高考總復(fù)習(xí)物理課件7共點(diǎn)力作用下物體的平衡

1、本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理1課時(shí)7共點(diǎn)力作用下物體的平衡本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理2 基礎(chǔ)梳理1共點(diǎn)力：作用于物體上同一點(diǎn)的力，或力的作用線相交于一點(diǎn)的力叫做共點(diǎn)力2平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)物體的加速度和速度都為零的狀態(tài)叫做靜止?fàn)顟B(tài)物體的加速度為零，而速度不為零、且保持不變的狀態(tài)是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理33共點(diǎn)力作用下物體平衡的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征是加速度為零，動(dòng)力學(xué)特征是合外力為零4共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件：物體受到的合力為零本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理4 疑難詳析共點(diǎn)力平衡的一些推

2、論1若物體只受二個(gè)力的作用而處于平衡，則兩個(gè)力大小相等、方向相反、在同一直線上2物體在三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài)：(1)一個(gè)物體如果在三個(gè)不平行的力作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力必定共點(diǎn)共面，簡(jiǎn)稱為不平行必共點(diǎn)，合力為零(2)任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力的大小相等，方向相反(3)三個(gè)非平行力的矢量圖必組成一個(gè)封閉的矢量三角形本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理53物體在四個(gè)或四個(gè)以上的力作用下的平衡，根據(jù)平衡條件，一個(gè)物體受n個(gè)力平衡可看作是任意一個(gè)力和其余(n1)個(gè)力的合力應(yīng)滿足二力平衡條件，即任意一個(gè)力和其余(n1)個(gè)力的合力大小相等、方向相反、作用在同一直線上本資料由書利華教育網(wǎng)（又

3、名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理6 深化拓展“靜止”滿足兩個(gè)條件，加速度和速度都為零，缺一不可要注意“保持”某狀態(tài)與“瞬時(shí)”某狀態(tài)有區(qū)別例如，豎直上拋的物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，這一瞬時(shí)的速度為零，但這一狀態(tài)不可能保持，因而上拋物體在最高點(diǎn)不能稱為靜止也就是說，保持靜止與速度為零不是一回事本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理7 基礎(chǔ)梳理解決物體的平衡問題遵循的基本規(guī)律則是共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件：f合0. 疑難詳析求解平衡問題的一般解題步驟1選取研究對(duì)象根據(jù)題目要求，選取某物體(整體或局部)作為研究對(duì)象，在平衡問題中，研究對(duì)象常有三種情況：本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理8(1)單個(gè)物體若

4、是有關(guān)共點(diǎn)力平衡的問題，可以將物體受到的各個(gè)力的作用點(diǎn)全都畫到物體的幾何中心上；否則各個(gè)力的作用點(diǎn)不能隨便移動(dòng)，應(yīng)畫在實(shí)際作用位置上(2)多個(gè)物體(系統(tǒng))在分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用時(shí)，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(gè)物體的結(jié)點(diǎn)幾根繩、繩和棒之間的結(jié)點(diǎn)常常是平衡問題的研究對(duì)象本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理92分析研究對(duì)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、摩擦力等力的順序來分析(2)準(zhǔn)確畫出受力示意圖，力的示意圖關(guān)鍵是力的方向的確定，

5、要培養(yǎng)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采用合成法還是分解法應(yīng)視問題而定，通常利用正交分解法求解平衡問題較為常見本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理104利用平衡條件建立方程并求解利用合成法分析問題時(shí)，其平衡方程為：f合0.利用分解法特別是正交分解法分析平衡問題時(shí)，其平衡方程為：fx0，fy0.本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理11 深化拓展求解平衡問題的常用規(guī)律1相似三角形法：通過力三角形與幾何三角形相似求未知力對(duì)解斜三角形的情況更顯優(yōu)越性2矢量圖解法：當(dāng)物體所受的力變化時(shí)，根據(jù)物體的受力特點(diǎn)進(jìn)行受力分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個(gè)力的變化量和不變

6、量，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律對(duì)比分析，使動(dòng)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本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理123拉密原理：三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)，每個(gè)力與另外兩個(gè)力夾角的正弦之比均相等，這個(gè)結(jié)論叫拉密原理表達(dá)式為：f1/sinf2/sinf3/sin.4三力匯交原理：物體在同一個(gè)平面內(nèi)三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，若這三個(gè)力不平行，則這三個(gè)力必共點(diǎn)，這就是三力匯交原理5矢量三角形法：物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用平衡時(shí)，這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形，即這三個(gè)力的合力必為零，由此求得未知力本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理13題型一隔離法和整體法

7、的應(yīng)用本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理14圖1例1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、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖1所示，現(xiàn)將p環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較，ao桿與p環(huán)的支持力fn和細(xì)繩上的拉力f的變化情況是 ()本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理15afn不變，f變大bfn不變，f變小cfn變大，f變大 dfn變大，f變小解析法1：設(shè)pq與oa的夾角為，則對(duì)p有mgfsinfn，對(duì)q有fsinmg

