高中物理《共點(diǎn)力作用下物體的平衡》.ppt

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1、共點(diǎn)力作用下物體的平衡,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),課 前 熱 身,能力思維方法,,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),一、共點(diǎn)力的概念 幾個(gè)力作用于物體上的同一點(diǎn)或幾個(gè)力的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力. 二、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件 1.平衡狀態(tài)：一個(gè)物體在共點(diǎn)力的作用下，如果保持靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng)，就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài). 2.共點(diǎn)力作用下物體平衡條件是：合力為0，寫(xiě)成公式F合=0.,,3當(dāng)物體受到三個(gè)力處于平衡狀態(tài)時(shí)，通常把其中任意兩個(gè)力合成，則其合力與第三個(gè)力的關(guān)系是大小相等，方向相反；或者把其中任一個(gè)力沿另兩個(gè)力方向所在直線分解，則兩個(gè)分力與另兩個(gè)力的關(guān)系是分別對(duì)應(yīng)大小相等，方向相反. 4如果物體受到

2、三個(gè)以上的力作用時(shí)，一般用正交分解法.,要點(diǎn)疑點(diǎn)考點(diǎn),,,課 前 熱 身,,1一物體同時(shí)受到共面的三個(gè)力的作用，下列幾組力的合力可以為0的是(ABD) A.5N、7N、8N B.5N、2N、3N C.1N、5N、10N D.1N、10N、10N,課 前 熱 身,,2.兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過(guò)定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖1-4-1所示，不計(jì)摩擦，A對(duì)繩的作用力的大小與地面對(duì)A的作用力的大小分別為(A) A.mg,(M-m)g B.mg,Mg C.(M-m)g,Mg D.(M+m)g,(M-m)g,圖1-4-1,課 前 熱 身,,3一根粗細(xì)均勻的勻質(zhì)棒按不同的對(duì)稱方式

3、懸掛于線下，如圖1-4-2所示，則圖中哪一種懸掛方式能使線的張力最小(D),圖1-4-2,課 前 熱 身,,4.在如圖1-4-3的裝置中，物體A處于靜止.已知A所受重力GA=10N，B所受重力GB=2N，繩與水平方向的夾角為37.那么，物體A與水平地面的摩擦力f=1.6N，物體A對(duì)地面的壓力FN=8.8N,圖1-4-3,,能力思維方法,,【例1】如圖1-4-4所示，質(zhì)量為m1=5kg的物體，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，斜面體質(zhì)量m2=10kg，且始終靜止，取g=10m/s2，求地面對(duì)斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.,圖1-4-4,能力

4、思維方法,,【解析】（1）隔離法：對(duì)物體作受力分析，如圖1-4-5(a)所示，由圖可知，在垂直于斜面方向上 FN=m1gcos30 在平行于斜面方向上， F=m1gsin30+Ff,Ff=F-m1gsin30,圖1-4-5,能力思維方法,,再對(duì)斜面體作受力分析，如圖1-4-5(b)所示. 在豎直方向上有 FN地=m2g+FNcos30-Ffsin30，且Ff=Ff. 將、兩式代入式得 FN地=(m2+m1)g-Fsin30=135N. 在水平方向上有,圖1-4-5,能力思維方法,,FNx=FNsin30=m1gcos30sin30 Ffx=Ffcos30=Fcos30-m1gsin30cos3

5、0 顯然，F(xiàn)fx和FNx方向均向右，斜面體有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，受到地面對(duì)它向左的摩擦力F地. F地=Ffx+FNx=Fcos30= N.,能力思維方法,,(2)整體法：由于不要求求出物體和斜面體之間的相互作用力，而且兩個(gè)物體均處于平衡態(tài)，故可以將物體和斜面體當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)研究，其受力圖如圖1-4-6所示.由圖可知： 在水平方向上，有F地=Fcos30= N； 在豎直方向上，有FN地=（m2+m1）g-Fsin30=135N.,圖1-4-6,能力思維方法,,【解題回顧】從以上兩種方法比較，不難看出；整體法比隔離法簡(jiǎn)捷得多一般情況下，兩個(gè)以上相互連接處于平衡狀態(tài)的物體，若研究的問(wèn)題不涉及物體間的

6、相互作用，用整體法往往簡(jiǎn)捷明了,能力思維方法,,【例2】如圖1-4-7所示，重為G的均勻鏈條，兩端用等長(zhǎng)的輕繩連接，掛在等高的地方，繩與水平方向成角，試求： （1）繩子張力. （2）鏈條最低點(diǎn)的張力.,圖1-4-7,能力思維方法,,【解析】（1）以繩子為研究對(duì)象，繩子兩端所受的力為F1和F2，重力G可看作作用在繩子中點(diǎn)，把F1 、 F2分解成水平方向和豎直方向兩個(gè)分量，由力的平衡條件有 F1sin = F2 sin =G F1cos = F2 cos =0 由式得F=F1= F2 =G/2sin,能力思維方法,,(2)為了求鏈條最低點(diǎn)的張力T，隔離取一半鏈條作為研究對(duì)象，受力分析如圖1-4-8

7、所示，在水平方向有 T=F1cos =(G/2sin) cos =G/2tan 求T時(shí)，也可隔離一半鏈條為研究對(duì)象，用力的矢量三角形求解.,能力思維方法,,【例3】光滑半球面上的小球被一通過(guò)定滑輪的力F由底端緩拉到頂端的過(guò)程中，試分析繩的拉力F及半球面對(duì)小球的支持力FN的變化情況（如圖1-4-9所示）.,圖1-4-9,能力思維方法,,【解析】如圖1-4-10所示，作出小球的受力示意圖，注意彈力FN總與球面垂直.從圖中可得到兩畫(huà)陰影的三角形相似.,圖1-4-10,能力思維方法,,設(shè)球體半徑為R，定滑輪到球面的距離為h，繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，根據(jù)三角形相似性得 F/L=mg/(h+R)FN/R=mg/(h+R

8、). 由上兩式得 繩中張力F=mgL/(h+R)， 球面彈力FN=mgR/(h+R). 由于拉動(dòng)過(guò)程中h、R不變，L變小. 故F減小，F(xiàn)N不變.,能力思維方法,,【解題回顧】三角形相似法解此類問(wèn)題很方便，但不滿足此法適用條件的不能亂用. 本題也可利用正交分解法及正弦定理求出FN及F的表達(dá)式，再作討論，請(qǐng)同學(xué)們?cè)囋?，并與上面相似三角形法比較，體會(huì)一下相似三角形的妙用.,能力思維方法,,【例4】給你一個(gè)立方體重物，一塊平整的長(zhǎng)木板，幾本厚薄不同的書(shū)和一根刻度尺，要求用這些器材在桌面上粗略測(cè)定重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)，試簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方案，并寫(xiě)出的表達(dá)式.(用測(cè)量量來(lái)表示),能力思維方法,,【解析】如圖1-4-11把書(shū)墊在長(zhǎng)木板的一端形成一個(gè)斜面，把立方體重物放在斜面上，輕推一下立方體物塊，看能否沿斜面滑下，適當(dāng)改變書(shū)的本數(shù)及位置，直到使物塊能沿斜面勻速滑下，用刻度尺測(cè)出長(zhǎng)木板的長(zhǎng)度L和被墊一端的高度h. 當(dāng)物塊勻速下滑時(shí)，由平衡條件可得,mgsin-mgcos=0 ,=tan 而 則,,