高中物理：第三章-習題課-共點力的平衡課件

習題課:共點力的平衡習題課:共點力的平衡高中物理：第三章-習題課-共點力的平衡課件探究一探究二探究三隨堂檢測

共點力作用下物體的平衡情景導引我們處在一個異彩紛呈的世界里,世界上的物體可謂千姿百態(tài)。遠古的巨石千百年來一直神奇地矗立著(圖)。都市里的人,卻自有動中取靜的辦法,到了大商場里,你只要站著不動,自動扶梯就會安穩(wěn)勻速地送你上樓下樓(圖)。從物理學的角度來看,如果一個物體保持靜止或做勻速直線運動,我們就說這個物體是處于平衡狀態(tài)。因此,巨石、勻速電梯上站立的人都是處于平衡狀態(tài)。那么,保持物體平衡需要什么條件呢?探究一探究二探究三隨堂檢測共點力作用下物體的平衡探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示如果物體受兩個力作用而平衡,這兩個力一定等大反向且作用在一條直線上,即合力為零。如果物體受多個力而平衡,根據(jù)力的合成定則,我們可以把任意兩個共點力用一個合力來等效代替,據(jù)此,三個以上的共點力最終都可以等效簡化為兩個共點力?？梢?三個以上共點力的平衡,最終也都可以簡化為二力平衡。根據(jù)二力平衡條件,我們就可以得出在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零,即F合=0。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示如果物體受兩個力作用而平衡探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納

探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例1物體受共點力作用,下列說法正確的是(

)A.物體的速度等于零,物體就一定處于平衡狀態(tài)B.物體相對另一物體保持靜止時,物體一定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為零時,就一定處于平衡狀態(tài)D.物體做勻加速運動時,物體處于平衡狀態(tài)解析處于平衡狀態(tài)的物體,從運動形式上是處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),從受力上來看,物體所受合外力為零。速度為零的物體,受力不一定為零,故不一定處于平衡狀態(tài),選項A錯;物體相對于另一物體靜止時,該物體相對地面不一定靜止,如當另一物體做變速運動時,該物體也做變速運動,此物體處于非平衡狀態(tài),故選項B錯;選項C符合平衡條件,為正確選項;物體做勻加速運動,所受合力不為零,故不是平衡狀態(tài),選項D錯。答案C探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測例2物體在F1=7N、F2=10N、F3=10N這三個互成角度的共點力作用下處于平衡狀態(tài),求F1和F3合力的大小和方向。解析因為三力平穩(wěn)時三個力的合力必為零,則F1和F3合力必定與F2的合力為零。因此F1和F3合力的大小等于10

N,方向與F2方向相反。答案F1和F3合力的大小等于10N,方向與F2方向相反。探究一探究二探究三隨堂檢測例2物體在F1=7N、F2=10探究一探究二探究三隨堂檢測

處理平衡問題常用的三種方法情景導引如圖所示,重物的重力為G,輕繩AO與BO的A、B端是固定的,平衡時AO是水平的,BO與豎直方向的夾角為θ,能否用分解法和合成法兩種方法求出AO的拉力FT1和BO的拉力FT2的大小?探究一探究二探究三隨堂檢測處理平衡問題常用的三種方法探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示選取O點為研究對象,其受力如圖甲所示,O點受到三個力的作用:重物對O的拉力大小為G,AO繩的拉力FT1,BO繩的拉力FT2。如圖乙所示,作出FT1和FT2的合力等于重力大小,在三角形中解出兩繩拉力大小。如圖丙所示,將重力沿兩繩的方向分解,在三角形中解出兩繩拉力大小。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示選取O點為研究對象,其受力探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.合成法:物體受三個共點力的作用而平衡,則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反,據(jù)此畫出這兩個力合成的平行四邊形,利用幾何知識求解力三角形。2.分解法:物體受三個共點力的作用而平衡,將某一個力按其他兩個力的作用線分解,則其分力和其他兩個力分別等大、反向。3.正交分解法:物體受到三個或三個以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解到相互垂直的x、y軸上,則x(或y)軸上各分力的合力為零。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例3在科學研究中,可以用風力儀直接測量風力的大小,其原理如圖所示。儀器中一根輕質金屬絲下懸掛著一個金屬球,無風時,金屬絲豎直下垂;當受到沿水平方向吹來的風時,金屬絲偏離豎直方向一定角度。風力越大,偏角越大。通過傳感器,就可以根據(jù)偏角的大小測出風力的大小,求風力大小F跟金屬球的質量m、偏角θ之間的關系。探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測解析取金屬球為研究對象,有風時,它受到三個力的作用:重力mg、水平方向的風力F和金屬絲的拉力FT,如圖所示。這三個力是共點力,在這三個共點力的作用下金屬球處于平衡狀態(tài),則這三個力的合力為零。探究一探究二探究三隨堂檢測解析取金屬球為研究對象,有風時,它探究一探究二探究三隨堂檢測方法一:(力的合成法)如圖甲所示,風力F和拉力FT的合力與重力等大反向,由平行四邊形定則可得F=mgtan

