共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用

1、2021/3/91共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用武勝中學(xué)武勝中學(xué) 吳建兵吳建兵2021/3/92 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：（1 1）如果一個物體能夠保持）如果一個物體能夠保持_或或 ， 物體就處于平衡狀態(tài)。物體就處于平衡狀態(tài)。（2 2）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時：）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時： a a：物體所受各個力的合力等于：物體所受各個力的合力等于 ，這就是物，這就是物體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。體在共點(diǎn)力作用下的平衡條件。 b b：它所受的某一個力與它所受的其余外力的：它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是合力關(guān)系是 。 本節(jié)課我們來運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件求解一些本節(jié)課我們來運(yùn)用共點(diǎn)力的平衡條件

2、求解一些實(shí)際問題。實(shí)際問題。 2021/3/93一、物體的靜態(tài)平衡一、物體的靜態(tài)平衡:1.1.概念：物體在力的作用下處于概念：物體在力的作用下處于靜止靜止的平衡狀態(tài)，的平衡狀態(tài)，稱為靜態(tài)平衡。稱為靜態(tài)平衡。2 2、受力特點(diǎn)：處于靜態(tài)平衡的物體所受共點(diǎn)力的、受力特點(diǎn)：處于靜態(tài)平衡的物體所受共點(diǎn)力的合力為零。合力為零。二、物體的動態(tài)平衡二、物體的動態(tài)平衡:1.1.概念：物體在力的作用下處于概念：物體在力的作用下處于勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動的平的平衡狀態(tài)，我們稱為動態(tài)平衡。衡狀態(tài)，我們稱為動態(tài)平衡。2 2、受力特點(diǎn)：處于動態(tài)平衡的物體所受共點(diǎn)力的、受力特點(diǎn)：處于動態(tài)平衡的物體所受共點(diǎn)力的合力為零。合

3、力為零。2021/3/94例例1 1、如圖所示，一個半徑為、如圖所示，一個半徑為r r，重為，重為G G的圓球被長為的圓球被長為2r2r的細(xì)線懸掛在墻上，求球?qū)?xì)線的拉力的細(xì)線懸掛在墻上，求球?qū)?xì)線的拉力F F和球和球?qū)Φ膲毫Φ膲毫 N為？為？解：物體受力如圖解：物體受力如圖: :細(xì)線對球的拉力細(xì)線對球的拉力F F和墻對球的和墻對球的支持力支持力N N的合力的合力F F合合 ，結(jié)合，結(jié)合相互作用力相互作用力的關(guān)系可得：的關(guān)系可得：r1sin =2r2合0FG2 3GF = F =3cos3032合3N= N = F tan =G32021/3/95例例2 2、在水平地面上有一質(zhì)量為、在

4、水平地面上有一質(zhì)量為11kg11kg的物體，它受的物體，它受到與水平方向成到與水平方向成37370 0角斜向上的角斜向上的50N50N的拉力作用，的拉力作用，在水平方向做勻速直線運(yùn)動，在水平方向做勻速直線運(yùn)動，g=10m/sg=10m/s2 2，求物體，求物體與地面間的動摩擦因數(shù)（與地面間的動摩擦因數(shù)（sin37sin370 0=0.6,cos37=0.6,cos370 0=0.8=0.8）2021/3/96 (2)：N + Fsin37 -mg = 0 沿沿y y軸軸方方向向(1)Fcos37 - f = 0 沿沿x x軸軸方方向向： (3)：f = N 又又因因?yàn)闉?1fFcos37=Nm

5、g -Fsin3750 0.8= 0.510 -50 0.62021/3/97小結(jié)：小結(jié)： 解這種題型首先對動態(tài)平衡的物體受力分析，確解這種題型首先對動態(tài)平衡的物體受力分析，確定三個力的特點(diǎn)；找出不變力，則另兩個變力的合力定三個力的特點(diǎn)；找出不變力，則另兩個變力的合力就與該不變力構(gòu)成一對平衡力，用力的合成或分解法、就與該不變力構(gòu)成一對平衡力，用力的合成或分解法、圖解法或力的矢量三角形與幾何三角形相似法等求解。圖解法或力的矢量三角形與幾何三角形相似法等求解。求解共點(diǎn)力體用下平衡問題的解題一般步驟：求解共點(diǎn)力體用下平衡問題的解題一般步驟： 1)1)確定研究對象確定研究對象( (物體或結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)不計(jì)

