高中物理《共點力作用下物體的平衡》.ppt

共點力作用下物體的平衡,要點疑點考點,課 前 熱 身,能力思維方法,要點疑點考點,一、共點力的概念 幾個力作用于物體上的同一點或幾個力的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力. 二、共點力作用下物體的平衡條件 1.平衡狀態(tài)：一個物體在共點力的作用下，如果保持靜止或者做勻速直線運動，就說這個物體處于平衡狀態(tài). 2.共點力作用下物體平衡條件是：合力為0，寫成公式F合=0.,3當(dāng)物體受到三個力處于平衡狀態(tài)時，通常把其中任意兩個力合成，則其合力與第三個力的關(guān)系是大小相等，方向相反；或者把其中任一個力沿另兩個力方向所在直線分解，則兩個分力與另兩個力的關(guān)系是分別對應(yīng)大小相等，方向相反. 4如果物體受到三個以上的力作用時，一般用正交分解法.,要點疑點考點,課 前 熱 身,1一物體同時受到共面的三個力的作用，下列幾組力的合力可以為0的是(ABD) A.5N、7N、8N B.5N、2N、3N C.1N、5N、10N D.1N、10N、10N,課 前 熱 身,2.兩個物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖1-4-1所示，不計摩擦，A對繩的作用力的大小與地面對A的作用力的大小分別為(A) A.mg,(M-m)g B.mg,Mg C.(M-m)g,Mg D.(M+m)g,(M-m)g,圖1-4-1,課 前 熱 身,3一根粗細(xì)均勻的勻質(zhì)棒按不同的對稱方式懸掛于線下，如圖1-4-2所示，則圖中哪一種懸掛方式能使線的張力最小(D),圖1-4-2,課 前 熱 身,4.在如圖1-4-3的裝置中，物體A處于靜止.已知A所受重力GA=10N，B所受重力GB=2N，繩與水平方向的夾角為37.那么，物體A與水平地面的摩擦力f=1.6N，物體A對地面的壓力FN=8.8N,圖1-4-3,能力思維方法,【例1】如圖1-4-4所示，質(zhì)量為m1=5kg的物體，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體，物體沿斜面向上勻速運動，斜面體質(zhì)量m2=10kg，且始終靜止，取g=10m/s2，求地面對斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.,圖1-4-4,能力思維方法,【解析】（1）隔離法：對物體作受力分析，如圖1-4-5(a)所示，由圖可知，在垂直于斜面方向上 FN=m1gcos30 在平行于斜面方向上， F=m1gsin30+Ff,Ff=F-m1gsin30,圖1-4-5,能力思維方法,再對斜面體作受力分析，如圖1-4-5(b)所示. 在豎直方向上有 FN地=m2g+FNcos30-Ffsin30，且Ff=Ff. 將、兩式代入式得 FN地=(m2+m1)g-Fsin30=135N. 在水平方向上有,圖1-4-5,能力思維方法,FNx=FNsin30=m1gcos30sin30 Ffx=Ffcos30=Fcos30-m1gsin30cos30 顯然，F(xiàn)fx和FNx方向均向右，斜面體有向右運動的趨勢，受到地面對它向左的摩擦力F地. F地=Ffx+FNx=Fcos30= N.,能力思維方法,(2)整體法：由于不要求求出物體和斜面體之間的相互作用力，而且兩個物體均處于平衡態(tài)，故可以將物體和斜面體當(dāng)作一個整體來研究，其受力圖如圖1-4-6所示.由圖可知： 在水平方向上，有F地=Fcos30= N； 在豎直方向上，有FN地=（m2+m1）g-Fsin30=135N.,圖1-4-6,能力思維方法,【解題回顧】從以上兩種方法比較，不難看出；整體法比隔離法簡捷得多一般情況下，兩個以上相互連接處于平衡狀態(tài)的物體，若研究的問題不涉及物體間的相互作用，用整體法往往簡捷明了,能力思維方法,【例2】如圖1-4-7所示，重為G的均勻鏈條，兩端用等長的輕繩連接，掛在等高的地方，繩與水平方向成角，試求： （1）繩子張力. （2）鏈條最低點的張力.,圖1-4-7,能力思維方法,【解析】（1）以繩子為研究對象，繩子兩端所受的力為F1和F2，重力G可看作作用在繩子中點，把F1 、 F2分解成水平方向和豎直方向兩個分量，由力的平衡條件有 F1sin = F2 sin =G F1cos = F2 cos =0 由式得F=F1= F2 =G/2sin,能力思維方法,(2)為了求鏈條最低點的張力T，隔離取一半鏈條作為研究對象，受力分析如圖1-4-8所示，在水平方向有 T=F1cos =(G/2sin) cos =G/2tan 求T時，也可隔離一半鏈條為研究對象，用力的矢量三角形求解.,能力思維方法,【例3】光滑半球面上的小球被一通過定滑輪的力F由底端緩拉到頂端的過程中，試分析繩的拉力F及半球面對小球的支持力FN的變化情況（如圖1-4-9所示）.,圖1-4-9,能力思維方法,【解析】如圖1-4-10所示，作出小球的受力示意圖，注意彈力FN總與球面垂直.從圖中可得到兩畫陰影的三角形相似.,圖1-4-10,能力思維方法,設(shè)球體半徑為R，定滑輪到球面的距離為h，繩長為L，根據(jù)三角形相似性得 F/L=mg/(h+R)FN/R=mg/(h+R). 由上兩式得 繩中張力F=mgL/(h+R)， 球面彈力FN=mgR/(h+R). 由于拉動過程中h、R不變，L變小. 故F減小，F(xiàn)N不變.,能力思維方法,【解題回顧】三角形相似法解此類問題很方便，但不滿足此法適用條件的不能亂用. 本題也可利用正交分解法及正弦定理求出FN及F的表達式，再作討論，請同學(xué)們試試，并與上面相似三角形法比較，體會一下相似三角形的妙用.,能力思維方法,【例4】給你一個立方體重物，一塊平整的長木板，幾本厚薄不同的書和一根刻度尺，要求用這些器材在桌面上粗略測定重物與木板間的動摩擦因數(shù)，試簡述實驗方案，并寫出的表達式.(用測量量來表示),能力思維方法,【解析】如圖1-4-11把書墊在長木板的一端形成一個斜面，把立方體重物放在斜面上，輕推一下立方體物塊，看能否沿斜面滑下，適當(dāng)改變書的本數(shù)及位置，直到使物塊能沿斜面勻速滑下，用刻度尺測出長木板的長度L和被墊一端的高度h. 當(dāng)物塊勻速下滑時，由平衡條件可得,mgsin-mgcos=0 ,=tan 而 則,