20142015高中物理 4.24.3 平衡條件的應(yīng)用 平衡的穩(wěn)定性課件 教科版必修

1、第四章第四章 物體的平衡物體的平衡 4.2-4.3 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 平平 衡的穩(wěn)定性衡的穩(wěn)定性 高中物理高中物理必修一必修一教科版教科版 目標(biāo)定位目標(biāo)定位力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 進(jìn)一步理解共點力作用下物體的平衡條件進(jìn)一步理解共點力作用下物體的平衡條件. 掌握利用平衡條件解決有關(guān)物體平衡問題的思掌握利用平衡條件解決有關(guān)物體平衡問題的思 路、方法，提高解決物理問題的能力路、方法，提高解決物理問題的能力. 了解平衡的分類和穩(wěn)度了解平衡的分類和穩(wěn)度 1 2 3 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) （1）NFsinG

2、一、關(guān)于移動貨物箱的疑問一、關(guān)于移動貨物箱的疑問 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 二、二、如何選擇繩子的粗細(xì)如何選擇繩子的粗細(xì) FOAsin30FOBsin30 FOAcos30FOBcos30FOC 三、平衡的分類三、平衡的分類 穩(wěn)定穩(wěn)定 高低高低 支持面支持面 低低 大大 大大 課堂講義課堂講義 一、一、共點力平衡問題的求解方法共點力平衡問題的求解方法 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 1矢量三角形矢量三角形法法 一個物體受三個力作用而平衡時，則其中任意兩個力一個物體受三個力作

3、用而平衡時，則其中任意兩個力 的合力與第三個力大小相等、方向相反，且這三個力的合力與第三個力大小相等、方向相反，且這三個力 首尾相接構(gòu)成封閉三角形可以通過解三角形求解相首尾相接構(gòu)成封閉三角形可以通過解三角形求解相 應(yīng)力的大小和方向應(yīng)力的大小和方向 2正交分解正交分解法法 當(dāng)物體受多個共點力作用時，可用正交分解法求解，當(dāng)物體受多個共點力作用時，可用正交分解法求解， 即將物體所受各個力均在兩互相垂直的方向上分解，即將物體所受各個力均在兩互相垂直的方向上分解， 然后分別在這兩方向上列平衡方程然后分別在這兩方向上列平衡方程 3矢量圖解矢量圖解法法 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 當(dāng)物體

4、所受的力變化時，根據(jù)物體的受力特點進(jìn)行受力當(dāng)物體所受的力變化時，根據(jù)物體的受力特點進(jìn)行受力 分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個力的變分析，畫出平行四邊形或三角形，注意明確各個力的變 化量和不變量，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律對比分析，使動態(tài)問題靜化量和不變量，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律對比分析，使動態(tài)問題靜 態(tài)化、抽象問題形象化，問題將變得易于分析處理態(tài)化、抽象問題形象化，問題將變得易于分析處理 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例1 在科學(xué)研究中，可以在科學(xué)研究中，可以 用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大 小，其原理如圖所示儀器小，其原理如圖所示儀

5、器 中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著 一個金屬球無風(fēng)時，金屬一個金屬球無風(fēng)時，金屬 絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平 方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏 離豎直方向一個角度風(fēng)力離豎直方向一個角度風(fēng)力 越大，偏角越大，通過傳感越大，偏角越大，通過傳感 器，就可以根據(jù)偏角的大小器，就可以根據(jù)偏角的大小 指示出風(fēng)力的大小，那么風(fēng)指示出風(fēng)力的大小，那么風(fēng) 力大小力大小F跟金屬球的質(zhì)量跟金屬球的質(zhì)量m、 偏角偏角之間有什么樣的關(guān)系之間有什么樣的關(guān)系 呢？呢？(試用三角形法和正交試用三角形法和正交 分解法兩種方法求解分解法兩種方法求解) 力的平衡力的平衡 平衡

6、條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 mg T F 方法一力的三角形法方法一力的三角形法 由矢量三角形可得：由矢量三角形可得： Fmgtan 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例1 在科學(xué)研究中，可以在科學(xué)研究中，可以 用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大用風(fēng)力儀直接測量風(fēng)力的大 小，其原理如圖所示儀器小，其原理如圖所示儀器 中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著中一根輕質(zhì)金屬絲，懸掛著 一個金屬球無風(fēng)時，金屬一個金屬球無風(fēng)時，金屬 絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平絲豎直下垂；當(dāng)受到沿水平 方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏方向吹來的風(fēng)時，金屬絲偏 離豎直方向一個角度風(fēng)力離豎直方向一個角度風(fēng)力 越