6、重力物體或結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)不計(jì)重力) )； 2)2)對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫受力受力示意圖；示意圖； 3)3)分析判斷研究對象是否處于平衡狀態(tài)；分析判斷研究對象是否處于平衡狀態(tài)； 4)4)根據(jù)物體的受力和已知條件，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條根據(jù)物體的受力和已知條件，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條 件，選用適當(dāng)方法計(jì)算求解。件，選用適當(dāng)方法計(jì)算求解。2021/3/98鞏固練習(xí)A A2021/3/99三、物體受力分析的方法三、物體受力分析的方法隔離法：隔離法： 把某物體從眾多的物體中隔離出來，作為把某物體從眾多的物體中隔離出來，作為研究對象。分析時，只分析周圍物體對它的作研究對象。分析時，只分析

7、周圍物體對它的作用力，而不分析它對周圍物體的作用力。用力，而不分析它對周圍物體的作用力。整體法：整體法： 把幾個把幾個沒有相對加速度沒有相對加速度的物體看作一個物體的物體看作一個物體去作研究對象去作研究對象(方法同隔離法一樣方法同隔離法一樣)。如：物體間相如：物體間相對靜止，都做勻速直線運(yùn)動（速度不同），一個對靜止，都做勻速直線運(yùn)動（速度不同），一個靜止一個勻速直線運(yùn)動，以相同加速度變速直線靜止一個勻速直線運(yùn)動，以相同加速度變速直線運(yùn)動（第三章內(nèi)容）等。運(yùn)動（第三章內(nèi)容）等。2021/3/910受力分析的注意事項(xiàng)受力分析的注意事項(xiàng)1、物體所受的力都有其施力物體，否則該力不、物體所受的力都有其施

8、力物體，否則該力不存在；存在；2、受力分析時，只考慮根據(jù)、受力分析時，只考慮根據(jù)性質(zhì)性質(zhì)命名的力；命名的力；3、對于摩擦力應(yīng)充分考慮物體與接觸面是否有、對于摩擦力應(yīng)充分考慮物體與接觸面是否有相對運(yùn)動和相對運(yùn)動趨勢；相對運(yùn)動和相對運(yùn)動趨勢；4、根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)去檢查物體的受力情況。、根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)去檢查物體的受力情況。2021/3/911練習(xí)題：練習(xí)題：1、如下圖所示，、如下圖所示，A、B兩物體保持相對靜止，兩物體保持相對靜止，且一直在水平地面向右作勻速運(yùn)動，試分析且一直在水平地面向右作勻速運(yùn)動，試分析A、B的受力。的受力。2021/3/9122 2、畫出下列情況，在地面上、畫出下列情況，

9、在地面上A A、B B、C C三物體的受三物體的受力示意圖。力示意圖。（1 1）A A、B B、C C保持相對靜止。保持相對靜止。（2 2）在）在B B物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C仍保持相對靜止。仍保持相對靜止。（3 3）在）在A A物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C一起向右作勻速運(yùn)動。一起向右作勻速運(yùn)動。2021/3/913什么是動態(tài)平衡？ 物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中外力在發(fā)生變化，但外力在發(fā)生變化，但合力始終為零合力始終為零。 變化的外力一般是變化的外力一般是被動力被動力（微變彈力、

