高一物理第四章第一節(jié) 第二節(jié)人教版知識(shí)精講（通用）

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1、高一物理第四章 第一節(jié) 第二節(jié)人教版 【同步教育信息】 一. 本周教學(xué)內(nèi)容： 第四章 第一節(jié) 第二節(jié) 二. 知識(shí)要點(diǎn)： 了解共點(diǎn)力作用下物體平衡的概念，理解共點(diǎn)力作用下的物體平衡條件，掌握共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的基本思路和方法，學(xué)會(huì)應(yīng)用平衡條件對(duì)物體進(jìn)行受力分析。 三. 學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 1. 平衡狀態(tài)：一個(gè)物體在共點(diǎn)力作用下，保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)叫平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)平衡態(tài)。 2. 兩種平衡態(tài)同一加速度，靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的加速度均為零。 3. 平衡條件：分量式 4. 幾種簡(jiǎn)單的平衡： （1）二力平衡：作用于一個(gè)物體上的二個(gè)力，等大，反向共線則平衡。 （2）三力

2、平衡：三個(gè)共點(diǎn)力平衡則兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大，反向，共線。 （3）三力平衡條件逆推理：若三力平衡必共點(diǎn)。 （4）多個(gè)力平衡：一個(gè)力必與其余力的合力等大，共線，反向。 5. 應(yīng)用共點(diǎn)力平衡條件解題的一般步驟： （1）根據(jù)題目的要求和計(jì)算方便，恰當(dāng)?shù)剡x擇研究對(duì)象，要使題目中的已知條件和待求的未知量之間能夠通過(guò)這個(gè)研究對(duì)象的平衡條件聯(lián)系起來(lái)。 （2）正確分析研究對(duì)象的受力情況，畫(huà)出受力示意圖。 （3）應(yīng)用平衡條件，選擇恰當(dāng)?shù)姆椒?，建立平衡方程? （4）解方程：對(duì)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明或討論。 6. 解題中注意的問(wèn)題： （1）靈活選取研究對(duì)象。 （2）判斷研究對(duì)象是否滿足平衡條件。 （

3、3）靈活選取解題方法。常用的兩種解法。 【典型例題】 [例1] 下列物體處于平衡狀態(tài)的是（ ） A. 靜止在粗糙斜面上的物體 B. 沿光滑斜面下滑的物體 C. 在平直公路上行駛的汽車(chē) D. 以恒定速率運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星 解：物體處于平衡態(tài)兩個(gè)特征，運(yùn)動(dòng)特征；力學(xué)特征受平衡力。A中物體加速度為零，是平衡態(tài)。B中物體受兩個(gè)力不平衡，不是平衡態(tài)。C中汽車(chē)速度大小是否變化未知。D中速率不變，速度方向改變不是平衡態(tài)。選A。 [例2] 如圖18—1所示某物體受四個(gè)力作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)。若使的方向沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)角而保持大小不變，其余三個(gè)力大小、方向都不變，則此時(shí)物體所受到的合力大小為（

4、 ） A. B. 0 C. D. 圖18—1 解：物體受四個(gè)力而保持平衡，由平衡條件可知，四個(gè)力的合力為零，三個(gè)力的合力與等大反向共線，旋轉(zhuǎn)，則原已不存在，則其余三力的合力大小為，方向與原反向。旋轉(zhuǎn)后則相當(dāng)于物體受兩個(gè)力一個(gè)是，另一個(gè)是。與夾角為，大小相等，大小等于，如圖18—2所示。 ∴選C。 圖18—2 [例3] 如圖18—3所示重為G的物體在兩根細(xì)繩的懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)。細(xì)繩AC、BC與豎直方向的夾角分別為，求細(xì)繩AC、BC對(duì)物體的拉力各多大？ 圖18—3 解：選懸掛重物為研究對(duì)象，受重力G，AC繩的拉力，BC繩的拉力，三個(gè)共點(diǎn)力處于平衡狀態(tài)

5、，如圖18—4所示的合力與重力等大反向，。 圖18—4 [例4] 如圖18—5（a）所示斜面體質(zhì)量，斜面傾角為，斜面上有質(zhì)量的重物。在推力F作用下沿斜向上勻速滑動(dòng)。已知推力F大小為30N，方向與斜面平行。斜面體停于水平面不動(dòng)，試求地面對(duì)斜面體的支持力和摩擦力大?。ǎ? （a） （b） 圖18—5 解：斜面體與重物的加速度都是零，處于平衡態(tài)，取兩個(gè)物體為整體作研究對(duì)象，受重力，地面支持力，摩擦力f，如圖18—5（b）所示，F(xiàn)分力為，。 x方向 （1） y方向 （2） （3） （4） （

6、3）代入（1）得 （4）代入（2）得 ∴地面對(duì)斜面體支持力大小為135N，摩擦力大小為N。 [例5] 河岸上人用力拉繩，使船在水面勻速靠岸，若船所受水的阻力不能忽略大小為f。船在移動(dòng)中所受浮力將怎樣變化，見(jiàn)圖18—6。 （a） （b） 圖18—6 解：船受力有重力mg，水的阻力f，繩的拉力F，浮力，F(xiàn)分解為。 船移動(dòng)中f不變，所以不變，而減小。 F增大 ，當(dāng)F增大，減小，增大 ∴增大，而 減小 [例6] 輕彈簧兩端各連接一個(gè)球A、B，且。兩球用等長(zhǎng)輕繩懸于同一點(diǎn)，兩繩與豎直方向夾角分別為，試證，見(jiàn)圖18—7。 （a）

