揚(yáng)州市邗江中學(xué)2016屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第二章力與物體的平衡(第4課時(shí))共點(diǎn)力作用下物體的平衡課件_第1頁
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文檔簡介

1、第第4課時(shí)課時(shí) 共點(diǎn)力作用下物體的共點(diǎn)力作用下物體的平衡平衡知識梳理知識梳理共點(diǎn)力共點(diǎn)力力的作用點(diǎn)在物體上的力的作用點(diǎn)在物體上的 或力的或力的 交于一點(diǎn)的幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力交于一點(diǎn)的幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力. .能簡化成質(zhì)點(diǎn)的物體受到的力可以視為能簡化成質(zhì)點(diǎn)的物體受到的力可以視為共點(diǎn)力共點(diǎn)力平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)物體處于物體處于 狀態(tài)或狀態(tài)或 狀狀態(tài)態(tài), ,叫做平衡狀態(tài)叫做平衡狀態(tài).(.(該狀態(tài)下物體的加該狀態(tài)下物體的加速度為零速度為零) )平衡條件平衡條件物體受到的物體受到的 為零為零, ,即即F F合合= =或或同一點(diǎn)同一點(diǎn)延長線延長線靜止靜止勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動合外力合外力0 000yxFF1.1.

2、共點(diǎn)力的平衡共點(diǎn)力的平衡2.2.平衡條件的推論平衡條件的推論 (1)(1)二力平衡:如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于二力平衡:如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài), ,這這 兩個(gè)力必定大小兩個(gè)力必定大小 , ,方向方向 , ,為一對為一對 . . (2) (2)三力平衡:如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡三力平衡:如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)狀態(tài), ,其中任意兩個(gè)力的其中任意兩個(gè)力的 一定與第三個(gè)力大小一定與第三個(gè)力大小 、 方向方向 . . (3) 匯交力系定理:如果一個(gè)物體受三個(gè)力作用而處于匯交力系定理:如果一個(gè)物體受三個(gè)力作用而處于平衡狀態(tài),那么則該三個(gè)力若不平

3、行,則三個(gè)力必定是平衡狀態(tài),那么則該三個(gè)力若不平行,則三個(gè)力必定是 力力 (4)(4)多力平衡:如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)多力平衡:如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài), ,其中其中任何一個(gè)力與其余力的任何一個(gè)力與其余力的 大小大小 , ,方向方向 . .相等相等相反相反平衡力平衡力合力合力相等相等相反相反合力合力相等相等相反相反熱點(diǎn)一熱點(diǎn)一 求解平衡問題的基本思路求解平衡問題的基本思路 平衡類問題不僅僅涉及力學(xué)內(nèi)容平衡類問題不僅僅涉及力學(xué)內(nèi)容, ,在電磁學(xué)中常涉在電磁學(xué)中常涉及帶電粒子在電場、磁場或復(fù)合場中的平衡及帶電粒子在電場、磁場或復(fù)合場中的平衡, ,通電導(dǎo)通電導(dǎo)體棒在磁場中平衡體棒在

4、磁場中平衡, ,但分析平衡問題的基本思路是一但分析平衡問題的基本思路是一樣的樣的. .1.1.分析平衡問題的基本思路分析平衡問題的基本思路 (1)(1)明確平衡狀態(tài)明確平衡狀態(tài)( (加速度為零加速度為零);); (2) (2)巧選研究對象巧選研究對象( (整體法和隔離法整體法和隔離法);); (3) (3)受力分析受力分析( (規(guī)范畫出受力示意圖規(guī)范畫出受力示意圖););要點(diǎn)提示要點(diǎn)提示 (4)(4)建立平衡方程建立平衡方程( (靈活運(yùn)用力的合成法、正交分靈活運(yùn)用力的合成法、正交分 解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法);); (5) (5)求解或討論求解或討論( (解

5、的結(jié)果及物理意義解的結(jié)果及物理意義).).2.2.求解平衡問題的常用規(guī)律求解平衡問題的常用規(guī)律 (1)(1)相似三角形法相似三角形法: :通過力三角形與幾何三角形相通過力三角形與幾何三角形相 似求未知力似求未知力. .對解斜三角形的情況更顯優(yōu)越性對解斜三角形的情況更顯優(yōu)越性. . (2) (2)拉密原理拉密原理: :三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí)三個(gè)共點(diǎn)力平衡時(shí), ,每個(gè)力與另外兩每個(gè)力與另外兩 個(gè)力夾角的正弦之比均相等個(gè)力夾角的正弦之比均相等, ,這個(gè)結(jié)論叫拉密原理這個(gè)結(jié)論叫拉密原理. . 表達(dá)式為表達(dá)式為: : F F1 1/sin /sin = =F F2 2/sin /sin = =F F3 3/s