θ。方法二:(力的分解法)重力有兩個作用效果:使金屬球抵抗風的吹力和使金屬絲拉緊,所以可以將重力沿水平方向和金屬絲的方向進行分解,如圖乙所示,由幾何關系可得F=F'=mgtan

θ。探究一探究二探究三隨堂檢測方法一:(力的合成法)如圖甲所示,探究一探究二探究三隨堂檢測方法三:(正交分解法)以金屬球為坐標原點,取水平方向為x軸,豎直方向為y軸,建立坐標系,如圖丙所示。根據(jù)平衡條件有Fx合=FTsin

θ-F=0Fy合=FTcos

θ-mg=0解得F=mgtan

θ。答案F=mgtanθ探究一探究二探究三隨堂檢測方法三:(正交分解法)以金屬球為坐探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法應用平衡條件解題的一般步驟(1)選取研究對象;平衡問題中,研究對象常有三種情況:①單個物體;②多個物體組成的系統(tǒng);③繩與繩、繩和棒之間的結點;(2)對研究對象進行受力分析,并作出受力示意圖;(3)選取合成法(2~3個力作用)、正交分解法(多個力作用),依據(jù)平衡條件列出力的平衡方程。(4)求解方程,并對結果做必要的討論。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法應用平衡條件解題的一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測

動態(tài)平衡問題情景導引如圖所示,人通過跨過定滑輪的輕繩牽引一物體,人向右緩慢移動時,地面對人的支持力和摩擦力如何變化?要點提示人受重力、繩子的拉力及地面對人的支持力和摩擦力,當人緩慢向右移動時,繩子拉力的大小不變,但在水平方向的分力增大,豎直方向的分力減小,故地面對人的支持力和摩擦力都變大。探究一探究二探究三隨堂檢測動態(tài)平衡問題探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.動態(tài)平衡:是指平衡問題中的一部分力是變力,是動態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,所以叫動態(tài)平衡,這是平衡問題中的一類難題。2.基本思路:化“動”為“靜”,“靜”中求“動”。3.基本方法:圖解法、解析法和相似三角形法。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例4如圖所示,用AO、BO兩根細線吊著一個重物P,AO與天花板的夾角θ保持不變,用手拉著BO線由水平逆時針的方向逐漸轉向豎直向上的方向,在此過程中,BO和AO中張力的大小變化情況是(

)A.都逐漸變大B.都逐漸變小C.BO中張力逐漸變大,AO中張力逐漸變小D.BO中張力先變小后變大,AO中張力逐漸減小到零探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測解析取接點O為研究對象,進行受力分析OA和OB繩子的拉力的合力總是與物體的重力相平衡,所以兩個拉力的合力不變,隨著OB繩子的轉動,從三角形的邊長變化可知BO中張力先變小后變大,AO中張力逐漸減小到零,D正確。答案D探究一探究二探究三隨堂檢測解析取接點O為研究對象,進行受力分探究一探究二探究三隨堂檢測例5如圖所示,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設墻面對球的壓力大小為FN1,球對木板的壓力大小為FN2。以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉到水平位置。不計摩擦,在此過程中(

)A.FN1始終減小,FN2始終增大B.FN1始終減小,FN2始終減小C.FN1先增大后減小,FN2始終減小D.FN1先增大后減小,FN2先減小后增大探究一探究二探究三隨堂檢測例5如圖所示,一小球放置在木板與豎探究一探究二探究三隨堂檢測答案B探究一探究二探究三隨堂檢測答案B探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法處理動態(tài)平衡問題的一般步驟(1)解析法①列平衡方程求出未知量與已知量的關系表達式。②根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況。(2)圖解法①適用情況一般物體只受三個力作用,且其中一個力大小、方向均不變,另一個力的方向不變,第三個力大小、方向均變化。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法處理動態(tài)平衡問題的一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測②一般步驟a.首先對物體進行受力分析,根據(jù)力平衡條件,在同一圖中畫出力的平行四邊形或三角形。b.再由力的平行四邊形或三角形的邊長變化及角度變化確定某些力的大小、方向的變化情況。③注意:當大小、方向都可變的分力(設為F1)與方向不變、大小可變的分力垂直時,F1有最小值。探究一探究二探究三隨堂檢測②一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,某工人正在修理草坪,推力F與水平方向成α角,割草機沿水平方向做勻速直線運動,則割草機所受阻力的大小為(

)解析割草機沿水平方向做勻速直線運動,四個力的合力為零,受力如圖,則有Ff=Fcos

α。答案B探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,某工人正在修理草坪,探究一探究二探究三隨堂檢測2.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,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,手臂伸直后所受作用力沿手臂方向,一質量為75kg的運動員,在舉起125kg的杠鈴時,兩臂成120°角,如圖所示,則此時運動員的每只手臂對杠鈴的作用力F及運動員對地面的壓力FN的大小分別為(g取10m/s2)(

)A.F=1250N,FN=2000NB.F=1250N,FN=3250NC.F=625N,FN=2000ND.F=722N,FN=2194N探究一探究二探究三隨堂檢測2.舉重運動員在抓舉比賽時,為了減探究一探究二探究三隨堂檢測解析分析杠鈴受力如圖所示,重力、人給的兩個支持力,三個力的夾角均為120°,杠鈴處于靜止狀態(tài),合力為零。兩臂作用力大小相等,并等于杠鈴重力G,所以F1=F2=1

250

N。把杠鈴和人看作整體,整體受重力、地面的支持力,且兩力大小相等,FN=2

000

N。答案A探究一探究二探究三隨堂檢測解析分析杠鈴受力如圖所示,重力、人探究一探究二探究三隨堂檢測3.如圖所示,清洗樓房玻璃的工人常用一根繩索將自己懸在空中,工人及其裝備的總重力為G,懸繩與豎直墻壁的夾角為α,懸繩對工人的拉力大小為FT,墻壁對工人的彈力大小為FN,不計工人與墻壁之間的摩擦。則(

)A.FT=GsinαB.FN=GtanαC.若緩慢減小懸繩的長度,FT與FN的合力變大D.若緩慢增大懸繩的長度,FT減小,FN增大答案B探究一探究二探究三隨堂檢測3.如圖所示,清洗樓房玻璃的工人常探究一探究二探究三隨堂檢測4.如圖所示,水平地面上有一重60N的物體,在與水平方向成30°角斜向右上、大小為20N的拉力F作用下勻速運動,求地面對物體的支持力和摩擦力大小。解析對物體進行受力分析,如圖所示,物體受重力G、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff。建立直角坐標系,對力F進行正交分解得:y方向:FN+Fsin

30°-G=0①x方向:Ff-Fcos

30°=0②由①②得:FN=50

N,Ff=10

N。答案50N

10N探究一探究二探究三隨堂檢測4.如圖所示,水平地面上有一重60習題課:共點力的平衡習題課:共點力的平衡高中物理：第三章-習題課-共點力的平衡課件探究一探究二探究三隨堂檢測

共點力作用下物體的平衡情景導引我們處在一個異彩紛呈的世界里,世界上的物體可謂千姿百態(tài)。遠古的巨石千百年來一直神奇地矗立著(圖)。都市里的人,卻自有動中取靜的辦法,到了大商場里,你只要站著不動,自動扶梯就會安穩(wěn)勻速地送你上樓下樓(圖)。從物理學的角度來看,如果一個物體保持靜止或做勻速直線運動,我們就說這個物體是處于平衡狀態(tài)。因此,巨石、勻速電梯上站立的人都是處于平衡狀態(tài)。那么,保持物體平衡需要什么條件呢?探究一探究二探究三隨堂檢測共點力作用下物體的平衡探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示如果物體受兩個力作用而平衡,這兩個力一定等大反向且作用在一條直線上,即合力為零。如果物體受多個力而平衡,根據(jù)力的合成定則,我們可以把任意兩個共點力用一個合力來等效代替,據(jù)此,三個以上的共點力最終都可以等效簡化為兩個共點力?？梢?三個以上共點力的平衡,最終也都可以簡化為二力平衡。根據(jù)二力平衡條件,我們就可以得出在共點力作用下物體的平衡條件是合力為零,即F合=0。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示如果物體受兩個力作用而平衡探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納