7、 （b） 圖18—7 證：連球心AB，取豎直線b與AB連線相交把AB分為x、y。做AB受力情況，對(duì)A球與F合力沿懸線方向，B球受重力及F的合力也沿懸線方向，力三角形與幾何三角形相似。 （1） （2） （1）/（2）式得 在中，（3） 在中，（4） ∴ 而 ∴ 即懸重球的懸線與豎直方向夾角小，證畢。 【模擬試題】 1. 關(guān)于平衡狀態(tài)的說(shuō)法，下列敘述正確的是（ ） A. 處于平衡態(tài)的物體一定是靜止的 B. 在升降電梯中站立的人一定處于平衡態(tài) C. 向上拋出的物體在最高點(diǎn)速度為零，這一時(shí)刻處于平衡態(tài)

8、 D. 勻速下落的降落傘處于平衡態(tài) 2. 一個(gè)物體受到三個(gè)共點(diǎn)力的作用而做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則這三個(gè)力不可能的數(shù)值是（ ） A. 5N、9N、13N B. 7N、8N、10N C. 7N、20N、30N D. 5N、5N、5N 3. 如圖18—8所示，小球系于繩下端，繩被豎直拉緊，小球與光滑斜面接觸。小球受力情況是（ ） A. 小球只受重力和繩的拉力 B. 小球受重力，繩的拉力和斜面的支持力 C. 小球只受重力和斜面的支持力 D. 小球受重力，斜面的彈性支持力 圖18—8 4. 如圖18—9所示，物塊M靜止于傾斜放置的木板上，使傾斜角緩慢增大，在M沿木板滑動(dòng)

9、之前，受力情況是（ ） A. 物塊對(duì)木板的壓力逐漸減小 B. 物塊所受支持力和摩擦力都減小 C. 物塊所受支持力與摩擦力的合力不變 D. 物塊所受重力、支持力、摩擦力的合力逐漸變大 圖18—9 5. 如圖18—10所示，三根質(zhì)量和形狀都相同的光滑圓柱體a、b、c，它們的重心位置不同，三個(gè)相同的支座上支點(diǎn)P、Q在同一水平面上。圓柱體a的重心在，位于柱體軸心上，圓柱體b的重心在位于柱體軸心上方，圓柱體C的重心位于柱體軸心下方。三柱體均處于平衡狀態(tài)，支點(diǎn)P對(duì)a的支持力為，對(duì)b、c的支持力為、，則（ ） A. B. C. D. 圖18—10

10、6. 三段不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它們共同懸掛一重物，如圖18—11所示，其中OB是水平的，A端、B端固定。若逐漸增懸掛重物的重量，則最先斷的繩子是（ ） A. OA段 B. OB段 C. OC段 D. 可能OB或OC 圖18—11 7. 如圖18—12所示光滑的半球基座固定在地面上，一小球G，被一輕繩系于下端，繩另一端繞過(guò)定滑輪后用力拉住，定滑輪懸點(diǎn)與光滑半球球心在同一豎直線上。使小球沿半球面緩慢向上移動(dòng)。設(shè)半球面對(duì)小球支持力大小為，繩的拉力大小為T(mén)。在小球移動(dòng)中拉力T，支持力大小變化是（ ） A. 變大，T變小 B. 變小，T

11、變大 C. 變小，T先變小后變大 D. 不變，T變小 圖18—12 8. 一個(gè)物體受三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡態(tài)，其中一個(gè)力，方向向右；另一個(gè)力方向向左，現(xiàn)將沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)，將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)，而第三個(gè)力不變，則此時(shí)物體所受合力大小為 N。 9. 汽球下懸掛重物G，停于空中靜止不動(dòng)，空中無(wú)風(fēng)。假若地球?qū)χ車(chē)矬w的吸引力突然消失，汽球沒(méi)有破碎，則氣球與重物的狀態(tài)將是 。 圖18—13 10. 兩根長(zhǎng)度相等的輕繩，下端掛一質(zhì)量為m的物體，上端分別固定在水平的屋頂M、N兩點(diǎn)，MN距離為S。如圖18—14所示，已知兩根繩所能承受的最大拉力均為

12、T，則每根繩的長(zhǎng)度不得短于 。 圖18—14 11. 質(zhì)量分布不均勻的直桿AB長(zhǎng)1m，將其兩端分別用細(xì)繩栓住，吊在墻上。當(dāng)AB在水平方向平衡時(shí)，細(xì)繩AC、BD與水平方向的夾角分別為，求AB桿的重心距B端的距離。 圖18—15 12. 如圖18—16所示，光滑的金屬桿做成的直角三角形框架ABC的AB邊和AC邊上各穿有一個(gè)小球E和F，用一根細(xì)線把E和F連接起來(lái)，細(xì)線比BC短，使三角形框架豎直放置，BC邊水平，AB邊與BC邊夾角為，試分析兩球平衡時(shí)細(xì)線與AC的夾角，細(xì)線與AB邊夾角取值范圍。 圖18—16 13. 將一根不可伸縮的柔軟輕繩的兩端固定在相距4m的豎直墻上。固定點(diǎn)為A、B。繩長(zhǎng)為5m。繩上有一光滑的輕質(zhì)滑輪，吊著一個(gè)重180N的物體，靜止時(shí)，AO、BO的拉力有多大？若繩端A固定，繩端B點(diǎn)沿豎直墻緩慢上下移動(dòng)，繩AOB沒(méi)被拉成直線，繩的拉力大小是否改變？怎樣改變？ 圖18—17 試題答案 1. D 2. C 3. A 4. AC 5. A 6. A 7. D 8. 50 9. 靜止的 10. 11. 0.25m 12. ， 13. 都為150N、不變