共点力作用下物体的平衡32(1)PPT课件.ppt

共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的从高耸的山峰、凌空托起的巨石到我们脚下的大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，大地；从摩天高楼、电视塔到家庭中的家具，摆设，无一不处于平衡状态。无一不处于平衡状态。作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力称为共点力。限限 速速40km/sGF2F1F1F2F3FfNGv为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，为了明确表示物体所受的共点力，在作示意图时，可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。可以把这些力的作用点画到它们作用线的公共交点上。v在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看在不考虑物体转动的情况下，物体可以当作质点看待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。待，所以力的作用点都可以画在受力物体的重心上。物体处于物体处于或者或者的状态叫的状态叫做做。NG静止在桌面上的木块静止在桌面上的木块FfNG匀速行驶的汽车匀速行驶的汽车GNf静止在斜面上的木块静止在斜面上的木块平衡的种类平衡的种类 如果物体缓慢移动则称为如果物体缓慢移动则称为准静态准静态。 B.B.动平衡：物体保持匀速直线运动状态。动平衡：物体保持匀速直线运动状态。 A. A.静平衡：物体保持静止状态静平衡：物体保持静止状态 平衡状态的运动学特征：平衡状态的运动学特征： V=0 V=0 或或V V不变，即：不变，即：a=0a=0注意：注意：保持静止保持静止和和瞬时速度为瞬时速度为0 0不同不同在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于零。在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于零。（1）物体受两个共点力作用时的平衡条件。）物体受两个共点力作用时的平衡条件。 二力平衡的条件是：两个力的大小相等、二力平衡的条件是：两个力的大小相等、方向相反，并在同一直线上。方向相反，并在同一直线上。 即即F合合=0。（2）物体受两个以上共点力作用时的平衡条件。）物体受两个以上共点力作用时的平衡条件。当物体受到当物体受到 三个共点力三个共点力 作用时，它的平衡条作用时，它的平衡条件又是什么呢件又是什么呢? F合合=0例1：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNGFFNGF合合解法一：合成法 F=F合=G/cos FN=Gtan拓展：若再减小绳长拓展：若再减小绳长L L，上述二力大小将如何变化？，上述二力大小将如何变化？ 例1：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNGF2F1解法二：分解法 F=F合=F2=G/cos FN=F1=Gtan例1：如图所示，一个重为G的圆球，被一段细绳挂在竖直光滑墙上，绳与竖直墙的夹角为，则绳子的拉力和墙壁对球的弹力各是多少？FFNFyFxGxy解法三：正交分解法X：FN-Fsin=0Y：Fcos-G=0解得：F=G/cos FN=Gtan当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与它受的其当物体处于平衡状态时，它所受的某一个力与它受的其余的力的合力等值反向。余的力的合力等值反向。1.正确选取研究对象正确选取研究对象 2.隔离物体，分析物体的受力，画出受力图隔离物体，分析物体的受力，画出受力图 3.根据作用效果，准确进行力的分解（或力的合成）根据作用效果，准确进行力的分解（或力的合成）4.根据平衡条件，列方程求解根据平衡条件，列方程求解正交分解法解平衡问题的一般思维程序为正交分解法解平衡问题的一般思维程序为选择研究对象：处于平衡状态下的物体；选择研究对象：处于平衡状态下的物体；对研究对象进行受力分析，画好受力图；对研究对象进行受力分析，画好受力图；建立直角坐标系（原则是尽量减少力的分解）；建立直角坐标系（原则是尽量减少力的分解）；根据平衡条件布列方程根据平衡条件布列方程解方程解方程(组组)，必要时验证结论。，必要时验证结论。 0F0 0 yxFF 此方法是力学解题中应用最普遍的方法，应注意学习。此方法是力学解题中应用最普遍的方法，应注意学习。 共点力作用下物体的平衡条件是：共点力作用下物体的平衡条件是：F合合= 0； 在建立直角坐标系时，要考虑尽量减少力的分解。在建立直角坐标系时，要考虑尽量减少力的分解。 