2012高考总复习物理课件7共点力作用下物体的平衡.ppt
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1、课时7 共点力作用下物体的平衡,基础梳理 1共点力:作用于物体上同一点的力,或力的作用线相交于一点的力叫做共点力 2平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动状态叫做平衡状态物体的加速度和速度都为零的状态叫做静止状态物体的加速度为零,而速度不为零、且保持不变的状态是匀速直线运动状态,3共点力作用下物体平衡的运动学特征是加速度为零,动力学特征是合外力为零 4共点力作用下物体的平衡条件:物体受到的合力为零,疑难详析 共点力平衡的一些推论 1若物体只受二个力的作用而处于平衡,则两个力大小相等、方向相反、在同一直线上 2物体在三个力的作用下处于平衡状态: (1)一个物体如果在三个不平行的力作用下处于平衡状态
2、,则这三个力必定共点共面,简称为不平行必共点,合力为零 (2)任两个力的合力与第三个力的大小相等,方向相反 (3)三个非平行力的矢量图必组成一个封闭的矢量三角形,3物体在四个或四个以上的力作用下的平衡,根据平衡条件,一个物体受n个力平衡可看作是任意一个力和其余(n1)个力的合力应满足二力平衡条件,即任意一个力和其余(n1)个力的合力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,深化拓展 “静止”满足两个条件,加速度和速度都为零,缺一不可要注意“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别例如,竖直上抛的物体运动到最高点时,这一瞬时的速度为零,但这一状态不可能保持,因而上抛物体在最高点不能称为静止也就是说,保持静
3、止与速度为零不是一回事,基础梳理 解决物体的平衡问题遵循的基本规律则是共点力作用下物体的平衡条件:F合0. 疑难详析 求解平衡问题的一般解题步骤 1选取研究对象 根据题目要求,选取某物体(整体或局部)作为研究对象,在平衡问题中,研究对象常有三种情况:,(1)单个物体若是有关共点力平衡的问题,可以将物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上;否则各个力的作用点不能随便移动,应画在实际作用位置上 (2)多个物体(系统)在分析外力对系统的作用时,用整体法;在分析系统内各物体间的相互作用时,用隔离法,其关键是找物体之间的联系,相互作用力是它们相互联系的纽带 (3)几个物体的结点几根绳、绳和棒之间
4、的结点常常是平衡问题的研究对象,2分析研究对象的受力情况,并作出受力图 (1)确定物体受到哪些力的作用,不能添力,也不能漏力受力分析通常按重力、弹力、摩擦力等力的顺序来分析 (2)准确画出受力示意图,力的示意图关键是力的方向的确定,要培养准确画图的习惯 3选取研究方法合成法或分解法 在解题中采用合成法还是分解法应视问题而定,通常利用正交分解法求解平衡问题较为常见,4利用平衡条件建立方程并求解 利用合成法分析问题时,其平衡方程为:F合0. 利用分解法特别是正交分解法分析平衡问题时,其平衡方程为:Fx0,Fy0.,深化拓展 求解平衡问题的常用规律 1相似三角形法:通过力三角形与几何三角形相似求未知
5、力对解斜三角形的情况更显优越性 2矢量图解法:当物体所受的力变化时,根据物体的受力特点进行受力分析,画出平行四边形或三角形,注意明确各个力的变化量和不变量,结合数学规律对比分析,使动态问题静态化、抽象问题形象化,问题将变得易于分析处理,3拉密原理:三个共点力平衡时,每个力与另外两个力夹角的正弦之比均相等,这个结论叫拉密原理表达式为: F1/sinF2/sinF3/sin. 4三力汇交原理:物体在同一个平面内三个力作用下处于平衡状态时,若这三个力不平行,则这三个力必共点,这就是三力汇交原理 5矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成一个封闭的三
6、角形,即这三个力的合力必为零,由此求得未知力,题型一 隔离法和整体法的应用,图1 例1 有一个直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连,并在某一位置平衡,如图1所示,现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆与P环的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是 ( ),AFN不变,F变大 BFN不变,F变小 CFN变大,F变大 DFN变大,F变小 解析 法1:设PQ与OA的夹角为,则对P有mgFsinFN,对Q有Fsinmg,所以FN
7、2mg,F .正确选项为B. 法2:将P、Q两环看作一个整体,在竖直方向上两环只受重力和OA杆对P环的支持力FN,所以FN2mg,即FN不变以Q环为研究对象,绳的拉力的竖直分力等于Q环的重力,即Fsinmg,所以F越来越小 答案 B,题后反思:在解决物体之间的相互作用时,常常采用隔离法和整体法,若不涉及物体之间的作用可用整体法,若要求物体之间的相互作用,需要用隔离法.,图2 在粗糙水平面上有一个三角形木块ABC,在它的两个粗糙斜面上分别放两块质量为m1和m2的木块,m1m2,如图2所示,已知三角形木块和两物体都是静止的,则粗糙水平面对三角形木块 ( ),A有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右
8、B有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左 C有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确定,因为m1、m2、1、2的数值并未给出 D以上结论都不对,解析:因为三角形木块和两物体都是静止的,都是平衡状态,所以合外力必定为零 方法1:以三角形木块和两物体组成的系统为研究对象因为整体静止,所以整体受重力和地面支持力的作用,水平地面虽然粗糙,但并不提供摩擦力的作用本题答案是D. 方法2:隔离m1,以m1为研究对象进行受力分析 图3,如图3所示,m1静止在斜面上,受重力mg、斜面的支持力N和斜面的摩擦力f,三力平衡由平衡条件同样理解,斜面对m1的作用力大小为mg,方向竖直向上,根据牛顿第三定律,m1对斜面的作用力
9、方向竖直向下,没有使斜面体运动的趋势;同理可理解,m2对斜面体的作用力也是竖直向下,所以斜面体水平方向没有运动的趋势,不会受到地面的摩擦力 答案:D,题型二 共点力作用下的动态平衡问题 图4 例2 如图4所示,把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为FN1,球对板的压力为FN2,在将板BC逐渐放至水平的过程中,下列说法中,正确的是 ( ),AFN1和FN2都增大 BFN1和FN2都减小 CFN1增大,FN2减小 DFN1减小,FN2增大 解析 此为一动态平衡问题,受力情况虽有变化,但球始终 图5,处于平衡状态 对球受力分析如图5所示,受重力G、墙对球的支持力FN1和板对球的
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