共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用課件

1、4．3　共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用,1．平衡狀態(tài)：物體處于______和______________，我們說物體處于平衡狀態(tài)．2．在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)的物體所受的合外力______，即：__________.3．三力平衡的條件：任意兩個力的合力與第三個力大小______，方向______，作用在___________．4．多力平衡條件：物體受到幾個共點(diǎn)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______

2、．,5．解共點(diǎn)力平衡問題的基本思路(1)對研究對象進(jìn)行受力分析，作出受力圖．(2)物體在三個力作用下處于平衡狀態(tài)時，常用的解題方法有：力的分解法、力的合成法．(3)共面的非平行的三個力平衡時：其中任意兩個力的合力必與第三個力等值反向，且三個力的作用線必交于一點(diǎn)．(4)物體在三個或三個以上力作用下處于平衡狀態(tài)時，通常應(yīng)用正交分解法．,一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡● 要點(diǎn)梳理物體的平衡狀態(tài)一個物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持靜止或勻

3、速直線運(yùn)動狀態(tài)，則這個物體就處于平衡狀態(tài)．如光滑水平面上勻速直線滑動的物塊；沿斜面勻速直線下滑的木箱；天花板上懸掛的吊燈等，這些物體都處于平衡狀態(tài)．,物體處于平衡狀態(tài)時分為兩類：一類是共點(diǎn)力作用下物體的平衡；另一類是有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡．在這一節(jié)我們只研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡．共點(diǎn)力作用下物體的平衡又分為兩種情形，即靜平衡(物體靜止)和動平衡(物體做勻速直線運(yùn)動)．,● 疑點(diǎn)辨析對靜止的理解：靜止與速度v＝0不是一回事．物體保持

4、靜止?fàn)顟B(tài)，說明v＝0，a＝0，兩者必須同時成立．若僅是v＝0，a≠0，如上拋到最高點(diǎn)的物體，此時物體并不能保持靜止，上拋到最高點(diǎn)的物體并非處于平衡狀態(tài)．所以平衡狀態(tài)是指加速度為零的狀態(tài)，而不是速度為零的狀態(tài)．,二、共點(diǎn)力作用下的平衡條件● 要點(diǎn)梳理共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的力學(xué)特點(diǎn)是所受合外力F合＝0.例如，圖甲中，放在水平地面上的物體保持靜止，則此物體所受的重力和支持力是一對平衡力，其合力為零．,甲　　　　　　　　　乙,又如

5、圖乙中，若物體沿斜面勻速下滑，則f與N的合力必與重力G等大、反向，故仍有F合＝0.,● 重點(diǎn)解讀(1)若物體在兩個力同時作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，其合力為零，這就是初中學(xué)過的二力平衡．(2)若物體在三個非平行力同時作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個力必定共面共點(diǎn)(三力匯交原理)，合力為零，稱為三個共點(diǎn)力的平衡，其中任意兩個力的合力必定與第三個力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．,(3)物

6、體在n個非平行力同時作用下處于平衡狀態(tài)時，n個力必定共點(diǎn)，合力為零，稱為n個共點(diǎn)力的平衡，其中任意(n－1)個力的合力必定與第n個力等值反向，作用在同一直線上．由牛頓第二定律知道，作用于物體上力的平衡是物體處于平衡狀態(tài)的原因，物體處于平衡狀態(tài)是力的平衡的結(jié)果．,三、共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用● 重點(diǎn)解讀現(xiàn)實(shí)生活中，物體在力的作用下處于平衡的情況隨處可見，站著的人在重力和地面支持力的作用下，處于靜止的平衡狀態(tài)，這叫做靜態(tài)平衡；跳傘運(yùn)動員在

7、降落過程中，當(dāng)其勻速降落時，他所受的重力與降落傘的拉力及空氣阻力相平衡，這叫做動態(tài)平衡．,有時，物體就整體而言并不處于平衡狀態(tài)，但它可以在某一方向上處于平衡狀態(tài)．如在海面上加速行駛的快艇，在水平方向上做變速運(yùn)動，可是它在豎直方向上只受重力和浮力這一對平衡力作用，因此它在豎直方向上處于平衡狀態(tài)．(1)在共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)，則物體所受合力為零，因此物體在任一方向上的合力都為零．(2)如果物體只是在某一方向上處于平衡狀態(tài)，則物體

8、在該方向上合力為零，因此可以在該方向上應(yīng)用平衡條件列方程求解．,【解析】　在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)的物體，必然同時具備兩個特點(diǎn)：從運(yùn)動狀態(tài)來說，物體保持靜止或勻速運(yùn)動，加速度為零；從受力情況來說，合力為零．顯然，靜止在粗糙斜面上的物體和勻速行駛的汽車都處于平衡狀態(tài)，而沿光滑斜面由靜止加速下滑的物體，加速度不等于零，不處于平衡狀態(tài)，做自由落體運(yùn)動的物體在剛開始下落時，盡管速度v＝0.但加速度a＝g≠0，合力F＝G≠0，故也不處于平衡狀

9、態(tài)．【答案】　AC,【方法總結(jié)】　判斷物體是否處于平衡狀態(tài)的方法：(1)根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)(看運(yùn)動狀態(tài)是靜止，還是勻速運(yùn)動)(2)根據(jù)物體的受力情況(看合力是否為零)．,【解析】　因?yàn)橹匚锷仙阶罡唿c(diǎn)時速度為零，加速度是g，所以物體不處于平衡狀態(tài)，A是錯誤的；電梯中的人和電梯一起勻速運(yùn)動，所受合外力為零，所以B是正確的；彈簧上掛的重物在力F撤去后，產(chǎn)生向上的加速度，故C是錯誤的；物體處于平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征是加速度為零，故D是正確的

10、．【答案】　BD,【解析】　取足球作為研究對象，它共受到三個力作用，重力G＝mg，方向豎直向下；墻壁的支持力N，方向水平向右；懸繩的拉力T，方向沿繩的方向．這三個力一定是共點(diǎn)力，重力的作用點(diǎn)在球心O點(diǎn)，支持力N沿球的半徑方向．G和N的作用線必交于球心O點(diǎn)，則T的作用線必過O點(diǎn)．既然是三力平衡，可以根據(jù)任意兩力的合力與第三力等大、反向求解，可以根據(jù)力三角形求解，也可用正交分解法求解．,【答案】　mg/cos α　mgtan α,【方法

11、總結(jié)】　應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件解題的一般步驟：(1)確定研究對象：即在弄清題意的基礎(chǔ)上，明確以哪一個物體(或結(jié)點(diǎn))作為解題的研究對象．(2)分析研究對象的受力情況：全面分析研究對象的受力情況，找出作用在研究對象上的所有外力，并作出受力分析圖，如果物體與別的接觸物體間有相對運(yùn)動(或相對運(yùn)動趨勢)時，在圖上標(biāo)出相對運(yùn)動的方向，以判斷摩擦力的方向．,(3)判斷研究對象是否處于平衡狀態(tài)．(4)應(yīng)用共點(diǎn)力的平衡條件，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ衅胶夥匠?/p>

12、．(5)求解方程，并根據(jù)情況，對結(jié)果加以說明或必要的討論．,【答案】　D,據(jù)此可知作出幾組平行四邊形，反映出N1、N2的變化情況，如上圖所示．當(dāng)θ逐漸增大時，N2與豎直方向的夾角逐漸減小，N2→N′2→N″2；當(dāng)θ＝90°時，N2＝N＝G＝mg，所以N2逐漸減小，N1逐漸減小．【答案】　見解析,【方法總結(jié)】　動態(tài)平衡問題的分析方法：(1)解析法：對研究對象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)變參量與自變參量的一般