探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例1物體受共點力作用,下列說法正確的是(

)A.物體的速度等于零,物體就一定處于平衡狀態(tài)B.物體相對另一物體保持靜止時,物體一定處于平衡狀態(tài)C.物體所受合力為零時,就一定處于平衡狀態(tài)D.物體做勻加速運動時,物體處于平衡狀態(tài)解析處于平衡狀態(tài)的物體,從運動形式上是處于靜止或勻速直線運動狀態(tài),從受力上來看,物體所受合外力為零。速度為零的物體,受力不一定為零,故不一定處于平衡狀態(tài),選項A錯;物體相對于另一物體靜止時,該物體相對地面不一定靜止,如當另一物體做變速運動時,該物體也做變速運動,此物體處于非平衡狀態(tài),故選項B錯;選項C符合平衡條件,為正確選項;物體做勻加速運動,所受合力不為零,故不是平衡狀態(tài),選項D錯。答案C探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測例2物體在F1=7N、F2=10N、F3=10N這三個互成角度的共點力作用下處于平衡狀態(tài),求F1和F3合力的大小和方向。解析因為三力平穩(wěn)時三個力的合力必為零,則F1和F3合力必定與F2的合力為零。因此F1和F3合力的大小等于10

N,方向與F2方向相反。答案F1和F3合力的大小等于10N,方向與F2方向相反。探究一探究二探究三隨堂檢測例2物體在F1=7N、F2=10探究一探究二探究三隨堂檢測

處理平衡問題常用的三種方法情景導引如圖所示,重物的重力為G,輕繩AO與BO的A、B端是固定的,平衡時AO是水平的,BO與豎直方向的夾角為θ,能否用分解法和合成法兩種方法求出AO的拉力FT1和BO的拉力FT2的大小?探究一探究二探究三隨堂檢測處理平衡問題常用的三種方法探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示選取O點為研究對象,其受力如圖甲所示,O點受到三個力的作用:重物對O的拉力大小為G,AO繩的拉力FT1,BO繩的拉力FT2。如圖乙所示,作出FT1和FT2的合力等于重力大小,在三角形中解出兩繩拉力大小。如圖丙所示,將重力沿兩繩的方向分解,在三角形中解出兩繩拉力大小。探究一探究二探究三隨堂檢測要點提示選取O點為研究對象,其受力探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.合成法:物體受三個共點力的作用而平衡,則任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反,據(jù)此畫出這兩個力合成的平行四邊形,利用幾何知識求解力三角形。2.分解法:物體受三個共點力的作用而平衡,將某一個力按其他兩個力的作用線分解,則其分力和其他兩個力分別等大、反向。3.正交分解法:物體受到三個或三個以上力的作用而平衡,將物體所受的力分解到相互垂直的x、y軸上,則x(或y)軸上各分力的合力為零。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例3在科學研究中,可以用風力儀直接測量風力的大小,其原理如圖所示。儀器中一根輕質金屬絲下懸掛著一個金屬球,無風時,金屬絲豎直下垂;當受到沿水平方向吹來的風時,金屬絲偏離豎直方向一定角度。風力越大,偏角越大。通過傳感器,就可以根據(jù)偏角的大小測出風力的大小,求風力大小F跟金屬球的質量m、偏角θ之間的關系。探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測解析取金屬球為研究對象,有風時,它受到三個力的作用:重力mg、水平方向的風力F和金屬絲的拉力FT,如圖所示。這三個力是共點力,在這三個共點力的作用下金屬球處于平衡狀態(tài),則這三個力的合力為零。探究一探究二探究三隨堂檢測解析取金屬球為研究對象,有風時,它探究一探究二探究三隨堂檢測方法一:(力的合成法)如圖甲所示,風力F和拉力FT的合力與重力等大反向,由平行四邊形定則可得F=mgtan

θ。方法二:(力的分解法)重力有兩個作用效果:使金屬球抵抗風的吹力和使金屬絲拉緊,所以可以將重力沿水平方向和金屬絲的方向進行分解,如圖乙所示,由幾何關系可得F=F'=mgtan

θ。探究一探究二探究三隨堂檢測方法一:(力的合成法)如圖甲所示,探究一探究二探究三隨堂檢測方法三:(正交分解法)以金屬球為坐標原點,取水平方向為x軸,豎直方向為y軸,建立坐標系,如圖丙所示。根據(jù)平衡條件有Fx合=FTsin

