（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5講 共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用課件.ppt

1、第5講共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用,共點(diǎn)力的平衡,教材研讀,突破一 解答平衡問(wèn)題的基本思路和常用方法,突破二 三個(gè)力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題分析,突破三 物體的平衡狀態(tài)中臨界、極值問(wèn)題的分析方法,重難突破,共點(diǎn)力的平衡,教材研讀,1.平衡狀態(tài) (1)靜止:物體的速度和加速度都等于零的狀態(tài)。 (2)勻速直線運(yùn)動(dòng):物體的加速度為零,速度不為零且保持不變的狀態(tài)。,2.共點(diǎn)力的平衡條件 F合=0或者,3.平衡條件的推論 (1)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),這兩個(gè)力必定大小相等,方向相反。 (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狀態(tài),其中任何一個(gè)力與其余兩個(gè)力的合力大小相等,方向相反,

2、并且這三個(gè)力的矢量可以形成一個(gè)封閉的矢量三角形。,1.判斷下列說(shuō)法正誤: (1)物體的速度為零即處于平衡狀態(tài)。() (2)物體處于平衡狀態(tài)時(shí),其加速度一定為零。() (3)物體受兩個(gè)力處于平衡狀態(tài),這兩個(gè)力必定等大反向。() (4)豎直上拋的小球到最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)。(),2.如圖所示,物體放在傾角為30的光滑斜面上,彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物體的拉力與斜面平行,物體在斜面上保持靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為10 N,物體所受重力為(C) A.10 NB.15 N C.20 ND.5 N,3.如圖所示,傾角為、質(zhì)量為m的直角三棱柱ABC置于粗糙水平地面上,三棱柱與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。施加一個(gè)垂直BC面的外

3、力F,三棱柱仍保持靜止,地面對(duì)三棱柱的摩擦力大小等于(B) A.mgB.F sin C.F cos D.(F cos +mg),突破一解答平衡問(wèn)題的基本思路和常用方法,重難突破,解決平衡問(wèn)題的四種常用方法,典例1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。下列關(guān)系正確的是(A) A.F=B.F=mg tan C.FN=D.FN=mg tan ,解析解法一:合成法 滑塊受力如圖甲,由平衡條件知=tan ,=sin F=,FN=。,方法技巧 處理靜態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法,1-1如圖所示,頂角為直角

4、、質(zhì)量為M的斜面體ABC放在粗糙的水平面上,A=30,斜面體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,現(xiàn)沿垂直于BC方向?qū)π泵骟w施加力F,斜面體仍保持靜止?fàn)顟B(tài),則關(guān)于斜面體受到地面對(duì)它的支持力和摩擦力的大小,正確的是(已知重力加速度為g)(C),解析分析斜面體的受力情況如圖 根據(jù)平衡條件得:FN=Mg+F sin 30=Mg+F,Ff=F cos 30=F,故選C。,1-2如圖所示,質(zhì)量為m的正方體和質(zhì)量為M的正方體放在兩豎直墻和水平面間,處于靜止?fàn)顟B(tài)。m和M的接觸面與豎直方向的夾角為,重力加速度為g,若不計(jì)一切摩擦,下列說(shuō)法正確的是(D) A.水平面對(duì)正方體M的彈力大小大于(M+m)g B.水平面對(duì)正方體M

5、的彈力大小為(M+m)g cos C.墻面對(duì)正方體m的彈力大小為mg tan D.墻面對(duì)正方體M的彈力大小為,解析由于兩墻面豎直,對(duì)M和m整體受力分析可知,水平面對(duì)M的彈力大小等于(M+m)g,A、B錯(cuò)誤;在水平方向,墻對(duì)M和m的彈力大小相等、方向相反,隔離物體m受力分析如圖所示,根據(jù)平行四邊形定則可得m受到的墻對(duì)它的彈力大小為,所以M受到墻面的彈力大小也為,C 錯(cuò)誤,D正確。,突破二三個(gè)力的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題分析,1.動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題 通過(guò)控制某些物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化,而在這個(gè)過(guò)程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài),在問(wèn)題的描述中常用“緩慢”等語(yǔ)言敘述。,2.分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的兩種方法,典