6、in /sin ( (其中其中為為F F2 2與與 F F3 3的夾角的夾角, ,為為F F1 1與與F F3 3的夾角的夾角, ,為為F F1 1與與F F2 2的夾角的夾角).). (3)(3)三力匯交原理三力匯交原理: :物體在同一個(gè)平面內(nèi)三個(gè)力作物體在同一個(gè)平面內(nèi)三個(gè)力作 用下處于平衡狀態(tài)時(shí)用下處于平衡狀態(tài)時(shí), ,若這三個(gè)力不平行若這三個(gè)力不平行, ,則這三則這三 個(gè)力必共點(diǎn)個(gè)力必共點(diǎn), ,這就是三力匯交原理這就是三力匯交原理. . (4) (4)矢量三角形法矢量三角形法: :物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平 行的力作用平衡時(shí)行的力作用平衡時(shí), ,這三個(gè)力的矢量箭頭

7、首尾相接這三個(gè)力的矢量箭頭首尾相接 恰好構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形恰好構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形, ,即這三個(gè)力的合力必即這三個(gè)力的合力必 為零為零, ,由此求得未知力由此求得未知力. .【典型例題典型例題1】如上圖所示,一傾角為如上圖所示,一傾角為45的斜面固的斜面固定于豎直墻上,為使一光滑的鐵球靜止,需加一水平定于豎直墻上,為使一光滑的鐵球靜止,需加一水平力力F,且,且F過球心,下列說法正確的是過球心,下列說法正確的是()A球一定受墻的彈力且水平向左球一定受墻的彈力且水平向左B球可能受墻的彈力且水平向左球可能受墻的彈力且水平向左C球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上球一定受斜面的彈力且垂直斜面向上D球可能

8、受斜面的彈力且垂直斜面向上球可能受斜面的彈力且垂直斜面向上考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破考點(diǎn)考點(diǎn)1共點(diǎn)力的平衡問題共點(diǎn)力的平衡問題 提示:提示:(1)若斜面對球無彈力,球能處于平衡狀態(tài)嗎?若斜面對球無彈力,球能處于平衡狀態(tài)嗎?(2)豎直墻對球有無彈力取決于什么?豎直墻對球有無彈力取決于什么?【解析解析】如果球只受重力如果球只受重力(豎直向下豎直向下)和水平力和水平力F,不會滿足合力為零,故斜面對球一定有垂直于斜不會滿足合力為零,故斜面對球一定有垂直于斜面指向左上方的彈力,這樣三個(gè)力可滿足合力為面指向左上方的彈力,這樣三個(gè)力可滿足合力為零若零若F較大,墻對球還會產(chǎn)生水平向左的彈力,較大,墻對球還會產(chǎn)生水平向左

9、的彈力,故故BC正確正確 【變式變式1】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為m的小物體靜的小物體靜止在固定的、半徑為止在固定的、半徑為R的半圓形槽內(nèi),距最低的半圓形槽內(nèi),距最低點(diǎn)高為點(diǎn)高為 R/2 處,則它受到的摩擦力大小為處,則它受到的摩擦力大小為 ( )A mg B mg C mg D mg2123)(23122考點(diǎn)考點(diǎn)2 2 動態(tài)分析問題動態(tài)分析問題【典型例題典型例題2 2】如圖如圖1 1所示所示, ,輕繩的兩端分別系輕繩的兩端分別系 在圓環(huán)在圓環(huán)A A和小球和小球B B上上, ,圓環(huán)圓環(huán)A A套在粗糙套在粗糙 的水平直桿的水平直桿MNMN上上. .現(xiàn)用水平力現(xiàn)用水平力F F拉著拉著

10、 繩子上的一點(diǎn)繩子上的一點(diǎn)O O, ,使小球使小球B B從圖中實(shí)線從圖中實(shí)線 位置緩慢上升到虛線位置位置緩慢上升到虛線位置, ,但圓環(huán)但圓環(huán)A A始終保持在原始終保持在原 位置不動位置不動. .則在這一過程中則在這一過程中, ,環(huán)對桿的摩擦力環(huán)對桿的摩擦力F Ff f和和 環(huán)對桿的壓力環(huán)對桿的壓力F FN N的變化情況是的變化情況是 ( ) ( ) A.A.F Ff f不變不變, ,F FN N不變不變 B.B.F Ff f增大增大, ,F FN N不變不變 C.C.F Ff f增大增大, ,F FN N減小減小 D.D.F Ff f不變不變, ,F FN N減小減小圖圖1 1思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥

11、解析解析 以結(jié)點(diǎn)以結(jié)點(diǎn)O O為研究對象進(jìn)行受力分析如圖為研究對象進(jìn)行受力分析如圖(a).(a).由由題可知題可知, ,O O點(diǎn)處于動態(tài)平衡點(diǎn)處于動態(tài)平衡, ,則可作出三力的平衡關(guān)系則可作出三力的平衡關(guān)系圖如圖圖如圖(a).(a).由圖可知水平拉力增大由圖可知水平拉力增大. .以環(huán)、繩和小球構(gòu)成的整體作為研究對象以環(huán)、繩和小球構(gòu)成的整體作為研究對象, ,作受力分作受力分析圖如圖析圖如圖(b).(b).由整個(gè)系統(tǒng)平衡可知由整個(gè)系統(tǒng)平衡可知: :F FN N=(=(m mA A+ +m mB B) )g g; ;F Ff f= =F F. .即即F Ff f增大增大, ,F FN N不變不變, ,故

12、故B B正確正確. .答案答案 B 動態(tài)平衡問題的處理方法動態(tài)平衡問題的處理方法所謂動態(tài)平衡問題是指通過控制某些物理量所謂動態(tài)平衡問題是指通過控制某些物理量, ,使物體使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化, ,而在這個(gè)過程中物體又始終處而在這個(gè)過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)中于一系列的平衡狀態(tài)中. .方法提煉方法提煉【變式變式1】如圖如圖2 2所示所示, ,ACAC是上端帶定是上端帶定滑輪的固定豎直桿滑輪的固定豎直桿, ,質(zhì)量不計(jì)的輕桿質(zhì)量不計(jì)的輕桿BCBC一端通過鉸鏈固定在一端通過鉸鏈固定在C C點(diǎn)點(diǎn), ,另一端另一端B B懸掛懸掛一重為一重為G G的重物的重物, ,且且B B端

13、系有一根輕繩并端系有一根輕繩并繞過定滑輪繞過定滑輪A A, ,用力用力F F拉繩拉繩, ,開始時(shí)開始時(shí)BCABCA9090. .現(xiàn)使現(xiàn)使BCABCA緩慢變小緩慢變小, ,直到桿直到桿BCBC接近豎直桿接近豎直桿ACAC. .此過程中此過程中, ,桿桿BCBC所受的力所受的力 ( )( )A.A.大小不變大小不變B.B.逐漸增大逐漸增大C.C.先減小后增大先減小后增大D.D.先增大后減小先增大后減小圖圖2 2解析解析 以以B B點(diǎn)為研究對象點(diǎn)為研究對象, ,它在三個(gè)力它在三個(gè)力作用下平衡作用下平衡. .由平衡條件得由平衡條件得G G與與F FN N的合的合力力F F合合與與F F等大反向等大反向

14、. .由幾何知識得由幾何知識得ABCABC與矢量三角形與矢量三角形BGFBGF合合相似相似. .故有故有因因G G、ACAC、BCBC均不變均不變, ,故故F FN N大小不變大小不變. .答案答案 ABCFACGN【典型例題典型例題3】如圖,用細(xì)繩如圖,用細(xì)繩AO、BO懸掛重物,懸掛重物,BO水平,水平,AO和豎直方向成和豎直方向成300,若,若AO、BO、所能承受的最大拉力分別為所能承受的最大拉力分別為10N、6N,OC能承能承受足夠大的拉力,為使細(xì)繩不被拉斷,重物允受足夠大的拉力,為使細(xì)繩不被拉斷,重物允許最大重力為多少?許最大重力為多少?A300OBC考點(diǎn)考點(diǎn)3平衡中的臨界極值問題平衡中的臨界極值問題【變式變式1】如圖所示,三根長度均為如圖所示,三根長度均為l的輕繩分的輕繩分別連接于別連接于C、D兩點(diǎn),兩點(diǎn),A、B兩端被懸掛在水平兩端被懸掛在水平天花板上,相距天花板上,相距2l現(xiàn)在現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為為m的重物,為使的重物,為使CD繩保持水平,在繩保持水平,在D點(diǎn)上可點(diǎn)上可施加力的最小值為施加力的最小值為 ( )Amg B mg C mg D mg332141【變式變式2】如圖所示,物體的質(zhì)量為如圖所示,物體的質(zhì)量為2kg,兩根輕繩,兩根輕繩AB和和AC的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上另的一端連接于豎直墻上,另一端系于物體上,在物體上

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