高考物理-物體的平衡總復(fù)習(xí)課件-新人教版

●自主學(xué)習(xí)共點(diǎn)力的平衡1．平衡狀態(tài)：物體處于

或

狀態(tài)，稱為平衡狀態(tài)．靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)2．共點(diǎn)力的平衡條件：

或者

3．平衡條件的推論(1)物體在多個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)，則其中的一個(gè)力與其余力的合力

．(2)物體在同一平面內(nèi)的三個(gè)

的力的作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力必為

．(3)物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于

時(shí)，表示這三個(gè)力的有向線段通過平移必構(gòu)成

．F合＝0等大反向不平行共點(diǎn)力平衡狀態(tài)封閉的三角形【特別提醒】(1)在一些定性判斷平衡狀態(tài)的問題中，采用共點(diǎn)力平衡的相關(guān)推論，可以使許多問題簡化．(2)物體速度為零時(shí)不一定處于平衡狀態(tài)．●深化拓展解平衡問題的基本步驟(1)選定研究對象，依據(jù)題意應(yīng)該用整體法還是隔離法更有利于解決問題應(yīng)視具體問題而定．(2)對研究對象進(jìn)行準(zhǔn)確的受力分析，找出哪些物體對要研究的物體有力的作用．(3)畫出受力示意圖，并將某些力進(jìn)行合成或分解，作出平行四邊形．(4)根據(jù)平衡條件：F合＝0，列出平衡方程進(jìn)行求解．●針對訓(xùn)練(2009·浙江理綜)如圖所示，質(zhì)量為m的等邊三棱柱靜止在水平放置的斜面上．已知三棱柱與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，斜面的傾角為30°，則斜面對三棱柱的支持力與摩擦力的大小分別為 ()解析：本題考查力的平衡，意在考查考生受力分析的能力和理解平衡的條件．等邊三棱柱靜止在斜面上，處于平衡狀態(tài)，故所受合力為零，由受力分析可知其受重力、彈力和靜摩擦力，畫出受力分析圖可知斜面對三棱柱的支持力FN＝mgcos30°＝

mg，摩擦力F1＝mgsin30°＝

mg，A正確．答案：A●規(guī)律方法處理平衡問題的基本方法1．力的平行四邊形定則物體受三個(gè)力作用而平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力必定跟第三個(gè)力等大反向．可利用力的平行四邊形定則，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識求解．2．力的三角形定則物體受同一平面內(nèi)三個(gè)互不平行的力作用處于平衡時(shí)，可以將這三個(gè)力的矢量首尾相接．構(gòu)成一個(gè)矢量三角形；即三個(gè)力矢量首尾相接，恰好構(gòu)成三角形，則這三個(gè)力的合力必為零，利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學(xué)知識可求得未知力．3．正交分解法將各力分解到x軸上和y軸上，運(yùn)用兩坐標(biāo)軸上的合力等于零的條件

，此方法多用于三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的物體的平衡．值得注意的是，對x、y軸選擇時(shí)，盡可能使較多的力落在x、y軸上，被分解的力盡可能是已知力，不宜分解待求力．【特別提醒】(1)當(dāng)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)任何一物體均處于平衡狀態(tài)，因此，對系統(tǒng)可列平衡方程，也可對任何一物體列平衡方程．(2)處于平衡狀態(tài)的物體或系統(tǒng)，任意一個(gè)方向的合外力為零，可在任意方向上列平衡方程．【例1】沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個(gè)足球掛在A點(diǎn)，如圖甲所示，足球的質(zhì)量為m，網(wǎng)兜的質(zhì)量不計(jì)，足球與墻壁的接觸點(diǎn)為B，懸繩與墻壁的夾角為α.求懸繩對球的拉力和墻壁對球的支持力．[分析]

本題是一道典型的三力平衡問題，可以用多種方法求解，關(guān)鍵是能進(jìn)行正確的受力分析．

[解析]

解法一用合成法取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，其受重力G＝mg、墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡．由共點(diǎn)力的平衡條件可知，F(xiàn)1和F2的合力F與G大小相等、方向相反，即F＝G，從圖乙中力的平行四邊形可求得：解法二用分解法取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，其受重力G、墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2三個(gè)共點(diǎn)力作用，如圖丙所示，將重力G分解為F1′和F2′.由共點(diǎn)力的平衡條件可知，F(xiàn)1與F1′的合力必為零，F(xiàn)2與F2′的合力也必為零，所以有：解法三用相似三角形求解取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，其受重力G、墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2三個(gè)共點(diǎn)力作用，如圖丁所示．設(shè)球心為O，由共點(diǎn)力的平衡條件可知，F(xiàn)1和G的合力F與F2大小相等、方向相反．由圖可知，三角形OFG與三角形AOB相似，所以有：解法四用正交分解法求解取足球和網(wǎng)兜作為研究對象，其受三個(gè)力的作用，即重力G、墻壁的支持力F1和懸繩的拉力F2，如圖戊所示以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸建立直角坐標(biāo)系xOy，將F2分別沿x軸和y軸方向進(jìn)行分解．由平衡條件可知，在x軸和y軸方向上的合力F合x和F合y應(yīng)分別等于零，即：[總結(jié)提升]