6、例2如圖所示,質(zhì)量為m的物體在細(xì)繩懸吊下處于平衡狀態(tài),現(xiàn)用手持繩OB的B端,使OB緩慢向上轉(zhuǎn)動(dòng),且始終保持結(jié)點(diǎn)O的位置不動(dòng),分析AO、BO 兩繩中的拉力如何變化。,2-1豎直放置的“”形支架上,一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)不計(jì)摩 擦的輕質(zhì)滑輪懸掛一重物G,現(xiàn)將輕繩的一端固定于支架上的A點(diǎn),另一端從B點(diǎn)(與A點(diǎn)等高)沿支架緩慢地向C點(diǎn)靠近, 則繩中拉力大小變化的情況是(C) A.變大B.變小 C.不變D.先變大后變小,解析因不計(jì)輕質(zhì)滑輪的摩擦力,故懸掛重物的左右兩段輕繩的拉力大小相等,由平衡條件可知,兩繩與豎直方向的夾角大小相等,設(shè)均為,則有2F cos =G。設(shè)左右兩段繩長(zhǎng)分別為l1、l2,兩豎直支

7、架之間的距離為d,則有l(wèi)1 sin +l2 sin =d,得: sin =,在懸點(diǎn)B豎直向上移至C點(diǎn)的過(guò) 程中,雖然l1、l2的大小均變化,但l1+l2不變,故不變,F不變,C正確。,2-2如圖所示,粗糙水平面上放有截面為圓周的柱狀物體A,A與墻面 之間放一光滑的圓柱形物體B,對(duì)A施加一個(gè)水平向左的力F,使A緩慢地向左移動(dòng)少許,在這一過(guò)程中(D) A.A受到的摩擦力增大B.A受到的合力減小 C.A對(duì)B的彈力增大D.墻壁對(duì)B的彈力減小,解析對(duì)B球受力分析,受到重力mg、A球?qū)球的彈力N和墻壁對(duì)B球的彈力N,如圖所示: 當(dāng)A球向左移動(dòng)后,A球?qū)球的支持力的方向不斷變化,根據(jù)平衡條件,并結(jié)合合成

8、法知:A球?qū)球的彈力和墻壁對(duì)B球的彈力N都在不斷減小,故C錯(cuò)誤,D正確;由于A緩慢地向左移動(dòng),A處于動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,A所受合力始終為零,A所受合力不變,故B錯(cuò)誤;對(duì)A和B整體受力分析,受到總重力G、地面支持力FN,推力F、墻壁的彈力N, 水平面對(duì)它的摩擦力f,如圖所示: 根據(jù)平衡條件有:F=N+f,FN=G,地面的支持力不變, 由于壁對(duì)B球的彈力N的不斷減小,f=F-N,由于不知F 如何變化,f可能減小,也可能增大,還可能不變,故A錯(cuò)誤;故選D。,突破三物體的平衡狀態(tài)中臨界、極值問(wèn)題的分析方法,1.極值問(wèn)題 (1)定義:平衡物體的極值問(wèn)題,一般指在力的變化過(guò)程中的最大值和最小值問(wèn)題。 (2)解

