《2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第3節(jié)力的平衡 第4節(jié)平衡條件的應(yīng)用,教師備課參考,|核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)|,物理觀念 1.認(rèn)識(shí)平衡狀態(tài)及靜態(tài)平衡. 2.知道共點(diǎn)力的平衡條件,并能應(yīng)用其解決問(wèn)題. 3.了解平衡的種類和穩(wěn)度,知道影響穩(wěn)度的因素. 科學(xué)思維與科學(xué)探究 1.注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何把生產(chǎn)和生活中的具體情景轉(zhuǎn)換成物理模型,再應(yīng)用相關(guān)的物理規(guī)律來(lái)分析力的平衡問(wèn)題. 2.通過(guò)解析法和圖解法,掌握如何分析動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題. 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 通過(guò)力的平衡及平衡條件應(yīng)用的學(xué)習(xí),體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系.,|教學(xué)重難點(diǎn)|,教學(xué)重點(diǎn) 共點(diǎn)力的平衡條件. 教學(xué)難點(diǎn) 共點(diǎn)力作用下平衡條件的應(yīng)用.,感悟解題規(guī)律,探尋基本知識(shí),測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果,探尋基
2、本知識(shí)樹(shù)立物理觀念,知識(shí)點(diǎn)一,共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件,【情境導(dǎo)學(xué)】 一物體放在粗糙的水平面上,質(zhì)量m=5 kg,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.3,當(dāng)用水平力F作用在物體上時(shí),物體恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng),(g取10 N/kg)則 (1)勻速直線運(yùn)動(dòng)是平衡狀態(tài)嗎? (2)物體處于平衡狀態(tài)時(shí)受的合外力是多少? (3)此時(shí)力F應(yīng)為多少?,答案:(1)是. (2)合外力為零. (3)F=mg=0.3510 N=15 N.,【知識(shí)梳理】 1.平衡狀態(tài)與靜態(tài)平衡 (1)平衡狀態(tài):物體保持 或 的狀態(tài). (2)靜態(tài)平衡:物體在力的作用下處于 狀態(tài)的平衡. 2.平衡條件:合力為 ,表達(dá)式為F合=0
3、. 3.力的平衡:作用在物體上的幾個(gè)力的合力為 的情況. 【思考判斷】 1.若一個(gè)物體處于平衡狀態(tài),則此物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài).( ) 2.物體的速度等于零時(shí),物體一定處于平衡狀態(tài).( ) 3.物體所受合外力為零時(shí),就一定處于平衡狀態(tài).( ),靜止,勻速直線運(yùn)動(dòng),靜止,零,,,,零,知識(shí)點(diǎn)二,平衡的種類和穩(wěn)度,【情境導(dǎo)學(xué)】 如圖所示(甲)、(乙)、(丙)三個(gè)圓錐體分別屬于什么類型的平衡?當(dāng)它們偏離平衡位置時(shí)重心高度如何變化?,答案:(甲)屬于不穩(wěn)定平衡,(乙)屬于穩(wěn)定平衡,(丙)屬于隨遇平衡.偏離平衡位置時(shí)重心的變化情況:(甲)降低,(乙)升高,(丙)不變.,【知識(shí)梳理】 1.種類: 平衡、
4、 平衡、隨遇平衡. 2.穩(wěn)度:物體的穩(wěn)定程度,穩(wěn)度的大小由 的高低和 的大小兩個(gè)因素決定. 【思考判斷】 1.“伸臂橋”以增大支持面的形式增加了橋的穩(wěn)定性.( ) 2.不倒翁能處于平衡狀態(tài),而且不倒翁屬于穩(wěn)定平衡.( ),不穩(wěn)定,穩(wěn)定,重心,支持面,,,要點(diǎn)一,感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維,對(duì)平衡狀態(tài)及平衡條件的理解,1.對(duì)平衡狀態(tài)的理解 (1)靜態(tài)平衡是處于靜止?fàn)顟B(tài)的平衡,合力為零. (2)動(dòng)態(tài)平衡是勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的平衡,合力為零. 總之,平衡狀態(tài)是指加速度為零的狀態(tài). 2.對(duì)共點(diǎn)力作用下平衡條件的理解 (1)兩種表達(dá)式 F合=0 ,(2)由平衡條件得出的結(jié)論 物體受三個(gè)力作用平衡時(shí),其