8、，所以fn2mg，f.正確選項(xiàng)為b.法2：將p、q兩環(huán)看作一個(gè)整體，在豎直方向上兩環(huán)只受重力和oa桿對(duì)p環(huán)的支持力fn，所以fn2mg，即fn不變以q環(huán)為研究對(duì)象，繩的拉力的豎直分力等于q環(huán)的重力，即fsinmg，所以f越來越小答案b本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理16題后反思：在解決物體之間的相互作用時(shí)，常常采用隔離法和整體法，若不涉及物體之間的作用可用整體法，若要求物體之間的相互作用，需要用隔離法.本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理17圖2在粗糙水平面上有一個(gè)三角形木塊abc，在它的兩個(gè)粗糙斜面上分別放兩塊質(zhì)量為m1和m2的木塊，m1m2，如圖2所示，已知三角形木塊和

9、兩物體都是靜止的，則粗糙水平面對(duì)三角形木塊 ()本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理18a有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向右b有摩擦力的作用，摩擦力的方向水平向左c有摩擦力的作用，但摩擦力的方向不能確定，因?yàn)閙1、m2、1、2的數(shù)值并未給出d以上結(jié)論都不對(duì)本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理19解析：因?yàn)槿切文緣K和兩物體都是靜止的，都是平衡狀態(tài)，所以合外力必定為零方法1：以三角形木塊和兩物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象因?yàn)檎w靜止，所以整體受重力和地面支持力的作用，水平地面雖然粗糙，但并不提供摩擦力的作用本題答案是d.方法2：隔離m1，以m1為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析圖3本資料由書利華

10、教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理20如圖3所示，m1靜止在斜面上，受重力mg、斜面的支持力n和斜面的摩擦力f，三力平衡由平衡條件同樣理解，斜面對(duì)m1的作用力大小為mg，方向豎直向上，根據(jù)牛頓第三定律，m1對(duì)斜面的作用力方向豎直向下，沒有使斜面體運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；同理可理解，m2對(duì)斜面體的作用力也是豎直向下，所以斜面體水平方向沒有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，不會(huì)受到地面的摩擦力答案：d本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理21題型二共點(diǎn)力作用下的動(dòng)態(tài)平衡問題圖4例2如圖4所示，把球夾在豎直墻面ac和木板bc之間，不計(jì)摩擦，球?qū)Φ膲毫閒n1，球?qū)Π宓膲毫閒n2，在將板bc逐漸放至水平的過程中，下列說法中，正確

11、的是 ()本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理22afn1和fn2都增大bfn1和fn2都減小cfn1增大，fn2減小dfn1減小，fn2增大解析此為一動(dòng)態(tài)平衡問題，受力情況雖有變化，但球始終圖5本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理23處于平衡狀態(tài)對(duì)球受力分析如圖5所示，受重力g、墻對(duì)球的支持力fn1和板對(duì)球的支持力fn2而平衡做出fn1和fn2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，fn1的方向不變，大小逐漸減小，fn2的方向發(fā)生變化，大小也逐漸減小，如圖8所示，由牛頓第三定律可知：fn1fn1，fn2fn2，故答案b正確答案b本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)

12、）為您整理24題后反思：用圖解法分析力的動(dòng)態(tài)變化，具有直觀、便于比較的特點(diǎn)，它一般適用于研究對(duì)象受三個(gè)力作用的情況，且其中一個(gè)力大小、方向不變，另一個(gè)力方向不變，第三個(gè)力大小、方向均變化.應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)明確要分解大小、方向均不變的力，把它分解到另外兩個(gè)力的反方向上.(2)明確哪個(gè)力的方向是不變的.(3)明確哪個(gè)力大小、方向變化，變化的范圍如何.本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理25半圓形支架bad上懸著兩細(xì)繩oa和ob，系于圓心o，下懸重為g的物體，使oa繩固定不動(dòng)，將繩ob的b端沿半圓支架從水平位置逐漸移至豎直c處，如圖6甲所示，分析繩oa和繩ob所受力的大小如何變化

13、？圖6本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理26解析：用圖解法求解由于繩受重物的拉力f才使繩oa和ob受到拉力，因此將拉力f分解為fa和fb，如圖6乙所示繩oa固定，則fa的方向不變，在繩ob向上靠近c(diǎn)的過程中，在b1、b2、b3的三個(gè)位置，兩繩受的力分別為fa1和fb1、fa2和fb2、fa3和fb3.從圖乙可看出fa是一直減小的，而fb則是先變小后變大，當(dāng)繩ob垂直于繩oa時(shí)，fb最小答案：一直減小先變小后變大本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理27題型三共點(diǎn)力平衡中的臨界和極值問題例3跨過定滑輪的輕繩兩端，分別系著物體a和物體b，物體a放在傾角為的斜面上，如圖7甲所示已知物