正交分解法把矢量运算转化成标量运算，极大的降低了数学正交分解法把矢量运算转化成标量运算，极大的降低了数学应用的难度。应用的难度。 例例3、图所示，氢气球的重力、图所示，氢气球的重力G=10N，氢气球所受空气浮，氢气球所受空气浮力为力为16N，由于水平风力的作用使牵扯住氢气球的细绳与，由于水平风力的作用使牵扯住氢气球的细绳与地面夹角为地面夹角为60，试求氢气球所受细绳拉力和风力的大小。，试求氢气球所受细绳拉力和风力的大小。（忽略氢气球的重力）（忽略氢气球的重力）例例4 4、在图中所示的支架上的、在图中所示的支架上的C C点挂上一个物体，物体的点挂上一个物体，物体的重力为重力为200N200N，已知，已知AB=40cmAB=40cm，AC=60cmAC=60cm，BC=80cmBC=80cm，假设，假设杆只在沿杆的方向有力的作用，求挂了重物后杆只在沿杆的方向有力的作用，求挂了重物后ACAC和和BCBC两两杆所受力。杆所受力。ABCTFBCFACFACFBCFABFACBC608040200ACBCFF解得：解得：F FACAC=300N=300N F FBCBC=400N=400N例例5 5： 如图示半径为如图示半径为，表面光滑的半球体被固定在水平，表面光滑的半球体被固定在水平地面上，跨过无摩擦的定滑轮，用一根轻绳下挂一个质量地面上，跨过无摩擦的定滑轮，用一根轻绳下挂一个质量为为的小球，将小球置于半球体光滑的表面上，并使定滑的小球，将小球置于半球体光滑的表面上，并使定滑轮位于半球体的正上方，现用力轮位于半球体的正上方，现用力斜左向下拉绳的自由端，斜左向下拉绳的自由端，使小球沿光滑半球面缓慢向上滑动。在此过程中，半球体使小球沿光滑半球面缓慢向上滑动。在此过程中，半球体对小球的支持力对小球的支持力N N 和绳子的拉力和绳子的拉力的变此情况。的变此情况。 则小球沿光滑半球面缓慢向上滑动过程中，半球则小球沿光滑半球面缓慢向上滑动过程中，半球体对小球的支持力体对小球的支持力F FN N 不变，绳子的拉力不变，绳子的拉力F F不断减小。不断减小。lFrFrhGN分析与解：分析与解： 根据平衡的特点，由力的几何结根据平衡的特点，由力的几何结构可知构可知:(L:(L为滑轮到小球的长度为滑轮到小球的长度) )GrhrFNGrhlF即即相似三角形法相似三角形法当物体受三个力当物体受三个力其中两个力其中两个力互相垂直互相垂直合成法合成法正交分解法正交分解法当物体受三个以上力当物体受三个以上力不垂直不垂直如果题中未知力的大小，已知与其相似如果题中未知力的大小，已知与其相似的三角形的三条边，即用相似三角形法。的三角形的三条边，即用相似三角形法。如图，用细绳如图，用细绳AO、BO悬挂重物，悬挂重物，BO水平，水平，AO和竖直方向成和竖直方向成300，若，若AO、BO、所能承受、所能承受的最大拉力分别为的最大拉力分别为10N、6N，OC能承受足够大能承受足够大的拉力，为使细绳不被拉断，重物允许最大重的拉力，为使细绳不被拉断，重物允许最大重力为多少？力为多少？A300OBC如图所示，重如图所示，重G G100 N100 N的物体挂在水平轻杆的物体挂在水平轻杆OAOA的的O O端，端，A A端与竖直墙端与竖直墙铰链铰链，OBOB是与水平杆成是与水平杆成3030的细绳，将杆的细绳，将杆O O端拉住，则由于物体的重力造成的端拉住，则由于物体的重力造成的OAOA杆与杆与OBOB绳受的力绳受的力各为多大？各为多大？ 如图所示，有两根轻杆如图所示，有两根轻杆OAOA、OBOB，A A、B B两端可绕两端可绕竖直墙上的光滑转轴转动，竖直墙上的光滑转轴转动，O O点悬挂点悬挂100N100N的重的重物，物，OBOB杆水平且与杆水平且与OAOA杆成夹角杆成夹角3030，求，求OAOA杆、杆、OBOB杆在杆在O O点受到的力的大小点受到的力的大小? ?如图乙所示，水平横梁一端如图乙所示，水平横梁一端B B插在插在墙壁内，另一端装有墙壁内，另一端装有小滑轮小滑轮C C，一轻绳一端，一轻绳一端A A固定于墙壁上，另一端跨过滑轮固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为后悬挂一质量为m m重物，重物，AOB=30AOB=30，求细绳，求细绳OAOA中拉力中拉力T T和滑轮受到绳子作用力大小和滑轮受到绳子作用力大小( (重力加速度为重力加速度为g)g)(2)若将绳的右端沿墙壁上提一些，绳中的张力大小若将绳的右端沿墙壁上提一些，绳中的张力大小如何变化如何变化?相距为相距为4m的两竖直墙壁上的的两竖直墙壁上的A、B两点栓有一根长两点栓有一根长为为5m的轻绳的轻绳,绳上有一小滑轮绳上有一小滑轮C，吊着重为，吊着重为120N的的物体。物体。(1)求绳上张力大小求绳上张力大小 (2)若将绳的右端沿墙壁上提一些，若将绳的右端沿墙壁上提一些，绳中的张力大小如何变化绳中的张力大小如何变化?