2019-2020年新教材高中物理第5章习题课2平衡条件的应用教案鲁科版必修1.pdf
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1、第 - 1 - 页 共 9 页 习题课 2 平衡条件的应用习题课 2 平衡条件的应用 学习目标 1通过实例巩固处理静态平衡的常用方法 2.通过解析法和图解法,掌 握如何分析动态平衡问题 3.掌握解决临界问题和极值问题的方法 静态平衡 1静态平衡的定义 静态平衡是指物体在共点力的作用下保持静止状态时的平衡 2静态平衡的理解 (1)运动学特征:处于静态平衡的物体速度为零 (2)平衡条件:处于静态平衡的物体所受的合力为零 (3)实例:日常生活中,三角形支架以其优越的平衡稳定性被广泛采用如:大型展览馆、 体育馆屋顶的钢架结构,马路边的路灯支架,建筑工地的塔吊支架等静态平衡装置大多采用 三角形结构 【例
2、 1】 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在A点,如图所示,足球的质量为m,网兜 的质量不计,足球与墙壁的接触点为B,悬绳与墙壁的夹角为,求悬绳对球的拉力和墙壁 对球的支持力 思路点拨:球处于静止状态,所受合外力为零 选取球为研究对象可采用合成法、分解法、正交分解法求解 解析 方法一:用合成法 取足球和网兜作为研究对象,它们受重力Gmg、墙壁的支持力N和悬绳的拉力T三个共 点力作用而平衡 由共点力平衡的条件可知,N和T的合力F与G大小相等、 方向相反, 即FG, 作平行四边形如图所示由三角形知识得:NFtan mgtan ,T. F cos mg cos 方法二:用分解法 第 - 2 - 页 共
3、9 页 取足球和网兜作为研究对象, 其受重力Gmg、 墙壁的支持力N、 悬绳的拉力T, 如图所示, 将重力分解为F1和F2由共点力平衡条件可知,N与F1的合力必为零,T与F2的合力 也必为零, 所以NF1mgtan ,TF2. mg cos 方法三:用正交分解法求解 取足球和网兜作为研究对象, 受三个力作用, 重力Gmg、 墙壁的支持力N、 悬绳的拉力T, 如图所示,取水平方向为x轴,竖直方向为y轴,将T分别沿x轴和y轴方向进行分解由 平衡条件可 知,在x轴和y轴方向上的合力Fx合和Fy合应分别等于零,即 Fx合NTsin 0 Fy合Tcos G0 由式解得:T G cos mg cos 代入
4、式得:NTsin mgtan . 答案 mgtan mg cos 解决静态平衡问题的方法及步骤 (1)处理平衡问题,常用的方法有合成法、分解法、相似三角形法、正交分解法等 (2)应用平衡条件解题的步骤 明确研究对象(物体、质点或绳的结点等); 对研究对象进行受力分析; 建立合适的坐标系,应用共点力的平衡条件,选择恰当的方法列出平衡方程; 求解方程,并讨论结果 1如图所示,质量为m的物块在水平推力作用下,静止在倾角为的光滑斜面上,则 第 - 3 - 页 共 9 页 物块对斜面的压力为( ) Amgcos Bmgsin C D mg cos mg sin C 分析物块受力,建立如图所示的直角坐标系
5、物块静止,则y轴方向上有NyNcos mg,则N.故 C 正确 mg cos 2如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机三脚架的三根轻质 支架等长,与竖直方向均成 30角,则每根支架中承受的压力大小为( ) Amg Bmg Cmg D.mg 1 3 2 3 3 6 2 3 9 D 对物体进行受力分析, 竖直方向受力平衡, 3Fcos 30mg, 故F mg 3cos 30 2 3 3 mgmg.所以支架承受的压力FFmg.故选项 D 正确 2 3 9 2 3 9 动态平衡 1动态平衡的定义 动态平衡是指物体在共点力的作用下保持匀速直线运动状态,或者通过控制某些物理量, 使物体的
6、运动状态缓慢地发生变化,而这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态 2平衡条件 物体所受共点力的合力为零 3解题思路 把“动”化为“静” ,从“静”中求“动” 【例 2】 如图所示, 把球夹在竖直墙AC和木板BC之间, 不计摩擦, 球对墙的压力为N1, 第 - 4 - 页 共 9 页 球对木板的压力为N2.在将木板BC逐渐放至水平的过程中,下列说法正确的是( ) AN1和N2都增大 BN1和N2都减小 CN1增大,N2减小 DN1减小,N2增大 思路点拨:选取球为研究对象 对球进行受力分析,作出受力的矢量三角形 根据有向线段的长度变化判断力的变化 B 球受到重力G、墙AC对球的弹力N1和板BC
7、对球的支持力N2,如图甲所示 甲 乙 在将板BC逐渐放至水平的过程中,球始终处于平衡状态,G、N1、N2经过平衡可构成 一系列封闭的矢量三角形,如图乙所示,由图乙可以看出,N1、N2都逐渐减小由力的相 互作用可知,N1N1,N2N2,所以N1、N2都逐渐减小故选项 B 正确 动态平衡及其分析方法 (1)物体的动态平衡是指物体在运动中的平衡,通过控制某一物理量,使物体的状态发生 缓慢变化,在此过程中,物体始终处于一系列的动态平衡状态 (2)动态平衡问题的两种分析方法 解析法:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出因变量与自变量 的一般函数式,然后根据自变量的变化确定因变量的变化 图
8、解法:对研究对象进行受力分析,再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状 态下的力的矢量图(画在同一个图中),然后根据有向线段(表示力)的长度变化判断各个力的 变化情况 第 - 5 - 页 共 9 页 3如图所示,人向右运动的过程中,物体A缓慢地上升若人对地面的压力为F、人受 到的摩擦力为f、人拉绳的力为T,则( ) AF、f、T均增大 BF、f增大,T不变 CF、f、T均减小 DF增大,f减小,T不变 B 设人和物体A的质量分别为m、mA.物体A缓慢上升,即物体A在任何位置都可以认为是 处于静止状态,故绳的张力为mAg,人拉绳的力T与绳中张力大小相等,故人拉绳的力TmAg 不变对人进行受力分
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