9、題方法:解決這類問(wèn)題的常用方法是解析法,即根據(jù)物體的平衡條件列出方程,在解方程時(shí),采用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值或者根據(jù)物理臨界條件 求極值。另外,圖解法也是常用的一種方法,即根據(jù)物體的平衡條件作,出力的矢量圖,畫出平行四邊形或者矢量三角形進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析,確定最大值或最小值。 2.臨界問(wèn)題 (1)定義:由某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象或由某種物理狀態(tài)變化為另一種物理狀態(tài)時(shí),發(fā)生轉(zhuǎn)折的狀態(tài)叫臨界狀態(tài),解題的關(guān)鍵是確定“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件。 (2)解題方法:解決這類問(wèn)題的基本方法是假設(shè)推理法,即先假設(shè)某種情況成立,然后根據(jù)平衡條件及有關(guān)知識(shí)進(jìn)行論證、求解。,典例3質(zhì)量為M的木楔傾角為,在水平面上

10、保持靜止,當(dāng)將一質(zhì)量為m的木塊放在木楔斜面上時(shí),它正好勻速下滑。如果用與木楔斜面成角的力F拉著木塊勻速上升,如圖所示(已知木楔在 整個(gè)過(guò)程中始終靜止)。 (1)當(dāng)=時(shí),拉力F有最小值,求此最小值; (2)求在(1)的情況下木楔對(duì)水平面的摩擦力是多少。,3-1如圖所示,三根長(zhǎng)度均為L(zhǎng)的輕繩分別連接于C、D兩點(diǎn),A、B兩端被懸掛在水平天花板上,相距2L。現(xiàn)在C點(diǎn)上懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的重物,為使CD繩保持水平,在D點(diǎn)上可施加力的最小值為(C) A.mgB.mgC.mgD.mg,解析由題圖可知,要使CD繩水平,各繩均應(yīng)繃緊,由幾何關(guān)系A(chǔ)C繩與水平方向的夾角為60;結(jié)點(diǎn)C受力平衡,受力分析如圖所示,則CD

11、繩的拉力FTD=mg tan 30=mg;D點(diǎn)受CD繩的拉力大小等于FTD,方向向左;要 使CD水平,D點(diǎn)受到的兩繩的拉力與外界施加的力的合力為零,則CD繩對(duì)D點(diǎn)的拉力可分解為沿BD繩方向的F1及另一 分力F2,由幾何關(guān)系可知,當(dāng)力F2與BD垂直時(shí),F2 最小,而F2的大小等于外界施加的力的大小,故最小力 F=FTD sin 60=mg。故選C。,3-2如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的物塊在與水平方向夾角為=37的推力F作用下靜止于墻壁上,物塊與墻之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,推力F應(yīng)滿足什么條件?(取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力),Fmax sin =f+mgf=Fmax sin -mg 又f=N 由

12、以上各式代入數(shù)據(jù)可以得出:Fmax=50 N。 當(dāng)力F較小時(shí),物塊有向下滑動(dòng)的趨勢(shì),摩擦力向上,所以當(dāng)物塊恰不下滑時(shí),力F有最小值(受力如圖2所示),由平衡條件可得出:N=Fmin cos Fmin sin +f-mg=0f=mg-Fmin sin 又f=N 由以上各式代入數(shù)據(jù)可以得出:Fmin=10 N 所以使物塊靜止于墻壁上推力F的取值范圍為:10 NF50 N。,3-3物塊A放在臺(tái)式測(cè)力計(jì)上,通過(guò)跨過(guò)定滑輪的輕繩與物塊B相連,B下端與一輕質(zhì)彈簧粘連,彈簧的下端與地面接觸(未拴接),整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),此時(shí)臺(tái)式測(cè)力計(jì)的示數(shù)為8.8 N;已知mA=2mB=1 kg,物塊A、B間的水平距離s=20 cm,傾斜繩與水平方向的夾角=37,物塊A與臺(tái)式測(cè)力計(jì)間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,A、B和滑輪視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)滑輪質(zhì)量和滑輪處摩擦,彈簧一直在彈性限度內(nèi),g取10 m/s2(已知 sin 37=0.6,cos 37=0.8)。,(1)求物塊A受到的摩擦力和繩對(duì)物塊A的拉力; (2)沿豎直方向調(diào)整滑輪的高度至某一