共點力平衡專題-完整版課件

共點力的平衡一、平衡狀態(tài)一個物體在共點力作用力下，如果保持靜止或者做勻速直線運動，我們就說這個物體處于平衡狀態(tài)。NGFfNG靜止在桌面上的木塊勻速行駛的汽車靜止與速度v＝0是一回事嗎？思考豎直向上拋出一個物體，當物體到達最高點時，速度為0,合外力為0嗎？G1、二力平衡條件：兩個力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。FNGGF2、三力平衡條件：任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。GF1F2FGF1F2GF例：如圖所示，斜面上的物體保持靜止狀態(tài)，下列結(jié)論正確的是 A、物體所受的重力與彈力的合力方向垂直斜面向上B、物體所受的彈力與摩擦力的合力方向豎直向上C、物體所受重力、彈力、摩擦力的合力方向沿斜面向下D、物體所受重力、彈力、摩擦力中任兩個力的合力必與第三個力大小相等、方向相反FNFfGBD如圖所示，物體在五個共點力的作用下保持靜止，如果撤去力,而保持其余四個力不變，請說出這四個力的合力的大小和方向。3多力平衡條件：物體受到幾個共點力的作用而平衡時，其中的任意一個力必定與余下的其他力的合力等大、反向、共線。二、共點力作用下物體平衡的特點合外力為零即：F合=0ABOθFAFBGFA=F1=GsinθFB=F2=GcosθFA=GsinθFB=Gcosθ沿OA方向：F1－FA=Gsinθ－FA＝0沿OB方向：F2－FB=Gcosθ－FB＝0F1F2θθ三、求解平衡的方法1合成法和分解法（一般用于3個力的情況）例如圖所示,在斜面上,放一重力為G的光滑小球,球被擋板擋住不下滑,求：斜面和擋板對球的彈力大小。GF1F2Fθ變式1如圖所示,在斜面上,放一重力為G的光滑小球,球被擋板擋住不下滑,求：斜面和擋板對球的彈力大小。變式2重力為G的物體用如圖所示的OA、OB、OC三根細繩懸掛處于靜止狀態(tài),已知細繩OA處于水平,OB與豎直方向成60°角,求細繩OA、OB張力的大小。C600ABOOF1F2F3F解：對物體受力分析,對繩子O點受力分析F1=GF2=F/cos600=2G

F3=Ftan600ABCθmF1F2xyFACFBCFT=mg水平方向：F1－FBC=mgcosθ－FBC＝0豎直方向：F2－mg=FACsinθ－mg＝02正交分解法（三個力以上）例3、在水平地面上有一質(zhì)量為10g的物體，它受到與水平方向成370角斜向上的30N的拉力作用靜止，g=10m/s2，求地面對物體的支持力和摩擦力。（sin370=06,cos370=08）正交分解法解題步驟：①確定研究對象；②對研究對象進行受力分析，畫好受力圖并判斷物體是否處于平衡狀態(tài)；③建立直角坐標系（原則是盡量減少力的分解）；④根據(jù)平衡條件列平衡方程⑤解方程組，必要時驗證結(jié)論。正交分解法是力學解題中應用最普遍的方法，應注意學習。如圖所示，有一質(zhì)量為m、橫截面為直角三角形的物塊ABC，∠ABC＝α，AB邊靠在豎直墻面上，F(xiàn)是垂直于斜面BC的推力．若物塊靜止不動，則摩擦力的大小為A．mgB．FsinαC．mg＋FsinαD．不知摩擦因數(shù)，故無法確定