5、中任意兩力的合力必與第三個(gè)力等大反向. 物體受三個(gè)以上的力作用平衡時(shí),其中任意一個(gè)力與其余幾個(gè)力的合力等大反向. 物體處于平衡狀態(tài)時(shí),沿任意方向物體所受的合力均為零.,,思路探究 (1)物體靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),還受力的作用嗎? 答案:受力的作用,只不過(guò)合外力為零. (2)當(dāng)物體的速度為零時(shí),物體一定處于平衡狀態(tài)嗎? 答案:不一定. (3)合外力為零時(shí),物體的速度一定為零嗎? 答案:不一定,因?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)時(shí),合外力為零.,【典例1】(2016黃山高一期末)下列說(shuō)法正確的是( ) A.物體速度為零時(shí),物體一定處于平衡狀態(tài) B.靜止的物體才能平衡,運(yùn)動(dòng)的物體不能平衡 C.加速度不為零時(shí),物體也可
6、能平衡 D.只要物體加速度為零,不管其運(yùn)動(dòng)還是靜止,都一定處于平衡狀態(tài),D,,解析:物體的速度為零時(shí),其加速度不一定為零,則不一定處于平衡狀態(tài),如豎直上拋的最高點(diǎn),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)也是平衡狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;加速度不為零時(shí),即合外力不為零,物體一定不平衡,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;平衡條件是合外力為零,與速度是否為零無(wú)關(guān),選項(xiàng)D正確.,誤區(qū)警示 靜止?fàn)顟B(tài)與平衡 (1)平衡狀態(tài)是指合外力為零,而不是指速度為零;靜止?fàn)顟B(tài)是指速度為零,且合外力為零. (2)速度為零可能是靜止?fàn)顟B(tài),也可能是物體做變速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)瞬時(shí)狀態(tài),若此狀態(tài)合外力不為零,則不是平衡狀態(tài).因此靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)
7、,但速度為零的物體不一定處于平衡狀態(tài).,(教師備用) 例1-1:(2016靜海高一檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是( ) A.相對(duì)另一個(gè)物體勻速運(yùn)動(dòng)的物體一定是動(dòng)態(tài)平衡 B.相對(duì)另一個(gè)物體靜止的物體一定是靜態(tài)平衡 C.不論是動(dòng)態(tài)平衡還是靜態(tài)平衡其合力一定為零 D.速度為零的物體一定是靜態(tài)平衡,,,解析:相對(duì)地面處于靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體才是平衡狀態(tài),所以選項(xiàng)A,B錯(cuò)誤;平衡狀態(tài)物體所受合力必為零,選項(xiàng)C正確;速度為零的物體可能加速度不為零,不一定是靜態(tài)平衡,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,C,針對(duì)訓(xùn)練1-1 (2016福州模擬)下列物體中,處于平衡狀態(tài)的是( ) A.正在加速駛離站臺(tái)的火車 B.正在做勻速直線飛行的
8、飛機(jī) C.正在減速滑行的汽車 D.正在轉(zhuǎn)彎的自行車,,解析:物體受到平衡力作用時(shí)能保持平衡狀態(tài),即靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),正在加速駛離站臺(tái)的火車、正在減速滑行的汽車和正在轉(zhuǎn)彎的自行車,不是勻速直線運(yùn)動(dòng),所以選項(xiàng)A,C,D錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確.,B,要點(diǎn)二,靜態(tài)平衡問(wèn)題的處理,1.解決靜態(tài)平衡問(wèn)題的常用方法 (1)合成法:對(duì)于三個(gè)共點(diǎn)力作用下的物體平衡,任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等、方向相反. (2)分解法:對(duì)于三個(gè)共點(diǎn)力作用下的物體平衡,任意一個(gè)力沿與另外兩個(gè)力反方向進(jìn)行分解,所得分力與另外兩個(gè)力大小相等、方向相反. 2.解決靜態(tài)平衡問(wèn)題的基本步驟 (1)選取研究對(duì)象. (2)對(duì)所選取的
