江蘇省泰州市高考物理二輪復(fù)習(xí) 11力學(xué)中的物體平衡課件.ppt

專題一力與物體的平衡 第1講力學(xué)中的物體平衡 1 共點(diǎn)力平衡的幾個(gè)結(jié)論 1 當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí) 合力必為零 它所受的某一個(gè)力與它所受的其余力的合力必定等大反向 2 當(dāng)三個(gè)共點(diǎn)力作用于物體處于平衡時(shí) 三個(gè)力的矢量組成一封閉的矢量三角形 3 若物體在某一方向上做勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止 則這個(gè)物體在此方向的合力為0 4 若建立坐標(biāo)系 將物體受到的力正交分解 則在相互垂直的兩個(gè)方向的合力均為零 即 fx 0 fy 0 5 三力匯交原理 三個(gè)不平行的力平衡時(shí) 其力的作用線 或延長線 必相交于一點(diǎn) 且三力共面 2 求解共點(diǎn)力平衡的思路 方法指導(dǎo) 1 求外力優(yōu)先選用整體法 求內(nèi)力用隔離法 2 平衡問題求解方法的選擇 1 物體受二力作用 可利用二力平衡條件解答 2 物體受三力作用 可采用合成法 分解法 三角形法 正交分解法等方法求解 3 物體受三個(gè)以上力作用 一般采用正交分解法求解 4 解動(dòng)態(tài)平衡問題 通常用動(dòng)態(tài)三角形法求解 3 求解共點(diǎn)力平衡問題的步驟 1 明確研究對象 求解連接體和疊合體的平衡問題要注意整體法和隔離法的綜合運(yùn)用 2 進(jìn)行受力分析 并畫出受力分析示意圖 3 利用平衡條件列平衡方程 4 求解或討論 例1 2011 海南卷 如圖1 1 1所示 粗糙的水平地面上有一斜劈 斜劈上一物塊正在沿斜面以速度v0勻速下滑 斜劈保持靜止 則地面對斜劈的摩擦力 a 等于零b 不為零 方向向右c 不為零 方向向左d 不為零 v0較大時(shí)方向向左 v0較小時(shí)方向向右 1 重力 彈力 摩擦力作用下的平衡問題 圖1 1 1 解析 斜劈和物塊都平衡對斜劈和物塊整體受力分析知地面對斜劈的摩擦力為零 選a 例2 如圖所示 表面粗糙的固定斜面頂端安裝有滑輪 兩物塊p q用輕繩連接并跨過滑輪 不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦 p懸于空中 q放在斜面上 均處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)用水平向左的恒力推q時(shí) p q仍靜止不動(dòng) 則 a q受到的摩擦力一定變小b q受到的摩擦力一定變大c 輕繩上拉力一定變小d 輕繩上拉力一定不變 解析 未施加水平向左的恒力時(shí) q是否受摩擦力以及摩擦力的方向都不能確定 設(shè)繩拉力為f 摩擦力為f 當(dāng)f mgsinq時(shí) f 0 當(dāng)f f mgsinq時(shí) f沿斜面向下 當(dāng)f f mgsinq時(shí) f沿斜面向上 因此施加水平恒力后 受的摩擦力如何變化是不能確定的 而p始終處于平衡狀態(tài) 繩的拉力大小總等于p的重力大小 故正確選項(xiàng)為d 切入點(diǎn) q所受的靜摩擦力是被動(dòng)力 其大小和方向由沿斜面方向其他力的合力決定 1 本題重點(diǎn)考查了根據(jù)物體所處的狀態(tài) 平衡態(tài) 及遵循的規(guī)律 合力為零 來進(jìn)行受力分析的能力 2 對靜摩擦的理解應(yīng)特別注意它屬于被動(dòng)出現(xiàn)的力 而被動(dòng)因素就是沿靜摩擦力所在直線上其他力的合力 本題為繩的拉力f和mgsinq f1cosq的合力 因此應(yīng)根據(jù)物體所處的狀態(tài)通過分析其他力的合力來確定靜摩擦力的存在與否 