7、大，偏角越大，通過傳感越大，偏角越大，通過傳感 器，就可以根據(jù)偏角的大小器，就可以根據(jù)偏角的大小 指示出風(fēng)力的大小，那么風(fēng)指示出風(fēng)力的大小，那么風(fēng) 力大小力大小F跟金屬球的質(zhì)量跟金屬球的質(zhì)量m、 偏角偏角之間有什么樣的關(guān)系之間有什么樣的關(guān)系 呢？呢？(試用三角形法和正交試用三角形法和正交 分解法兩種方法求解分解法兩種方法求解) 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 mg T F 方法二正交分解法方法二正交分解法 水平方向水平方向 ： F合 合x TsinF0 水平方向水平方向 ： F合 合y Tcosmg0 解得：解得：Fmgtan =0.27 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)

8、導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例2 物體物體A在水平力在水平力F1 400 N的作用下，沿傾的作用下，沿傾 角角60的斜面勻速下的斜面勻速下 滑，如圖所示物體滑，如圖所示物體A受受 的重力的重力G400 N，求斜，求斜 面對物體面對物體A的支持力和的支持力和A 與斜面間的動摩擦因數(shù)與斜面間的動摩擦因數(shù). 解析解析對對A： G FN F1 60 f F1x F1y 在沿斜面方向上：在沿斜面方向上： 1 0fFcosmgsin 在垂直斜面方向上：在垂直斜面方向上： 1 0N Fsinmgcos 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)

9、導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 例例3 如圖所示，用豎直檔板將小球夾在擋板和光滑如圖所示，用豎直檔板將小球夾在擋板和光滑 斜面之間，若緩慢轉(zhuǎn)動擋板，使其由豎直轉(zhuǎn)至水平的斜面之間，若緩慢轉(zhuǎn)動擋板，使其由豎直轉(zhuǎn)至水平的 過程中，則以下說法正確的是過程中，則以下說法正確的是() A擋板對小球的壓力是先增大后減小擋板對小球的壓力是先增大后減小 B擋板對小球的壓力是先減小后增大擋板對小球的壓力是先減小后增大 C斜面對小球的支持力是減小后增大斜面對小球的支持力是減小后增大 D斜面對小球的支持力是一直逐漸減小斜面對小球的支持力是一直逐漸減小 1

10、F 2 F 2 F G 1 F 2 F G 2 F 1 F 2 F2 F BD 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 ：求解共點力作用下物體的動態(tài)平衡問求解共點力作用下物體的動態(tài)平衡問 題，要先對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力分題，要先對研究對象進(jìn)行受力分析，畫出受力分 析圖，應(yīng)用平衡條件，建立平衡方程列方程時析圖，應(yīng)用平衡條件，建立平衡方程列方程時 要把握好變力與恒力的關(guān)系，做出準(zhǔn)確的定性分要把握好變力與恒力的關(guān)系，做出準(zhǔn)確的定性分 析析 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 1選取研究對象選取研究對象 二、解共點力平衡問題的一般步驟二、解共點力平衡問題的一般步驟

11、2對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受對所選取的研究對象進(jìn)行受力分析，并畫出受 力分析圖力分析圖 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 3對研究對象所受的力進(jìn)行處理，一般情況下，對研究對象所受的力進(jìn)行處理，一般情況下， 需要建立合適的直角坐標(biāo)系，對各力沿坐標(biāo)軸需要建立合適的直角坐標(biāo)系，對各力沿坐標(biāo)軸 進(jìn)行正交分解進(jìn)行正交分解 4建立平衡方程，若各力作用在同一直線上，可直建立平衡方程，若各力作用在同一直線上，可直 接用接用F合 合 0的代數(shù)式列方程，若幾個力不在同一的代數(shù)式列方程，若幾個力不在同一 直線上，可用直線上，可用Fx合 合 0與與Fy合 合 0,聯(lián)立列出方程組聯(lián)立列出方程

12、組 5對方程求解，必要時需對解進(jìn)行討論對方程求解，必要時需對解進(jìn)行討論 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例4 一物體置于粗糙的一物體置于粗糙的 斜面上，給該物體施加一斜面上，給該物體施加一 個平行于斜面的力，當(dāng)此個平行于斜面的力，當(dāng)此 力為力為100 N且沿斜面向上且沿斜面向上 時，物體恰能沿斜面向上時，物體恰能沿斜面向上 勻速運動；當(dāng)此力為勻速運動；當(dāng)此力為20 N 且沿斜面向下時，物體恰且沿斜面向下時，物體恰 能在斜面上向下勻速運能在斜面上向下勻速運 動求施加此力前物體在動求施加此力前物體在 斜面上受到的摩擦力斜面上受到的摩擦力 力的平