9、研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并畫出受力圖. (3)建立平衡方程.若各個(gè)力作用在同一直線上,可直接用F合=0的代數(shù)式列方程.若幾個(gè)力不在同一直線上,可用Fx合=0與Fy合=0聯(lián)立列出方程組.,【典例2】 沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個(gè)足球掛在A點(diǎn),如圖所示,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,求懸繩對(duì)球的拉力和墻壁對(duì)球的支持力的大小.,,思路探究 (1)題中的足球所處的狀態(tài)是什么?受幾個(gè)力? 答案:靜態(tài)平衡,受三個(gè)力(重力、懸繩的拉力、墻的支持力). (2)正交分解法能解決此類問(wèn)題嗎?如何建坐標(biāo)系? 答案:能,可建兩軸分別為水平和豎直的坐標(biāo)系.,,解析:法一合成法 取
10、足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象,它們受重力G=mg、墻壁的支持力N和懸繩的拉力T三個(gè)共點(diǎn)力作用而平衡.由共點(diǎn)力平衡的條件可知,N和T的合力F與G大小相等、方向相反,即F=G,作平行四邊形如圖所示.由三角形知識(shí)得:N=Ftan =mgtan , T= = .,法二分解法 取足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象,其受重力G=mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T,如圖所示,將重力分解為F1和F2.由共點(diǎn)力平衡條件可知,N與F1的合力必為零,T與F2的合力也必為零,所以N=F1=mgtan ,T= F2 = .,,法三正交分解法 取足球和網(wǎng)兜作為研究對(duì)象,受三個(gè)力作用,重力G=mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T,如圖所
11、示,取水平方向?yàn)閤軸,豎直方向?yàn)閥軸,將T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Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零.即 Fx合=N-Tsin =0 Fy合=Tcos -G=0 由式解得T= = 代入式得N=Tsin =mgtan . 答案: mgtan ,規(guī)律方法 平衡問(wèn)題求解方法的選取 (1)合成法或分解法實(shí)際上都是平行四邊形定則的運(yùn)用,即通過(guò)兩個(gè)力的等效合力或某個(gè)力的兩個(gè)等效分力建立已知力與被求力之間的聯(lián)系,為利用平衡條件解決問(wèn)題做好鋪墊. (2)解物體在三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的平衡問(wèn)題,一般不選擇合成法,而是選擇正交分解法.,(教師備用) 例2-1:(2017
12、河北省滄州市高一月考)如圖所示,斜面和豎直擋板均光滑,斜面傾角為,A,B兩個(gè)光滑小球如圖放置在斜面和豎直擋板之間,兩小球質(zhì)量均為m,求: (1)斜面對(duì)小球A和B的支持力大小; (2)豎直擋板對(duì)小球B的支持力大小.,,,,解析:對(duì)A球進(jìn)行受力分析,如圖(甲)所示,A球重力垂直于斜面方向的分力與斜面對(duì)小球的支持力相等;NA=mgcos A球重力沿斜面方向的分力與B球?qū)球的彈力相等FBA=mgsin 對(duì)B球進(jìn)行受力分析,如圖(乙)所示,且FBA=FAB=mgsin , 在垂直于斜面的方向上有NB=mgcos +Nsin 沿斜面方向有:2mgsin =Ncos ,針對(duì)訓(xùn)練2-1(2017江西省景德鎮(zhèn)