θ-F=0Fy合=FTcos

θ-mg=0解得F=mgtan

θ。答案F=mgtanθ探究一探究二探究三隨堂檢測方法三:(正交分解法)以金屬球為坐探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法應用平衡條件解題的一般步驟(1)選取研究對象;平衡問題中,研究對象常有三種情況:①單個物體;②多個物體組成的系統(tǒng);③繩與繩、繩和棒之間的結點;(2)對研究對象進行受力分析,并作出受力示意圖;(3)選取合成法(2~3個力作用)、正交分解法(多個力作用),依據(jù)平衡條件列出力的平衡方程。(4)求解方程,并對結果做必要的討論。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法應用平衡條件解題的一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測

動態(tài)平衡問題情景導引如圖所示,人通過跨過定滑輪的輕繩牽引一物體,人向右緩慢移動時,地面對人的支持力和摩擦力如何變化?要點提示人受重力、繩子的拉力及地面對人的支持力和摩擦力,當人緩慢向右移動時,繩子拉力的大小不變,但在水平方向的分力增大,豎直方向的分力減小,故地面對人的支持力和摩擦力都變大。探究一探究二探究三隨堂檢測動態(tài)平衡問題探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納1.動態(tài)平衡:是指平衡問題中的一部分力是變力,是動態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化,所以叫動態(tài)平衡,這是平衡問題中的一類難題。2.基本思路:化“動”為“靜”,“靜”中求“動”。3.基本方法:圖解法、解析法和相似三角形法。探究一探究二探究三隨堂檢測知識歸納探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析例4如圖所示,用AO、BO兩根細線吊著一個重物P,AO與天花板的夾角θ保持不變,用手拉著BO線由水平逆時針的方向逐漸轉向豎直向上的方向,在此過程中,BO和AO中張力的大小變化情況是(

)A.都逐漸變大B.都逐漸變小C.BO中張力逐漸變大,AO中張力逐漸變小D.BO中張力先變小后變大,AO中張力逐漸減小到零探究一探究二探究三隨堂檢測典例剖析探究一探究二探究三隨堂檢測解析取接點O為研究對象,進行受力分析OA和OB繩子的拉力的合力總是與物體的重力相平衡,所以兩個拉力的合力不變,隨著OB繩子的轉動,從三角形的邊長變化可知BO中張力先變小后變大,AO中張力逐漸減小到零,D正確。答案D探究一探究二探究三隨堂檢測解析取接點O為研究對象,進行受力分探究一探究二探究三隨堂檢測例5如圖所示,一小球放置在木板與豎直墻面之間。設墻面對球的壓力大小為FN1,球對木板的壓力大小為FN2。以木板與墻連接點所形成的水平直線為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉到水平位置。不計摩擦,在此過程中(

)A.FN1始終減小,FN2始終增大B.FN1始終減小,FN2始終減小C.FN1先增大后減小,FN2始終減小D.FN1先增大后減小,FN2先減小后增大探究一探究二探究三隨堂檢測例5如圖所示,一小球放置在木板與豎探究一探究二探究三隨堂檢測答案B探究一探究二探究三隨堂檢測答案B探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法處理動態(tài)平衡問題的一般步驟(1)解析法①列平衡方程求出未知量與已知量的關系表達式。②根據(jù)已知量的變化情況來確定未知量的變化情況。(2)圖解法①適用情況一般物體只受三個力作用,且其中一個力大小、方向均不變,另一個力的方向不變,第三個力大小、方向均變化。探究一探究二探究三隨堂檢測規(guī)律方法處理動態(tài)平衡問題的一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測②一般步驟a.首先對物體進行受力分析,根據(jù)力平衡條件,在同一圖中畫出力的平行四邊形或三角形。b.再由力的平行四邊形或三角形的邊長變化及角度變化確定某些力的大小、方向的變化情況。③注意:當大小、方向都可變的分力(設為F1)與方向不變、大小可變的分力垂直時,F1有最小值。探究一探究二探究三隨堂檢測②一般步驟探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,某工人正在修理草坪,推力F與水平方向成α角,割草機沿水平方向做勻速直線運動,則割草機所受阻力的大小為(

)解析割草機沿水平方向做勻速直線運動,四個力的合力為零,受力如圖,則有Ff=Fcos

α。答案B探究一探究二探究三隨堂檢測1.如圖所示,某工人正在修理草坪,探究一探究二