13、函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定應(yīng)變參量的變化．(2)圖解法：對研究對象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫在同一個圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個力的變化情況．圖解法適用條件：質(zhì)點(diǎn)在三個力作用下處于平衡狀態(tài)，其中一個力恒定，一個力的方向不變，第三個力的大小和方向都變化的情況．具體做法是：合成兩個變力，其合力與恒力等值反向．,【答案】　BD,【指點(diǎn)迷津】　學(xué)過幾種不同的解

14、題方法之后，在解題時，不要機(jī)械地套用某種解法，而是要認(rèn)真審讀題目，明確物理?xiàng)l件，靈活求解，解題時一定要養(yǎng)成作圖的好習(xí)慣．此題考查應(yīng)用物體平衡條件處理連接體的平衡問題，可以運(yùn)用整體法把a(bǔ)、b兩球以及a、b球之間的連線視為一個整體進(jìn)行研究，也可以分別單獨(dú)以a、b球?yàn)檠芯繉ο螅治銎涫芰Σ⑶蠼猓驗(yàn)橛谜w法解題可以無須考慮系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力，使解題更為簡便，故解題中可以首先考慮運(yùn)用整體法求解．,選取a、b兩球及它們之間的輕繩為研究對

15、象，其受力情況是：重力(m1＋m2)g、外力F1和F2以及a球上方懸繩的拉力T，由于F1、F2等值反向，互相平衡，懸線的拉力T必與兩球的重力(m1＋m2)g等值反向，即a球上方的懸線必在豎直方向上．故A選項(xiàng)正確．【答案】　A,平衡狀態(tài)下的臨界值和極值問題的求解方法某種物理現(xiàn)象變化為另一種物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)．物體平衡的臨界狀態(tài)是指物體所處的平衡狀態(tài)將要破壞而尚未被破壞的狀態(tài)．解答物體平衡的臨界問題時可用假設(shè)法．運(yùn)用假設(shè)法的

16、基本步驟是：①明確研究對象；②畫受力示意圖；③假設(shè)可發(fā)生的臨界現(xiàn)象；④列出滿足所發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程求解．,如圖所示，在A點(diǎn)有一物體(未畫出)，其質(zhì)量為2 kg，兩根輕繩AB和AC的一端系在豎直墻上，另一端系在物體上，在物體上另施加一個方向與水平線成θ＝60°角的拉力F，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍．(g取10 m/s2),1．如圖所示運(yùn)動圖象表明物體不處于平衡狀態(tài)的是(　　),【答案】　B,2．在機(jī)場和海港，常用

17、輸送帶運(yùn)送旅客和行李、貨物，如下圖所示，(a)為水平輸送帶，(b)為傾斜輸送帶，當(dāng)行李箱隨輸送帶一起勻速運(yùn)動時，下列幾種判斷中正確的是(　　),A．(a)、(b)兩種情形中的行李箱都受到兩個力作用B．(a)、(b)兩種情形中的行李箱都受到三個力作用C．情形(a)中的行李箱受到兩個力作用，情形(b)中的行李箱受到三個力作用D．情形(a)中的行李箱受到三個力作用，情形(b)中的行李箱受到四個力作用【答案】　C,【解析】　由于物體的重

18、力大于拉力，所以沒有拉動物體，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受合力為零．【答案】　D,【解析】　未撤去F1前，木塊靜止，說明木塊所受的靜摩擦力f靜＝F1－F2＝8 N，方向向左，即最大靜摩擦力fm≥8 N．當(dāng)撤去F1后，木塊在F2作用下有向左運(yùn)動的趨勢，地面給木塊的靜摩擦力方向變?yōu)橄蛴?，大小與F2相等，即f ′靜＝F2＝2 N．恰好在靜摩擦力的范圍之內(nèi)(0<F≤fm)，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．故正確選項(xiàng)為A.【答案】　A,5．如下圖所示，長為