13、市高一檢測(cè))如圖所示,小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面上,設(shè)小球質(zhì)量m=1 kg,斜面傾角=30,細(xì)繩與豎直方向夾角=30,光滑斜面體的質(zhì)量M=3 kg,置于粗糙水平面上(g取10 m/s2).求: (1)細(xì)繩對(duì)小球拉力的大小;,,解析:(1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,受力分析如圖(1)所示. 根據(jù)平衡條件得知,T與N的合力F=mg,,(2)地面對(duì)斜面體的摩擦力的大小和方向.,要點(diǎn)三,物體的動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題分析,所謂動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題,就是通過(guò)控制某一物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的平衡問(wèn)題.即任一時(shí)刻物體均處于平衡狀態(tài). (1)解析法:對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析,建立平衡方程,求出因變量與自
14、變量的一般函數(shù)式,然后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化. (2)圖解法:對(duì)研究對(duì)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(gè)圖中),然后根據(jù)有向線段(表示力)的長(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況.,特別提示 這類平衡問(wèn)題是一個(gè)物體受到三個(gè)力(或可等效為三個(gè)力)而平衡,這三個(gè)力的特點(diǎn):其中一個(gè)力的大小和方向是確定的,另一個(gè)力方向始終不改變,第三個(gè)力的大小和方向卻可改變.,【典例3】 如圖所示,一個(gè)重為G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上,斜面傾角為,在斜面上有一光滑的不計(jì)厚度的木板擋住球,使之處于靜止?fàn)顟B(tài),今使板與斜面的夾角緩慢增大,問(wèn):在此過(guò)程中,球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲?/p>
15、力大小如何變化?,,審題指導(dǎo),,對(duì)F2:90,sin F2. 綜上所述:球?qū)π泵娴膲毫﹄S增大而減小;球?qū)醢宓膲毫υ?0時(shí),隨增大而增大;當(dāng)=90時(shí),球?qū)醢宓膲毫ψ钚?,,法二圖解法 取球?yàn)檠芯繉?duì)象,球受重力G、斜面支持力F1、擋板支持力F2,因?yàn)榍蚴冀K處于平衡狀態(tài),故三個(gè)力的合力始終為零,三個(gè)力構(gòu)成封閉的三角形,當(dāng)擋板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),F2的方向也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),作出如圖所示的動(dòng)態(tài)矢量三角形,由圖可知,F2先減小后增大,F1始終隨增大而減小.,答案:見(jiàn)解析,規(guī)律方法 圖解法的應(yīng)用 (1)條件 (2)過(guò)程 (3)規(guī)律 當(dāng)?shù)谌齻€(gè)力與第二個(gè)力垂直時(shí),第三個(gè)力最小.,(教師備用) 例3-1:半圓柱體P放在
16、粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的豎直擋板MN,在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示是這個(gè)裝置的縱截面圖.若用外力使MN保持豎直、緩慢地向右移動(dòng),在Q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止.在此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.MN對(duì)Q的彈力逐漸減小 B.地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大 C.P,Q間的彈力先減小后增大 D.Q所受的合力逐漸增大,,B,,,解析:取Q為研究對(duì)象,Q受到mg,FMN,FP三個(gè)力的作用,由于MN緩慢向右移動(dòng),小圓柱體Q處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),分析可知FMN方向不變,FP與豎直方向夾角增大,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中Q所受三力的變化情況如圖所示,可以判斷FMN,