10、靜（微變彈力、靜摩擦力）。摩擦力）。 解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：在變化中找在變化中找到不變到不變。動態(tài)平衡動態(tài)平衡2021/3/914解決動態(tài)平衡的步驟: 正確分析物體動態(tài)平衡問題，可分三步進(jìn)行：正確分析物體動態(tài)平衡問題，可分三步進(jìn)行： 1、對物體的初狀態(tài)進(jìn)行受力分析。、對物體的初狀態(tài)進(jìn)行受力分析。 2、在變化過程中，找出不變的物理量。、在變化過程中，找出不變的物理量。 3、應(yīng)用平行四邊形法則（三角形法則）進(jìn)、應(yīng)用平行四邊形法則（三角形法則）進(jìn)行判斷。行判斷。 2021/3/915解決動態(tài)平衡的方法 物理方法：三力平衡問題用合成法，多力物理方法：三力平衡問題用合成法，

11、多力平衡用分解法（一般采用正交分解法）。平衡用分解法（一般采用正交分解法）。 數(shù)學(xué)方法：三力平衡用圖解法，多力平衡數(shù)學(xué)方法：三力平衡用圖解法，多力平衡用公式法（計(jì)算法）。用公式法（計(jì)算法）。2021/3/916例例1、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引小船，若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的小船，若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的過程中，繩的拉力和船受到的浮力如何變化？過程中，繩的拉力和船受到的浮力如何變化？2021/3/917點(diǎn)評：多力平衡，正交分解用計(jì)算法進(jìn)行分析。點(diǎn)評：多力平衡，正交分解用計(jì)算法進(jìn)行分析。拉力拉力T T變大變大, ,浮力浮力

12、F F變小。變小。2021/3/918例例2、如圖所示，一個重為、如圖所示，一個重為G的球放在光滑斜面上，的球放在光滑斜面上，斜面傾角為斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板，在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，今使板與斜面夾角擋住，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，今使板與斜面夾角緩慢緩慢增大，問：在此過程中，球?qū)醢?、斜面的壓力如增大，問：在此過程中，球?qū)醢?、斜面的壓力如何變化？何變化?2021/3/919 F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN

13、2N22021/3/920點(diǎn)評：合力的大小、方向不變，一個分力的方向點(diǎn)評：合力的大小、方向不變，一個分力的方向不變，則當(dāng)不變，則當(dāng)兩分力垂直時兩分力垂直時，另一分力有最小值。另一分力有最小值。這是用三角形法則求物體的動態(tài)平衡。這是用三角形法則求物體的動態(tài)平衡。 由力作用的由力作用的相互性可得：相互性可得：對擋板壓力對擋板壓力先減小后增先減小后增大大,對斜面的對斜面的壓力始終減壓力始終減小。小。2021/3/921例例3 3、光滑的半球固定在水平地面上，球心正上方、光滑的半球固定在水平地面上，球心正上方有一滑輪，輕繩的一端系一小球靠在半球上，另一有一滑輪，輕繩的一端系一小球靠在半球上，另一端繞過

14、定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖3 3所所示，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面上移過程中，示，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面上移過程中，半球?qū)π∏虻闹С至Π肭驅(qū)π∏虻闹С至 N和繩對小球的拉力和繩對小球的拉力T T的大小變的大小變化情況如何？化情況如何？2021/3/922F FN NF F拉拉2021/3/923點(diǎn)評：合力大小方向不變，力的矢量三角形與點(diǎn)評：合力大小方向不變，力的矢量三角形與幾何三角形相似。幾何三角形相似。T T變小變小,N,N保持不變。保持不變。2021/3/924思考題：思考題：如圖所示中如圖所示中OA為彈性輕繩，其一端固定為彈性輕繩，其一端固定于天花板上的于天花板上的O點(diǎn)，另一端與水平地面上的滑塊點(diǎn)，另一端與水平地面上的滑塊A相連相連B為緊挨繩的一光滑水平小釘，它到天花板為緊挨繩的一光滑水平小釘，它到天花板的距離的距離BO等于彈性繩的自然長度?，F(xiàn)用一水平力等于彈性繩的自然長度?，F(xiàn)用一水平力F作用于作用于A，使之向右緩慢地做直線運(yùn)動，試分析在，使之向右緩慢地做直線運(yùn)動，試分析在運(yùn)動過程中地面對