14、體a的質(zhì)量為m，物體a與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為(tan)，滑輪的摩擦不計(jì)，要使物體a靜止在斜面上，求物體b的質(zhì)量的取值范圍(按最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力處理)圖7 本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理28解析先選物體b為研究對(duì)象，它受到重力mbg和拉力ft的作用，根據(jù)平衡條件有：ftmbg再選物體a為研究對(duì)象，它受到重力mg、斜面支持力fn、輕繩拉力ft和斜面的摩擦力作用，假設(shè)物體a處于將要上滑的臨界狀態(tài)，則物體a受的靜摩擦力最大，且方向沿斜面向下，這時(shí)a的受力情況如圖7乙所示，根據(jù)平衡條件有：fnmgcos0ftffmmgsin0由摩擦力公式知：ffmfn本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化

15、網(wǎng)）為您整理29聯(lián)立四式解得mbm(sincos)再假設(shè)物體a處于將要下滑的臨界狀態(tài)，則物體a受的靜摩擦力最大，且方向沿斜面向上，根據(jù)平衡條件有：fnmgcos0ftffmmgsin0由摩擦力公式知：ffmfn聯(lián)立四式解得mbm(sincos)綜上所述，物體b的質(zhì)量的取值范圍是：m(sincos)mbm(sincos)答案m(sincos)mbm(sincos)本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理30題后反思：解決臨界問題，必須在變化中去尋找臨界條件，即不能停留在一個(gè)狀態(tài)來研究臨界問題，而是要研究變化的過程、變化的物理量，尋找臨界條件.本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理31圖

16、8應(yīng)用31如圖8所示，將重為g的物體a放在傾角為30的斜面上，a與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，那么對(duì)a施加一個(gè)多大的水平力f，可使a物體保持靜止？(設(shè)a所受最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等)本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理32解析：當(dāng)物體a有沿斜面向上的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其受力如圖9甲所示 圖9本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理33沿斜面、垂直斜面建立坐標(biāo)系：對(duì)圖甲，由平衡條件得：在x軸上：fcosgsinff在y軸上：fnfsingcos且摩擦力fffn由以上三式得：f0.72g當(dāng)物體a有沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其受力如圖乙所示本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理34在

17、x軸上：fcosffgsin在y軸上：fngcosfsin且摩擦力fffn由得作用力f 0.45g考慮兩個(gè)結(jié)果可知，水平力f的取值范圍為0.45gf0.72g.答案：0.45gf0.72g本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理35圖101.(2008.海南高考)如圖10，質(zhì)量為m的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為.斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與斜面之間存在摩擦，用恒力f沿斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑在小物塊運(yùn)動(dòng)的過程中，楔形物塊始終保持靜止地面對(duì)楔形物塊的支持力為 ()本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理36a(mm)g b(mm)gfc(mm)gfsin d(m

18、m)gfsin解析：m勻速上滑，m靜止，均為平衡態(tài)，將m、m作為系統(tǒng)，在豎直方向有mgmgnfsin得n(mgmg)fsin，即d正確，abc錯(cuò)誤答案：d本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理37 圖112木塊a、b分別重50 n和60 n，它們與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25.夾在a、b之間的輕彈簧被壓縮了2 cm，彈簧的勁度系數(shù)為400 n/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動(dòng)現(xiàn)用f1 n的水平拉力作用在木塊b上，如圖11所示，力f作用后 ()本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理38a木塊a所受摩擦力大小是12.5 nb木塊a所受摩擦力大小是11.5 nc木塊b所受摩擦力大小

19、是9 nd木塊b所受摩擦力大小是7 n解析：物體b受彈簧水平向右的彈力tkx4000.02 n8 n，水平向右的外力f1 n即水平向右的合力為tf9 n而地面對(duì)b的滑動(dòng)摩擦力為fn0.2560 n15 n，所以b靜止不動(dòng)，應(yīng)受力平衡所以b受到水平向左的靜摩擦力f8 n1 n9 n，a受的靜摩擦力水平向右，大小為8 n所以c項(xiàng)正確答案：c本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理393.(2008.江蘇高考)一質(zhì)量為m的探空氣球在勻速下降，若氣球所受浮力f始終保持不變，氣球在運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力僅與速率有關(guān)，重力加速度為g，現(xiàn)欲使該氣球以同樣速率勻速上升，則需從氣球吊籃中減少的質(zhì)量為 () 圖12本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理40答案：a本資料由書利華教育網(wǎng)（又名數(shù)理化網(wǎng)）為您整理41圖134.(2009.山東高考)如圖13所示，光