17、FP都變大,A,C錯(cuò)誤.由于Q受力平衡,合力始終為零,D錯(cuò)誤.取P,Q整體為研究對(duì)象,地面對(duì)P的摩擦力應(yīng)與FMN平衡,所以地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大,B正確.,針對(duì)訓(xùn)練3-1(2017黑龍江省哈爾濱市高一月考)如圖,斜面頂端固定有半徑為R的輕質(zhì)滑輪,用不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩將半徑為r的球沿斜面緩慢拉升.不計(jì)各處摩擦,且Rr.設(shè)繩對(duì)球的拉力為F,斜面對(duì)球的支持力為N,則關(guān)于F和N的變化情況,下列說(shuō)法正確的是( ) A.F一直增大,N一直減小 B.F一直增大,N先減小后增大 C.F一直減小,N保持不變 D.F一直減小,N一直增大,,解析:對(duì)球受力分析,受重力、支持力和拉力,如圖所示, 由于細(xì)繩與斜面的夾
18、角不斷增加,故F一直增大,N一直減小,故選A.,A,測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法,1.(2016郴州高一檢測(cè))如圖為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式,A,B點(diǎn)等高, O為結(jié)點(diǎn),輕繩AO,BO長(zhǎng)度相等,拉力分別為FA,FB,燈籠受到的重力為G.下列表述正確的是( ) A.FA一定小于G B.FA與FB大小相等 C.FA與FB是一對(duì)平衡力 D.FA與FB大小之和等于G,,B,解析:由A,B兩點(diǎn)等高,AO,BO等長(zhǎng)可知,AO繩與BO繩上的兩力對(duì)稱,選項(xiàng)B正確;若兩繩間的夾角=120時(shí),FA=FB=G;當(dāng) 120時(shí),FA=FBG,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;這兩個(gè)力的大小相等但方向不在同一直線上,不是平衡力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;這
19、兩個(gè)力矢量之和等于G,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,,2.(2017湖南省張家界市高一聯(lián)考)如圖所示,小強(qiáng)用與水平方向成角的輕繩拉木箱,未拉動(dòng),此時(shí)繩中拉力為F,則木箱所受摩擦力的大小為 ( ) A.F B.Fsin C.0 D.Fcos ,D,解析:對(duì)木箱受力分析,根據(jù)平衡條件:水平方向Fcos =f,得f=Fcos ,故選D.,3.(2017福建三明市第一中學(xué)檢測(cè))(多選)如圖所示,一根彈性良好的橡皮繩固定在同一高度的A,B兩點(diǎn),中間懸掛一輕質(zhì)光滑滑輪,滑輪下端掛一質(zhì)量為m的重物,平衡時(shí)橡皮繩之間的夾角為,現(xiàn)把B點(diǎn)水平右移到C點(diǎn),達(dá)到新的平衡(橡皮繩始終在彈性限度內(nèi)),則移動(dòng)后相比移動(dòng)前,下列說(shuō)法中正確的
20、是( ) A.重物所受的合力變大 B.橡皮繩的彈力變大 C.橡皮繩對(duì)滑輪的合力變大 D.橡皮繩之間的張角變大,BD,,解析:重新平衡時(shí),物體的合力為零,沒(méi)有變化,故A錯(cuò)誤.對(duì)滑輪研究,根據(jù)平衡條件得橡皮繩對(duì)滑輪的合力大小等于重物的重力,保持不變.設(shè)橡皮繩的彈力為T,重物的重力為G,則有2Tcos =G,變大,則得T變大.故B,D正確,C錯(cuò)誤.,,4.(2017江蘇清江高一月考)如圖所示,A,B兩物體用細(xì)線連著跨過(guò)定滑輪靜止,A,B物體的重力分別為40 N和10 N,繩子和滑輪的質(zhì)量、摩擦不計(jì),以下說(shuō)法正確的是( ) A.地面對(duì)A的支持力是30 N B.物體A受到的合外力是30 N C.測(cè)力計(jì)示數(shù)為50 N D.測(cè)力計(jì)示數(shù)為40 N,A,解析:對(duì)B受力分析:受到向下的重力、向上的拉力.由平衡條件得GB=T=10 N,對(duì)A受力分析:受到向下的重力、向上的拉力T和地面的支持力N.由平衡條件得N=30 N,故A正確;因?yàn)槲矬wA處于靜止?fàn)顟B(tài),所以合外力為零,故B錯(cuò)誤;彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為T1=2GB=20 N,故C,D錯(cuò)誤.,,5.(2017武漢二中高一質(zhì)檢)如圖所示,兩輕彈簧a,b懸掛一小球處于平衡狀態(tài),a彈簧與豎直方向成30角,b彈簧水平,a,b的勁度系數(shù)分別為k1,k2,則a,b的伸長(zhǎng)量之比為( ),C,謝謝觀賞！,
2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt
