共點力平衡條件的應(yīng)用

1、共點力平衡條件的應(yīng)用共點力平衡條件的應(yīng)用武勝中學(xué)武勝中學(xué) 吳建兵吳建兵 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：（1 1）如果一個物體能夠保持）如果一個物體能夠保持_或或 ， 物體就處于平衡狀態(tài)。物體就處于平衡狀態(tài)。（2 2）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時：）當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時： a a：物體所受各個力的合力等于：物體所受各個力的合力等于 ，這就是物，這就是物體在共點力作用下的平衡條件。體在共點力作用下的平衡條件。 b b：它所受的某一個力與它所受的其余外力的：它所受的某一個力與它所受的其余外力的合力關(guān)系是合力關(guān)系是 。 本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些本節(jié)課我們來運用共點力的平衡條件求解一些實際問題。實際問題。 一、物

2、體的靜態(tài)平衡一、物體的靜態(tài)平衡:1.1.概念：物體在力的作用下處于概念：物體在力的作用下處于靜止靜止的平衡狀態(tài)，的平衡狀態(tài)，稱為靜態(tài)平衡。稱為靜態(tài)平衡。2 2、受力特點：處于靜態(tài)平衡的物體所受共點力的、受力特點：處于靜態(tài)平衡的物體所受共點力的合力為零。合力為零。二、物體的動態(tài)平衡二、物體的動態(tài)平衡:1.1.概念：物體在力的作用下處于概念：物體在力的作用下處于勻速直線運動勻速直線運動的平的平衡狀態(tài)，我們稱為動態(tài)平衡。衡狀態(tài)，我們稱為動態(tài)平衡。2 2、受力特點：處于動態(tài)平衡的物體所受共點力的、受力特點：處于動態(tài)平衡的物體所受共點力的合力為零。合力為零。例例1 1、如圖所示，一個半徑為、如圖所示，一

3、個半徑為r r，重為，重為G G的圓球被長為的圓球被長為2r2r的細(xì)線懸掛在墻上，求球?qū)?xì)線的拉力的細(xì)線懸掛在墻上，求球?qū)?xì)線的拉力F F和球和球?qū)Φ膲毫Φ膲毫 N為？為？解：物體受力如圖解：物體受力如圖: :細(xì)線對球的拉力細(xì)線對球的拉力F F和墻對球的和墻對球的支持力支持力N N的合力的合力F F合合 ，結(jié)合，結(jié)合相互作用力相互作用力的關(guān)系可得：的關(guān)系可得：r1sin =2r2合0FG2 3GF = F =3cos3032合3N= N = F tan =G3例例2 2、在水平地面上有一質(zhì)量為、在水平地面上有一質(zhì)量為11kg11kg的物體，它受的物體，它受到與水平方向成到與水平方向成3

4、7370 0角斜向上的角斜向上的50N50N的拉力作用，的拉力作用，在水平方向做勻速直線運動，在水平方向做勻速直線運動，g=10m/sg=10m/s2 2，求物體，求物體與地面間的動摩擦因數(shù)（與地面間的動摩擦因數(shù)（sin37sin370 0=0.6,cos37=0.6,cos370 0=0.8=0.8） (2)：N + Fsin37 -mg = 0 沿沿y y軸軸方方向向(1)Fcos37 - f = 0 沿沿x x軸軸方方向向： (3)：f = N 又又因因為為11fFcos37=Nmg -Fsin3750 0.8= 0.510 -50 0.6小結(jié)：小結(jié)： 解這種題型首先對動態(tài)平衡的物體受力

5、分析，確解這種題型首先對動態(tài)平衡的物體受力分析，確定三個力的特點；找出不變力，則另兩個變力的合力定三個力的特點；找出不變力，則另兩個變力的合力就與該不變力構(gòu)成一對平衡力，用力的合成或分解法、就與該不變力構(gòu)成一對平衡力，用力的合成或分解法、圖解法或力的矢量三角形與幾何三角形相似法等求解。圖解法或力的矢量三角形與幾何三角形相似法等求解。求解共點力體用下平衡問題的解題一般步驟：求解共點力體用下平衡問題的解題一般步驟： 1)1)確定研究對象確定研究對象( (物體或結(jié)點，結(jié)點不計重力物體或結(jié)點，結(jié)點不計重力) )； 2)2)對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫對研究對象進(jìn)行受力分析，并畫受力受力示意圖；示意圖；

6、 3)3)分析判斷研究對象是否處于平衡狀態(tài)；分析判斷研究對象是否處于平衡狀態(tài)； 4)4)根據(jù)物體的受力和已知條件，運用共點力平衡條根據(jù)物體的受力和已知條件，運用共點力平衡條 件，選用適當(dāng)方法計算求解。件，選用適當(dāng)方法計算求解。鞏固練習(xí)A A三、物體受力分析的方法三、物體受力分析的方法隔離法：隔離法： 把某物體從眾多的物體中隔離出來，作為把某物體從眾多的物體中隔離出來，作為研究對象。分析時，只分析周圍物體對它的作研究對象。分析時，只分析周圍物體對它的作用力，而不分析它對周圍物體的作用力。用力，而不分析它對周圍物體的作用力。整體法：整體法： 把幾個把幾個沒有相對加速度沒有相對加速度的物體看作一個物

7、體的物體看作一個物體去作研究對象去作研究對象(方法同隔離法一樣方法同隔離法一樣)。如：物體間相如：物體間相對靜止，都做勻速直線運動（速度不同），一個對靜止，都做勻速直線運動（速度不同），一個靜止一個勻速直線運動，以相同加速度變速直線靜止一個勻速直線運動，以相同加速度變速直線運動（第三章內(nèi)容）等。運動（第三章內(nèi)容）等。受力分析的注意事項受力分析的注意事項1、物體所受的力都有其施力物體，否則該力不、物體所受的力都有其施力物體，否則該力不存在；存在；2、受力分析時，只考慮根據(jù)、受力分析時，只考慮根據(jù)性質(zhì)性質(zhì)命名的力；命名的力；3、對于摩擦力應(yīng)充分考慮物體與接觸面是否有、對于摩擦力應(yīng)充分考慮物體與接觸

8、面是否有相對運動和相對運動趨勢；相對運動和相對運動趨勢；4、根據(jù)物體的運動狀態(tài)去檢查物體的受力情況。、根據(jù)物體的運動狀態(tài)去檢查物體的受力情況。練習(xí)題：練習(xí)題：1、如下圖所示，、如下圖所示，A、B兩物體保持相對靜止，兩物體保持相對靜止，且一直在水平地面向右作勻速運動，試分析且一直在水平地面向右作勻速運動，試分析A、B的受力。的受力。2 2、畫出下列情況，在地面上、畫出下列情況，在地面上A A、B B、C C三物體的受三物體的受力示意圖。力示意圖。（1 1）A A、B B、C C保持相對靜止。保持相對靜止。（2 2）在）在B B物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C仍保持相

9、對靜止。仍保持相對靜止。（3 3）在）在A A物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C一起向右作勻速運動。一起向右作勻速運動。什么是動態(tài)平衡？ 物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中物體處于一系列的平衡狀態(tài)中，此過程中外力在發(fā)生變化，但外力在發(fā)生變化，但合力始終為零合力始終為零。 變化的外力一般是變化的外力一般是被動力被動力（微變彈力、靜（微變彈力、靜摩擦力）。摩擦力）。 解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：解決動態(tài)平衡問題的關(guān)鍵是：在變化中找在變化中找到不變到不變。動態(tài)平衡動態(tài)平衡解決動態(tài)平衡的步驟: 正確分析物體動態(tài)平衡問題，可分三步進(jìn)行：正確分析物體動態(tài)平衡問題，可分三步進(jìn)行：

