【同步導(dǎo)學(xué)】高中物理課件 4.3共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用課件 滬科必修1

4．3共點(diǎn)力的平衡及其應(yīng)用1．平衡狀態(tài)：物體處于______和______________，

我們說物體處于平衡狀態(tài)．2．在共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài)的物體所受的合

外力______，即：__________.3．三力平衡的條件：任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)

力大小______，方向______，作用在___________．4．多力平衡條件：物體受到幾個(gè)共點(diǎn)力的作用而

平衡時(shí)，其中的任意一個(gè)力必定與余下的其他力的

合力______．靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)為零F合＝0相等相反一條直線上平衡5．解共點(diǎn)力平衡問題的基本思路(1)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，作出受力圖．(2)物體在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，常用的解題方法有：力的分解法、力的合成法．(3)共面的非平行的三個(gè)力平衡時(shí)：其中任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力等值反向，且三個(gè)力的作用線必交于一點(diǎn)．(4)物體在三個(gè)或三個(gè)以上力作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，通常應(yīng)用正交分解法．一、共點(diǎn)力作用下物體的平衡●要點(diǎn)梳理物體的平衡狀態(tài)一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，則這個(gè)物體就處于平衡狀態(tài)．如光滑水平面上勻速直線滑動(dòng)的物塊；沿斜面勻速直線下滑的木箱；天花板上懸掛的吊燈等，這些物體都處于平衡狀態(tài)．物體處于平衡狀態(tài)時(shí)分為兩類：一類是共點(diǎn)力作用下物體的平衡；另一類是有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡．在這一節(jié)我們只研究共點(diǎn)力作用下物體的平衡．共點(diǎn)力作用下物體的平衡又分為兩種情形，即靜平衡(物體靜止)和動(dòng)平衡(物體做勻速直線運(yùn)動(dòng))．●

疑點(diǎn)辨析對(duì)靜止的理解：靜止與速度v＝0不是一回事．物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，說明v＝0，a＝0，兩者必須同時(shí)成立．若僅是v＝0，a≠0，如上拋到最高點(diǎn)的物體，此時(shí)物體并不能保持靜止，上拋到最高點(diǎn)的物體并非處于平衡狀態(tài)．所以平衡狀態(tài)是指加速度為零的狀態(tài)，而不是速度為零的狀態(tài)．二、共點(diǎn)力作用下的平衡條件●要點(diǎn)梳理共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的力學(xué)特點(diǎn)是所受合外力F合＝0.例如，圖甲中，放在水平地面上的物體保持靜止，則此物體所受的重力和支持力是一對(duì)平衡力，其合力為零．甲乙又如圖乙中，若物體沿斜面勻速下滑，則f與N的合力必與重力G等大、反向，故仍有F合＝0.●

重點(diǎn)解讀(1)若物體在兩個(gè)力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上，其合力為零，這就是初中學(xué)過的二力平衡．(2)若物體在三個(gè)非平行力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)，則這三個(gè)力必定共面共點(diǎn)(三力匯交原理)，合力為零，稱為三個(gè)共點(diǎn)力的平衡，其中任意兩個(gè)力的合力必定與第三個(gè)力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上．(3)物體在n個(gè)非平行力同時(shí)作用下處于平衡狀態(tài)時(shí)，n個(gè)力必定共點(diǎn)，合力為零，稱為n個(gè)共點(diǎn)力的平衡，其中任意(n－1)個(gè)力的合力必定與第n個(gè)力等值反向，作用在同一直線上．由牛頓第二定律知道，作用于物體上力的平衡是物體處于平衡狀態(tài)的原因，物體處于平衡狀態(tài)是力的平衡的結(jié)果．三、、共共點(diǎn)點(diǎn)力力平平衡衡條條件件的的應(yīng)應(yīng)用用●重點(diǎn)點(diǎn)解解讀讀現(xiàn)實(shí)實(shí)生生活活中中，，物物體體在在力力的的作作用用下下處處于于平平衡衡的的情情況況隨隨處處可可見見，，站站著著的的人人在在重重力力和和地地面面支支持持力力的的作作用用下下，，處處于于靜靜止止的的平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，這這叫叫做做靜靜態(tài)態(tài)平平衡衡；；跳跳傘傘運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)員員在在降降落落過過程程中中，，當(dāng)當(dāng)其其勻勻速速降降落落時(shí)時(shí)，，他他所所受受的的重重力力與與降降落落傘傘的的拉拉力力及及空空氣氣阻阻力力相相平平衡衡，，這這叫叫做做動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)平平衡衡．．有時(shí)時(shí)，，物物體體就就整整體體而而言言并并不不處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，但但它它可可以以在在某某一一方方向向上上處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)．．如如在在海海面面上上加加速速行行駛駛的的快快艇艇，，在在水水平平方方向向上上做做變變速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，可可是是它它在在豎豎直直方方向向上上只只受受重重力力和和浮浮力力這這一一對(duì)對(duì)平平衡衡力力作作用用，，因因此此它它在在豎豎直直方方向向上上處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)．．(1)在共共點(diǎn)點(diǎn)力力作作用用下下物物體體處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，則則物物體體所所受受合合力力為為零零，，因因此此物物體體在在任任一一方方向向上上的的合合力力都都為為零零．．(2)如果果物物體體只只是是在在某某一一方方向向上上處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，則則物物體體在在該該方方向向上上合合力力為為零零，，因因此此可可以以在在該該方方向向上上應(yīng)應(yīng)用用平平衡衡條條件件列列方方程程求求解解．．【解析析】在共共點(diǎn)點(diǎn)力力作作用用下下處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)的的物物體體，，必必然然同同時(shí)時(shí)具具備備兩兩個(gè)個(gè)特特點(diǎn)點(diǎn)：：從從運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)狀狀態(tài)態(tài)顯然，靜止在粗糙斜面上的物體和勻速行駛的汽車都處于平衡狀態(tài)，而沿光滑斜面由靜止加速下滑的物體，加速度不等于零，不處于平衡狀態(tài)，做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開始下落時(shí)，盡管速度v＝0.但加速度a＝g≠0，合力F＝G≠0，故也不處于平衡狀態(tài)．【答案】