C練一練：一質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為θ的斜面上?，F(xiàn)對物塊施加一個豎直向下的恒力F，如圖所示，則物塊（ ）A．仍處于靜止狀態(tài)B．沿斜面加速下滑C．受到的摩擦力不變D．受到的合外力增大解析：由于質(zhì)量為m的物塊恰好靜止在傾角為θ的斜面上，說明斜面對物塊的作用力與物塊的重力平衡．對物塊施加一個豎直向下的恒力F，使得合力仍然為零，故物塊仍處于靜止狀態(tài)，A正確，B、D錯。摩擦力由mgsinθ增大到F＋mgsinθC錯。A練一練：課堂小結(jié)一、平衡態(tài)：靜止或勻速直線運動狀態(tài)二、共點力平衡條件：F合=0三、平衡問題的解決方法：合成法、分解法和正交分解法θ如圖所示，一物體質(zhì)量為m，被一輕繩懸掛并固定在豎直墻面上，現(xiàn)逐漸縮短繩子長度，問：1繩對物體的拉力如何變化？2墻面對物體的支持力如何變化？共點力的作用下動態(tài)平衡常見問題θ如圖所示，一物體質(zhì)量為m，在光滑斜面上被一檔板檔住，現(xiàn)將檔板逐漸放平，物體緩慢下滑，問：1斜面對物體的支持力如何變化？2檔板對物體的支持力如何變化？共點力的作用下動態(tài)平衡常見問題如圖所示，細繩AO、BO等長，A點固定不動，在手持B點沿圓弧向C點緩慢運動過程中，繩BO的張力將（）A．不斷變大B．不斷變小C．先變大再變小D．先變小再變大D解析：選O點為研究對象，O點受三力作用而平衡。此三力構(gòu)成一個封閉的動態(tài)三角形，如圖所示。很容易看出，當FB與FA垂直時，即αβ＝90°時，F(xiàn)B取最小值。因此，選項D正確。共點力的作用下動態(tài)平衡常見問題如圖所示，一物體質(zhì)量為m，與斜板間的滑動摩擦因數(shù)為μ，斜板與地面夾角為θ，現(xiàn)將斜板抬高，物體扔保持靜止，問：1斜面對物體的支持力和摩擦力如何變化？2當角度多大時，物體剛好開始下滑？yxGFN=mgcosθFf=mgsinθ對物體受力分析如圖所示：由正交分解法可知，此時FN=mgcosθFf=mgsinθ當斜面不斷抬高，斜面傾角θ變大，F(xiàn)N、Ff的函數(shù)解析式未變，由三角函數(shù)的單調(diào)性可知，F(xiàn)N減小，F(xiàn)f增大，當Ff=μFN時，物塊剛好開始下滑。GyGx國家大劇院外部呈橢球型．假設國家大劇院的屋頂為半球形，一保潔人員為執(zhí)行保潔任務，必須在半球形屋頂上向上緩慢爬行他在向上爬的過程中（ ）A．屋頂對他的摩擦力不變B．屋頂對他的摩擦力變大C．屋頂對他的支持力不變D．屋頂對他的支持力變大D解析：緩慢爬行可以看成任意位置都處于平衡狀態(tài)．對保潔員進行受力分析并建立平衡方程：摩擦力f＝mgsinθ，支持力N＝mgcosθ，向上爬時θ減小，所以f減小、N增大。光滑半球面上的小球被一通過定滑輪的力F由底端緩拉到頂端的過程中，試分析繩的拉力F及半球面對小球的支持力FN的變化情況OARLBβαC動態(tài)平衡中，合力不變兩個分力的大小和方向均發(fā)生變化此類情景可選用三角形相似法F1與F2的方向均變化，此時力的平行四邊形的形狀變化規(guī)律不直觀，力隨角度變化的關(guān)系也難建立

共點力的作用下動態(tài)平衡常見問題如圖所示，AC是上端帶定滑輪的固定豎直桿，質(zhì)量不計的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在C點，另一端B懸掛一重為G的物體，且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪A，用力F拉繩，開始時∠BCA＞90°，現(xiàn)使∠BCA緩慢變小，直到桿BC接近豎直桿AC此過程中，輕桿B端所受的力A．大小不變 B．逐漸增大C．逐漸減小 D．先減小后增大

A共點力的作用下系統(tǒng)平衡整體法與隔離法是分析系統(tǒng)平衡或動態(tài)平衡問題的常用方法。分析系統(tǒng)外力時，優(yōu)先考慮整體法，分析系統(tǒng)內(nèi)力時，優(yōu)先考慮隔離法，有時即使分析系統(tǒng)外力，也必須采用隔離法先分析某些物理量及其變化。兩球a、b質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da和dbda>db。將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為dda<d<da＋db的平底圓筒內(nèi)，如圖所示。設a、b兩球靜止時對圓筒側(cè)面的壓力大小分別為f1和f2，筒底所受的壓力大小為F。已知重力加速度大小為g，若所有接觸都是光滑的，則（ ）AA．F＝ma＋mbg，f1＝f2C．mag<F<ma＋mbg，f1＝f2B．F＝ma＋mbg，f1≠f2D．mag<F<ma＋mbg，f1≠f2如圖所示，物體A、B、C疊放在水平桌面上，水平力F作用于C物體，使A、B、C以共同速度向右勻速運動，且三者相對靜止，那么關(guān)于摩擦力的說法，正確的是（ ）A．C不受摩擦力作用B．B不受摩擦力作用C．A受摩擦力的合力為零D．以A、B、C為整體，整體受到的摩擦力為零BC如圖所示，位于水平桌面上的物塊，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計，若用一水平向右的力F拉gB、3μmgC、2μmgD、μmg解析：選整體為研究對象，有F=2T2μmg,選Q為研究對象，有T=μmg，因此有F=4μmg。因此選項A正確。FQPA如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運動m1在地面上，m2在空中，力F與水平方向成θ角．則關(guān)于m1所受支持力FN和摩擦力f的大小正確的是 A．FN＝m1g＋m2g－FsinθB．FN＝m1g＋m2g－FcosθC．f＝FcosθD．f＝FsinθAC將質(zhì)量為m1、m2的兩個物體看做整體，受力分析如根據(jù)平衡條件得f＝Fcosθ，F(xiàn)N＋Fsinθ＝m1＋m2g，則FN＝m1＋m2g－Fsinθ。用輕質(zhì)細線把兩個質(zhì)量未知小球懸掛起來，如圖。今對小球a持續(xù)施加一個向左偏下30o的恒力，