13、衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 G N1 F1 f1 G1 G2 平行于斜面方向：平行于斜面方向： F1mgsinf10 垂直于斜面方向：垂直于斜面方向： N1mgcos0 又又f1N1 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例4 一物體置于粗糙的一物體置于粗糙的 斜面上，給該物體施加一斜面上，給該物體施加一 個平行于斜面的力，當(dāng)此個平行于斜面的力，當(dāng)此 力為力為100 N且沿斜面向上且沿斜面向上 時，物體恰能沿斜面向上時，物體恰能沿斜面向上 勻速運動；當(dāng)此力為勻速運動；當(dāng)此力為20 N 且沿斜面向下時，物體恰且沿斜面向下時，物體恰 能

14、在斜面上向下勻速運能在斜面上向下勻速運 動求施加此力前物體在動求施加此力前物體在 斜面上受到的摩擦力斜面上受到的摩擦力 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 G N2 f2 F2 G1 G2 平行于斜面方向：平行于斜面方向： F2mgsinf20 垂直于斜面方向：垂直于斜面方向： N2mgcos0 又又f2N2，f1 f2 f 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 例例4 一物體置于粗糙的一物體置于粗糙的 斜面上，給該物體施加一斜面上，給該物體施加一 個平行于斜面的力，當(dāng)此個平行于斜面的力，當(dāng)此 力為力為100 N且沿斜面向上且沿斜面向上

15、 時，物體恰能沿斜面向上時，物體恰能沿斜面向上 勻速運動；當(dāng)此力為勻速運動；當(dāng)此力為20 N 且沿斜面向下時，物體恰且沿斜面向下時，物體恰 能在斜面上向下勻速運能在斜面上向下勻速運 動求施加此力前物體在動求施加此力前物體在 斜面上受到的摩擦力斜面上受到的摩擦力 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 G N2 f2 F2 G1 G2 聯(lián)立上式可得聯(lián)立上式可得 f1f2f(F1F2)/2 代入數(shù)據(jù)得：代入數(shù)據(jù)得： f60N mgsinf，物體靜止物體靜止 f靜 靜 mgsin40 N 課堂講義課堂講義 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練 如

16、圖所示，質(zhì)量如圖所示，質(zhì)量 為為 m 的木塊靜止地放在半徑的木塊靜止地放在半徑 為為 R 的半球體上，半球體與的半球體上，半球體與 木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知木木塊均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知木 塊與半球體間的動摩擦因數(shù)為塊與半球體間的動摩擦因數(shù)為 ，木塊與球心的連線與水平，木塊與球心的連線與水平 地面的夾角為地面的夾角為，則下列說法，則下列說法 正確的是正確的是() A地面對半球體的摩擦力方地面對半球體的摩擦力方 向水平向左向水平向左 B木塊對半球體的壓力大小木塊對半球體的壓力大小 為為 mgcos C木塊所受摩擦力大小為木塊所受摩擦力大小為 mgcos D木塊所受摩擦力大小為木塊所受摩擦力大小為 m

17、g cos 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 mg FN 有有f則不能靜止，故無則不能靜止，故無f 先整體：先整體： 再隔離木塊：再隔離木塊： mg N f fmgcos ，Nmgsin C 對點練習(xí)對點練習(xí) 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 1物物舉重運動員在抓舉比賽時，為舉重運動員在抓舉比賽時，為 了減小杠鈴上升的高度和便于發(fā)力，了減小杠鈴上升的高度和便于發(fā)力， 抓握杠鈴的兩手間要有較大距離，使抓握杠鈴的兩手間要有較大距離，使 兩臂上舉后兩臂間成鈍角，手臂伸直兩臂上舉后兩臂間成鈍角，手臂伸直 后所受作用力沿手臂方向，一質(zhì)量為后所受作用力沿手臂方

18、向，一質(zhì)量為 75kg的運動員，在舉起的運動員，在舉起12 kg的杠鈴的杠鈴 時，兩臂成時，兩臂成120角，如圖所示，則角，如圖所示，則 此時運動員的每只手臂對杠鈴的作用此時運動員的每只手臂對杠鈴的作用 力力F及運動員對地面的壓力及運動員對地面的壓力N的大小的大小 分別為分別為(g取取10 m/s2)() AF1250N，N2000N BF1250N，N3250N CF625N，N2000N DF722N，N2194N 力的平衡力的平衡 平衡條件的應(yīng)用平衡條件的應(yīng)用 解析分析杠鈴受力解析分析杠鈴受力 G F2 F1 120 120 F1F2G1 250 N 以整體為研究對象：以整體為研究對象： GG FN 二力平衡：二力平衡：FN2 000 N A 對點練習(xí)對點練習(xí) 目標(biāo)定位目標(biāo)定位預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課堂講義課堂講義對點練習(xí)對點練習(xí) 2如圖如圖，電燈懸掛于兩，電燈懸掛于兩 墻之間，更換水平繩墻之間，更換水平繩OA 使連結(jié)點使連結(jié)點