本題是課本上的一道例題，這里用了四種方法求解．一題多解是同學(xué)們在平時(shí)做題時(shí)應(yīng)多加訓(xùn)練的，只有在平時(shí)練習(xí)時(shí)熟悉各種方法，才能在考試中得心應(yīng)手．(2009·高考山東理綜)如圖所示，光滑半球形容器固定在水平面上，O為球心．一質(zhì)量為m的小滑塊，在水平力F的作用下靜止于P點(diǎn)．設(shè)滑塊所受支持力為FN，OP與水平方向的夾角為θ.下列關(guān)系正確的是 ()解析：本題主要考查受力分析和共點(diǎn)力平衡，意在考查考生受力分析和運(yùn)用數(shù)學(xué)知識處理物理問題的能力．物體受力情況如圖所示，由物體的平衡條件可得FNsinθ＝mg，F(xiàn)Ncosθ＝F，聯(lián)立解得FN＝mg/sinθ，F(xiàn)＝mg/tanθ，故只有A正確．答案：A●規(guī)律方法當(dāng)物理情景中涉及物體較多，就要考慮采用整體法和隔離法．物體必須從系統(tǒng)中隔離出來，獨(dú)立地進(jìn)行受力分析，列出方程．3．聯(lián)系：牛頓第三定律整體法和隔離法有時(shí)要交叉使用，但必須使用力的相互作用原理才能從整體法過渡到隔離法．【例2】如圖所示，輕繩一端系在質(zhì)量為m的物體A上，另一端系在一個(gè)套在粗糙豎直桿MN的圓環(huán)上．現(xiàn)用水平力F拉住繩子上一點(diǎn)O，使物體A從圖中實(shí)線位置緩慢下降到虛線位置，但圓環(huán)仍保持在原來的位置不動(dòng)．則在這一過程中，環(huán)對桿的摩擦力F1和環(huán)對桿的壓力F2的變化情況是 ()A．F1保持不變，F(xiàn)2逐漸增大B．F1逐漸增大，F(xiàn)2保持不變C．F1逐漸減小，F(xiàn)2保持不變D．F1保持不變，F(xiàn)2逐漸減小[解析]

把物體A和圓環(huán)看成一個(gè)整體，水平方向F2＝F，豎直方向F1＝GA＋G環(huán)，可見F1始終不變．隔離結(jié)點(diǎn)O分析，如圖所示，F(xiàn)＝GAtanα，由F2＝F得F2＝GAtanα，即F2隨繩與桿MN夾角的減小而減小，故D項(xiàng)正確．[答案]

D[總結(jié)提升]

解答本題時(shí)要注意兩個(gè)方面：(1)水平力F并不是恒力；(2)整體法與隔離法的靈活選取可給解題帶來方便．(2009·高考海南卷)兩剛性球a和b的質(zhì)量分別為ma和mb、直徑分別為da和db(da>db)．將a、b球依次放入一豎直放置、內(nèi)徑為d(da<d<da＋db)的平底圓筒內(nèi)，如圖所示．設(shè)a、b兩球靜止時(shí)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.若所有接觸面都是光滑的，則 ()A．F＝(ma＋mb)g，f1＝f2B．F＝(ma＋mb)g，f1≠f2C．mag<F<(ma＋mb)g，f1＝f2D．mag<F<(ma＋mb)g，f1≠f2解析：本題考查物體的受力分析和整體法的應(yīng)用，以a、b整體為研究對象，其重力方向豎直向下，而側(cè)壁產(chǎn)生的壓力水平，故不能增大對底部的擠壓，所以F＝(ma＋mb)g；水平方向，由于物體處于平衡，所以受力也是平衡的，因此力的大小是相等的，即f1＝f2，故正確答案為A.答案：A●規(guī)律方法1．臨界問題當(dāng)某物理量變化時(shí)，會引起其他幾個(gè)物理量的變化，從而使物體所處的平衡狀態(tài)“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”，在問題的描述中常用“剛好”、“剛能”、“恰好”等語言敘述．2．極值問題平衡物體的極值，一般指在力的變化過程中的最大值和最小值問題．【例3】如圖所示，半徑為R、重為G的均勻球靠豎直墻放置，左下方有厚為h的木塊，若不計(jì)摩擦，問至少用多大的水平推力F推木塊才能使球離開地面？[讀題]球剛好離開地面時(shí)，地面對球的支持力為零，且球和木塊組成的系統(tǒng)平衡．[畫圖]畫出球的受力圖，如圖所示．如圖所示，將質(zhì)量為m＝5kg的木板置于水平桌面上，其右端三分之一長度伸出桌面邊緣外，木板與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