A上滑過程中直角劈B相對地面一直靜止．以f和N分別表示地面對劈摩擦力及支持力，則以下正確是（）

A．f=0，N=Mg+mg

B．f向左，N＜Mg+mg

C．f向右，N＜Mg+mg

D．f向左，N=Mg+mg16/45.如圖所表示，位于水平桌面上物塊P，由跨過定滑輪輕繩與物塊Q相連，從滑輪到P和到Q兩段繩都是水平。已知Q與P之間以及P與桌面之間動摩擦因數(shù)都是μ，兩物塊質(zhì)量都是m，滑輪質(zhì)量、滑輪軸上摩擦都不計，若用一水平向右力F拉P使它做勻速運動，則F大小為（）A.4μmgB.3μmg

C.2μmgD.μmg解析：選整體為研究對象，有F=2T+2μmg,選Q為研究對象，有T=μmg，所以有F=4μmg。所以選項A正確。FQPA17/45如圖所表示,在傾角為θ斜面上,質(zhì)量均為m物體A、B疊放在一起,輕繩經(jīng)過定滑輪分別與A、B連接（繩與斜面平行）,A與B、B與斜面間動摩擦因數(shù)均為μ,輕繩與滑輪間摩擦不計,若要用沿斜面向下力F將物體B勻速拉出,則作用力F大小為

A.2mgsinθB.2mgsinθC.2μmgcosθD.4μmgcosθ18/45D19/45

9.以下列圖所表示，在兩塊相同豎直木板之間，有質(zhì)量均為m四塊相同磚，用兩個大小均為F水平力壓木板，使磚靜止不動，則：(1)第1塊磚和第4塊磚受到木板摩擦力各為多大?(2)第2塊磚和第3塊磚之間相互作用摩擦力為多大?(3)第3塊磚受到第4塊磚摩擦力為多大?解:(1)以四塊磚為對象得：f=2mg方向向上(2)以1、2塊磚為對象得：f1=0(3)以第四塊磚為對象得：f4=mg方向向上20/458.如圖所表示，三個物體均靜止，F(xiàn)=2N（方向水平），則A與B之間，B與C之間，C與地面之間摩擦力分別為（）A.0、0、0B.0、1N、1NC.0、2N、2ND.2N、2N、2NABCFc21/4510.質(zhì)量均為ma、b兩木塊疊放在水平面上，如圖所表示，a受到斜向上與水平面成θ角力F作用，b受到斜向下與水平面成θ角等大力F作用，兩力在同一豎直平面內(nèi)，此時兩木塊保持靜止，則()A.b對a支持力一定等于mgB.水平面對b支持力可能大于2mgC.a、b之間一定存在靜摩擦力D.b與水平面之間可能存在靜摩擦力C22/4519.在圖中有相同兩球放在固定斜面上，并用一豎直擋板MN擋住，兩球質(zhì)量均為m，斜面傾角為α，全部摩擦均不計（）BCD先用整體法分析擋板對B球彈力大小。彈力方向一直不變，兩球?qū)π泵鎵毫Π殡S夾角α改變而改變。再用隔離體法對A進(jìn)行受力分析，伴隨夾角改變，B對A力以及A對斜面力都在改變，不過這兩個力夾角一直是九十度23/45

2、極值問題：平衡物體極值，普通指在力改變過程中最大值和最小值問題。處理這類問題方法慣用解析法，即依據(jù)物體平衡條件列出方程，在解方程時，采取數(shù)學(xué)知識求極值或者依據(jù)物理臨界條件求極值。另外，圖解法也是慣用一個方法，即依據(jù)物體平衡條件作出力矢量圖，畫出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動態(tài)分析，確定最大值或最小值。題型2平衡物體臨界狀態(tài)與極值問題1、臨界問題：當(dāng)某物理量改變時，會引發(fā)其它幾個物理量改變，從而使物體所處平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題描述中慣用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言敘述。處理這類問題基本方法是假設(shè)推理法，即先假設(shè)某種情況成立，然后再依據(jù)平衡條件及相關(guān)知識進(jìn)行論證、求解。24/45例1.如圖所表示，一根輕繩上端固定在O點，下端拴一個重為G鋼球A，球處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)對球施加一個方向向右外力F，使球遲緩偏移，在移動中每一刻，都能夠認(rèn)為球處于平衡狀態(tài)，假如外力F方向一直水平，最大值為2G，試求：（1）輕繩張力T大小取值范圍；（2）在乙圖中畫出輕繩張力與cosθ關(guān)系圖象．T乙Ocos