AC【方法法總總結(jié)結(jié)】判斷斷物物體(1)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(看運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止，還是勻速運(yùn)動(dòng))(2)根據(jù)物體的受力情況(看合力是否為零)．【解析析】因?yàn)闉橹刂匚镂锷仙仙降阶钭罡吒唿c(diǎn)點(diǎn)時(shí)時(shí)速速度度為為零零，，加加速速度度是是g，所所以以物物體體不不處處于于平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，A是錯(cuò)錯(cuò)誤誤的的；；電電梯梯中中的的人人和和電電梯梯一一起起勻勻速速運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，所所受受合合外外力力為為零零，，【答案】

BD【解析析】取足足球球作作為為研研究究對(duì)對(duì)象象，，它它共共受受到到三三個(gè)個(gè)力力作作用用，，重重力力G＝mg，方向豎豎直向下下；墻壁壁的支持持力N，方向水水平向右右；懸繩繩的拉力力T，方向沿沿繩的方方向．這三個(gè)力力一定是是共點(diǎn)力力，重力力的作用用點(diǎn)在球球心O點(diǎn)，支持持力N沿球的半半徑方向向．G和N的作用線線必交于于球心O點(diǎn)，則T的作用線線必過O點(diǎn)．既然然是三力力平衡，，可以根根據(jù)任意意兩力的的合力與與第三力力等大、、反向求求解，可可以根據(jù)據(jù)力三角角形求解解，也可可用正交交分解法法求解．．【答案】mg/cosαmgtanα【方法總結(jié)結(jié)】應(yīng)用共點(diǎn)點(diǎn)力的平平衡條件件解題的的一般步步驟：(1)確定研究究對(duì)象：：即在弄弄清題意意的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，明明確以哪哪一個(gè)物物體(或結(jié)點(diǎn))作為解題題的研究究對(duì)象．．(2)分析研究究對(duì)象的的受力情情況：全全面分析析研究對(duì)對(duì)象的受受力情況況，找出出作用在在研究對(duì)對(duì)象上的的所有外外力，并并作出受受力分析析圖，如如果物體體與別的的接觸物物體間有有相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)勢(shì))時(shí)，在圖圖上標(biāo)出出相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的方方向，以以判斷摩摩擦力的的方向．．(3)判斷研究究對(duì)象是是否處于于平衡狀狀態(tài)．(4)應(yīng)用共點(diǎn)點(diǎn)力的平平衡條件件，選擇擇適當(dāng)?shù)牡姆椒ǎ?，列平衡衡方程?5)求解方程，并根據(jù)情況，對(duì)結(jié)果加以說明或必要的討論．據(jù)此可知知作出幾幾組平行行四邊形形，反映映出N1、N2的變化情情況，如如上圖所所示．當(dāng)當(dāng)θ逐漸增大大時(shí)，N2與豎直方方向的夾夾角逐漸漸減小，，N2→N′2→N″2；當(dāng)θ＝90°時(shí)，N2＝N＝G＝mg，所以N2逐漸減小小，N1逐漸減小小．【答案】見解析【方法總結(jié)結(jié)】動(dòng)態(tài)平衡衡問題的的分析方方法：(1)解析法：：對(duì)研究究對(duì)象的的任一狀狀態(tài)進(jìn)行行受力分分析，建建立平衡衡方程，，求出應(yīng)應(yīng)變參量量與自變變參量的的一般函函數(shù)式，，然后根根據(jù)自變變量的變變化確定定應(yīng)變參參量的變變化．(2)圖解法：對(duì)對(duì)研究對(duì)象象進(jìn)行受力力分析，再再根據(jù)平行行四邊形定定則或三角角形定則畫畫出不同狀狀態(tài)下的力力的矢量圖圖(畫在同一個(gè)個(gè)圖中)，然后根據(jù)據(jù)有向線段段(表示力)的長(zhǎng)度變化化判斷各個(gè)個(gè)力的變化化情況．