大小及方向 點(diǎn)評 2 與彈簧彈力有關(guān)的平衡問題 例3 圖中a b c為三個(gè)物體 m n為兩個(gè)輕質(zhì)彈簧 r為跨過光滑定滑輪的輕繩 它們的連接如圖所示 并處于平衡狀態(tài) 以下敘述正確是 a 有可能n處于不拉伸狀態(tài)而m處于壓縮狀態(tài) b 有可能n處于壓縮狀態(tài)而m處于拉伸狀態(tài) c 有可能n處于不伸不縮狀態(tài)而m處于拉伸狀態(tài) d 有可能n處于拉伸狀態(tài)而m處于不伸不縮狀態(tài) 解析 輕繩只能提供拉力或力為零 不能提供推力 因而n不能處于壓縮狀態(tài) b錯(cuò) 若輕繩提供拉力且均小于a c的重力 則m處于壓縮狀態(tài) a c處于圖示平衡狀態(tài) 若輕繩提供的拉力小于c的重力但等于a的重力 則m處于不伸不縮狀態(tài) 答案 ad 切入點(diǎn) 繩 或線 不能提供推力而彈簧 或桿 可拉可推 1 本題通過力平衡條件的應(yīng)用 考查是否具備從受力的角度分析題中裝置特點(diǎn)的能力及推理能力 2 不能從 輕繩不能提供推力 推知 彈簧n不能處于壓縮狀態(tài) 認(rèn)為彈簧m的上端壓著物體a 因而彈簧m一定處于壓縮狀態(tài) 沒有想到由于物體a還可能受到大小等于其重力的繩子的拉力作用 彈簧m可能處于不伸不縮狀態(tài) 這是本題易出錯(cuò)的原因 點(diǎn)評 點(diǎn)評 3 特別應(yīng)引起注意的是 彈簧既可被拉伸 提供拉力 又可以被壓縮 提供推力或支持力 還可能不伸不縮 遇到彈簧問題要根據(jù)題設(shè)條件先判斷出形變情況 從而確定彈力的方向 若形變情況不可預(yù)知 應(yīng)全面分析可能的形變情況 4 彈簧與繩的彈力不同的特點(diǎn)有 輕繩只能提供拉力或力為零 松弛或直而不繃狀態(tài) 不能提供推力 發(fā)生的形變在瞬間內(nèi)可以變化 因而張力可以突變 輕彈簧既可以提供拉力或力為零 原長狀態(tài) 也可提供推力 發(fā)生的形變在瞬間內(nèi)不變化 因而彈力不突變 3 注意區(qū)分彈簧和輕繩彈力的特點(diǎn) 例4 如圖所示 一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為l1 l2的兩根細(xì)線上 l1的一端懸掛在天花板上 與豎直方向夾角為q l2水平拉直 物體處于平衡狀態(tài) 現(xiàn)將l2線剪斷 求剪斷瞬間物體的加速度 1 下面是某同學(xué)對該題的一種解法 設(shè)l1線上拉力為t1 l2線上拉力為t2 重力為mg物體在三力作用下保持平衡 t1cosq mg t1sinq t2 t2 mgtanq剪斷線的瞬間 t2突然消失 物體即在t2反方向獲得加速度 因?yàn)閙gtanq ma 所以加速度a gtanq 方向在t2反方向 你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎 請對該解法作出評價(jià)并說明理由 2 若將圖 a 中的細(xì)線l1改為長度相同 質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧 如圖 b 所示 其他條件不變 求解的步驟和結(jié)果與 1 完全相同 即a gtanq 你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎 請說明理由 切入點(diǎn) 彈簧和彈性繩的彈力不能突變 非彈性繩 線 桿 可以突變 答案 1 結(jié)果不正確 l2被剪斷的瞬間 l1上拉力的大小發(fā)生了突變 t1 mgcosq a gsinq 2 結(jié)果正確 因?yàn)閺椈傻膹椓Σ荒馨l(fā)生突變 t1的大小和方向都不變 點(diǎn)評 1 要注意區(qū)分理想的繩子和理想的彈簧的拉力特點(diǎn) 2 要注意區(qū)分平衡