O甲FF解：（1）當(dāng)水平拉力F=0時輕繩處于豎直位置，繩子張力最小

當(dāng)水平拉力F=2G時，繩子張力最大.所以輕繩張力范圍是（2）25/45．如圖，在含有水平轉(zhuǎn)軸O圓柱體A點放一重物P，圓柱體遲緩地勻速轉(zhuǎn)動，P隨圓柱體從A轉(zhuǎn)至A’過程中與圓柱體一直保持相對靜止，則P受到摩擦力Ff大小改變情況，以下各圖中正確是（）OAA′PFfFfFfFfttttABCDA26/45

“極限法”求解臨界問題【例證3】物體A質(zhì)量為2kg，兩根輕細(xì)繩b和c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角拉力F，相關(guān)幾何關(guān)系如圖所表示，θ=60°.若要使兩繩都能伸直，求拉力F大小范圍.(g取10m/s2)【解題指南】解答本題時應(yīng)注意要使兩繩都能伸直，必須確保兩繩拉力都大于或等于零，進(jìn)而依據(jù)平衡條件，正交分解求出F極值.27/45【解答】c繩剛好伸直時，拉力F最小，物體A受力如圖所表示：解法一：采取極限法：F較小時,Fc=0，F(xiàn)較大時，拉力Fb=0。列方程求解由平衡條件得：Fminsinθ+Fbsinθ-mg=0Fmincosθ-Fbcosθ=0解得：28/45b繩剛好伸直時，拉力F最大，物體A受力如圖所表示：由平衡條件得：Fmaxsinθ-mg=0解得：故拉力F大小范圍是答案：

29/457.如圖12所表示,由兩根短桿組成一個自鎖定起重吊鉤,將它放入被吊空罐內(nèi),使其張開一定夾角壓緊在罐壁上,當(dāng)鋼繩勻速向上提起時,兩桿對罐壁越壓越緊,若摩擦力足夠大,就能將重物提升起來,罐越重,

短桿提供壓力越大,稱為“自鎖定裝置”.若罐質(zhì)量為m,短桿與豎直方向夾角為θ=60°,求吊起該重物時,短桿對罐壁壓力(短桿質(zhì)量不計).圖1230/45解析對O點受力分析如右圖所表示,兩根短桿彈力F(沿桿)協(xié)力與繩子拉力FT(FT=mg)等大反向,故2Fcosθ=mg ①對短桿對罐壁作用力F進(jìn)行效果分解如右圖所表示短桿對罐壁壓力F1=Fsinθ ②由①②兩式得:答案返回31/4532/4533/45題型2臨界與極值問題【例2】如圖3所表示,一球A夾在豎直墻與三角劈B斜面之間,三角劈重力為

G,劈底部與水平地面間動摩擦因數(shù)為μ,劈斜面與豎直墻面是光滑.

問:欲使三角劈靜止不動,球重力不能超出多大?(設(shè)劈最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)

解析由三角形劈與地面之間最大靜摩擦力,可以求出三角形劈所能承受最大壓力,由此可求出球最大重力.圖334/45球A與三角形劈B受力情況以下列圖甲、乙所表示,球A

在豎直方向平衡方程為:GA=FNsin45°①三角形劈平衡方程為:Ffm=FN′sin45° ②FNB=G+FN′cos45° ③另有Ffm=FNB ④由②、③、④式可得:FN′=35/45而FN=FN′,代入①式可得:答案球重力不超出

處理平衡物理中臨界問題和極值問題,首先仍要正確受力分析,搞清臨界條件而且要利用好臨界條件,列出平衡方程,對于分析極值問題,要善于選擇物理方法和數(shù)學(xué)方法,做到數(shù)理巧妙結(jié)合.對于不能確定臨界狀態(tài),我們采取基本思維方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)為某狀態(tài),然后再依據(jù)平衡條件及相關(guān)知識列方程求解.規(guī)律總結(jié)36/45變式練習(xí)2木箱重為G,與地面間動摩擦因數(shù)為μ,用斜向上力F拉木箱,使之沿水平地面勻速前進(jìn),如圖4所表示.問角α為何值時拉力F最小?這個最小值為多大?圖4解析對木箱受力分析如右圖所表示,物體做勻速運動,有Fsinα+FN=G ①Fcosα=Ff ②Ff=μ