圖解法適用用條件：質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)個(gè)力作用下下處于平衡衡狀態(tài)，其其中一個(gè)力力恒定，一一個(gè)力的方方向不變，，第三個(gè)力力的大小和和方向都變變化的情況況．具體做做法是：合合成兩個(gè)變變力，其合合力與恒力力等值反向向．【答案】BD【指點(diǎn)迷津】學(xué)過幾種不不同的解題題方法之后后，在解題題時(shí)，不要要機(jī)械地套套用某種解解法，而是是要認(rèn)真審審讀題目，，明確物理理?xiàng)l件，靈靈活求解，，解題時(shí)一一定要養(yǎng)成成作圖的好好習(xí)慣．此題考查應(yīng)應(yīng)用物體平平衡條件處處理連接體體的平衡問問題，可以以運(yùn)用整體體法把a(bǔ)、b兩球以及a、b球之間的連連線視為一一個(gè)整體進(jìn)進(jìn)行研究，，也可以分分別單獨(dú)以以a、b球?yàn)檠芯繉?duì)對(duì)象，分析析其受力并并求解．因因?yàn)橛谜w體法解題可可以無須考考慮系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)物體之間間的相互作作用力，使使解題更為為簡(jiǎn)便，故故解題中可可以首先考考慮運(yùn)用整整體法求解解．選取a、b兩球及它們們之間的輕輕繩為研究究對(duì)象，其其受力情況況是：重力力(m1＋m2)g、外力F1和F2以及a球上方懸繩繩的拉力T，由于F1、F2等值反向，，互相平衡衡，懸線的的拉力T必與兩球的的重力(m1＋m2)g等值反向，，即a球上方的懸懸線必在豎豎直方向上上．故A選項(xiàng)正確．．【答案】A平衡狀態(tài)下下的臨界值值和極值問問題的求解解方法某種物理現(xiàn)現(xiàn)象變化為為另一種物物理現(xiàn)象的的轉(zhuǎn)折狀態(tài)態(tài)叫做臨界界狀態(tài)．物物體平衡的的臨界狀態(tài)態(tài)是指物體體所處的平平衡狀態(tài)將將要破壞而而尚未被破破壞的狀態(tài)態(tài)．解答物物體平衡的的臨界問題題時(shí)可用假假設(shè)法．運(yùn)運(yùn)用假設(shè)法法的基本步步驟是：①明確研究對(duì)對(duì)象；②畫受力示意意圖；③假設(shè)可發(fā)生生的臨界現(xiàn)現(xiàn)象；④列出滿足所所發(fā)生的臨臨界現(xiàn)象的的平衡方程程求解．如圖所示，，在A點(diǎn)有一物體體(未畫出)，其質(zhì)量為為2kg，兩根輕繩繩AB和AC的一端系在在豎直墻上上，另一端端系在物體體上，在物物體上另施施加一個(gè)方方向與水平平線成θ＝60°角的拉力F，若要使繩繩都能伸直直，求拉力力F的大小范圍圍．(g取10m/s2)1．如圖所示示運(yùn)動(dòng)圖象象表明物體體不處于平平衡狀態(tài)的的是()【答案】B2．在機(jī)場(chǎng)和和海港，常常用輸送帶帶運(yùn)送旅客客和行李、、貨物，如如下圖所示示，(a)為水平輸送送帶，(b)為傾斜輸送送帶，當(dāng)行行李箱隨輸輸送帶一起起勻速運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)，下列列幾種判斷斷中正確的的是()A．(a)、(b)兩種情形中中的行李箱箱都受到兩兩個(gè)力作用用B．(a)、(b)兩種情形中中的行李箱箱都受到三三個(gè)力作用用C．情形(a)中的行李箱箱受到兩個(gè)個(gè)力作用，，情形(b)中的行李箱箱受到三個(gè)個(gè)力作用D．情形(a)中的行李箱箱受到三個(gè)個(gè)力作用，，情形(b)中的行李箱箱受到四個(gè)個(gè)力作用【答案】C【解析】由于物體的的重力大于于拉力，所所以沒有拉拉動(dòng)物體，，物體處于于靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)，所受合合力為零．．【答案】D【解析】未撤去F1前，木塊靜靜止，說明明木塊所受受的靜摩擦擦力f靜＝F1－F2＝8N，方向向左左，即最大大靜摩擦力力fm≥8N．當(dāng)撤去F1后，木塊在在F2作用下有向向左運(yùn)動(dòng)的的趨勢(shì)，地地面給木塊塊的靜摩擦擦力方向變變?yōu)橄蛴?，，大小與F2相等，即f′靜＝F2＝2N．恰好在靜靜摩擦力的的范圍之內(nèi)內(nèi)(0<F≤fm)，木塊處于于靜止