10、 1、對物體的初狀態(tài)進(jìn)行受力分析。、對物體的初狀態(tài)進(jìn)行受力分析。 2、在變化過程中，找出不變的物理量。、在變化過程中，找出不變的物理量。 3、應(yīng)用平行四邊形法則（三角形法則）進(jìn)、應(yīng)用平行四邊形法則（三角形法則）進(jìn)行判斷。行判斷。 解決動態(tài)平衡的方法 物理方法：三力平衡問題用合成法，多力物理方法：三力平衡問題用合成法，多力平衡用分解法（一般采用正交分解法）。平衡用分解法（一般采用正交分解法）。 數(shù)學(xué)方法：三力平衡用圖解法，多力平衡數(shù)學(xué)方法：三力平衡用圖解法，多力平衡用公式法（計算法）。用公式法（計算法）。例例1、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引、如圖所示，人站在岸上通過定滑輪用繩牽引小船，

11、若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的小船，若水的阻力恒定不變，則在船勻速靠岸的過程中，繩的拉力和船受到的浮力如何變化？過程中，繩的拉力和船受到的浮力如何變化？點評：多力平衡，正交分解用計算法進(jìn)行分析。點評：多力平衡，正交分解用計算法進(jìn)行分析。拉力拉力T T變大變大, ,浮力浮力F F變小。變小。例例2、如圖所示，一個重為、如圖所示，一個重為G的球放在光滑斜面上，的球放在光滑斜面上，斜面傾角為斜面傾角為，在斜面上有一光滑的不計厚度的木板，在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，今使板與斜面夾角擋住，使之處于靜止?fàn)顟B(tài)，今使板與斜面夾角緩慢緩慢增大，問：在此過程中，球?qū)醢濉⑿泵娴膲?/p>

12、力如增大，問：在此過程中，球?qū)醢?、斜面的壓力如何變化？何變化?F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN1N1F FN2N2F F2 2F F1 1 F FN2N2點評：合力的大小、方向不變，一個分力的方向點評：合力的大小、方向不變，一個分力的方向不變，則當(dāng)不變，則當(dāng)兩分力垂直時兩分力垂直時，另一分力有最小值。另一分力有最小值。這是用三角形法則求物體的動態(tài)平衡。這是用三角形法則求物體的動態(tài)平衡。 由力作用的由力作用的相互性可得：相互性可得：對擋板壓力對擋板壓力先減小后增先減小后增大大,對斜面的對斜面的壓力始終減壓力始

13、終減小。小。例例3 3、光滑的半球固定在水平地面上，球心正上方、光滑的半球固定在水平地面上，球心正上方有一滑輪，輕繩的一端系一小球靠在半球上，另一有一滑輪，輕繩的一端系一小球靠在半球上，另一端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖端繞過定滑輪后用力拉住，使小球靜止，如圖3 3所所示，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面上移過程中，示，現(xiàn)緩慢地拉繩，在使小球沿球面上移過程中，半球?qū)π∏虻闹С至Π肭驅(qū)π∏虻闹С至 N和繩對小球的拉力和繩對小球的拉力T T的大小變的大小變化情況如何？化情況如何？F FN NF F拉拉點評：合力大小方向不變，力的矢量三角形與點評：合力大小方向不變，力的矢量三角形與幾何三角形相似。幾何三角形相似。T T變小變小,N,N保持不變。保持不變。思考題：思考題：如圖所示中如圖所示中OA為彈性輕繩，其一端固定為彈性輕繩，其一端固定于天花板上的于天花板上的O點，另一端與水平地面上的滑塊點，另一端與水平地面上的滑塊A相連相連B為緊挨繩的一光滑水平小釘，它到天花板為緊挨繩的一光滑水平小釘，它到天花板的距離的距離BO等于彈性繩的自然長度?，F(xiàn)用一水平力等于彈性繩的自然長度?，F(xiàn)用一水平力F作用于作用于A，使之向右緩慢地做直線運動，試分析