如图所示，质量不计的定滑轮通过轻绳挂在如图所示，质量不计的定滑轮通过轻绳挂在B点，轻绳的点，轻绳的一端系一重物一端系一重物G，绕过滑轮后另一端固定在墙上的，绕过滑轮后另一端固定在墙上的A点，点，使整个装置处于平衡状态现将使整个装置处于平衡状态现将B点向左或向右缓慢移动点向左或向右缓慢移动一点，若移动前后一点，若移动前后AO仍处于水平，并且装置处于平衡状仍处于水平，并且装置处于平衡状态，不计摩擦，则悬点态，不计摩擦，则悬点B受绳的拉力受绳的拉力F和与水平方向的夹和与水平方向的夹角角的情况是（）的情况是（）A当当B向左移，向左移，F和和减小减小B当当B向右移，向右移，F和和增大增大C无论无论B左移还是右移，左移还是右移，F和和都不变都不变D无论无论B左移还是右移，左移还是右移，F和和都增大都增大动态平衡问题动态平衡问题如图所示，一个重为G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为 ，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板档住球，使之处于静止状态，今使板与斜面的夹角 缓慢增大，问：在此过程中，球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化？ 一个重为一个重为G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为 ，在斜面，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板档住球，使之处于静止状态，上有一光滑的不计厚度的木板档住球，使之处于静止状态，今使板与斜面的夹角今使板与斜面的夹角 缓慢增大，问：在此过程中，球对挡板缓慢增大，问：在此过程中，球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化？和球对斜面的压力大小如何变化？3、如图所示，把球夹在竖直墙和木板、如图所示，把球夹在竖直墙和木板BC之间，不计摩之间，不计摩擦，球对墙的压力为擦，球对墙的压力为N1，球对板的压力为，球对板的压力为N2，在将板，在将板BC逐渐放至水平的过程中，下列说法正确的是（逐渐放至水平的过程中，下列说法正确的是（ ） AN1 、N2都增大都增大 B. N1、N2都减小都减小 CN1增大、增大、N2减小减小 D. N1减小、减小、N2增大增大 如图所示，重物如图所示，重物G用轻绳悬于用轻绳悬于O点，被轻绳点，被轻绳OA、OB拉住，现保持拉住，现保持O点及点及OA绳位置不变，缓慢将绳位置不变，缓慢将OB绳由水平方向转到竖直方向，试分析绳由水平方向转到竖直方向，试分析OA、OB中拉力的变化情况？中拉力的变化情况？题型二题型二 利用整体法和隔离法解物利用整体法和隔离法解物体的平衡问题体的平衡问题例例4 4（0606年全国卷年全国卷）如图所示，位于水平桌面上的）如图所示，位于水平桌面上的物块物块P P，由跨过定滑轮的轻绳与物块，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q Q相连，从滑轮到相连，从滑轮到P P和到和到Q Q的两段绳都是水平的。已知的两段绳都是水平的。已知Q Q与与P P之间以及之间以及P P与与桌面之间的动摩擦因数都是桌面之间的动摩擦因数都是，两物块的质量都是，两物块的质量都是m m，滑轮的质滑轮的质 量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力向右的力F F拉拉P P使它做匀速运动，则使它做匀速运动，则F F的大小为的大小为（ ）A 4mg B 3mgA 4mg B 3mg C 2mg C 2mg D D mgmg解析：选整体为研究对象，有解析：选整体为研究对象，有F=2T+2F=2T+2 mg,mg,选选Q Q为研为研究对象，有究对象，有T=T= mgmg，因此有，因此有F=4F=4 mgmg。因此选项。因此选项A A正正确。确。FQPA例例3（全国卷全国卷）用轻质线把两个质量未知的小球悬挂起来用轻质线把两个质量未知的小球悬挂起来,如右图所示今对小球如右图所示今对小球a持续施加一个向左偏下持续施加一个向左偏下30的恒力的恒力,并对小球并对小球b持续施加一个向右偏上持续施加一个向右偏上30的同样大的恒力的同样大的恒力,最最后达到平衡。表示平衡状态的图可能是：（后达到平衡。表示平衡状态的图可能是：（ ）aaaabbbbab左左右右A B C DA A 整体法的优点是研究对象少，未知量少，方程数少，整体法的优点是研究对象少，未知量少，方程数少，求解简洁。所以对于涉及两个及两个以上的物体的平衡问求解简洁。所以对于涉及两个及两个以上的物体的平衡问题（或非平衡问题）时优先考虑题（或非平衡问题）时优先考虑“整体法整体法”。整体法整体法例例5 5如图所示，质量为如图所示，质量为m m的物体在沿斜面向上的力的物体在沿斜面向上的力F F作用作用下沿放在水平地面上的质量为下沿放在水平地面上的质量为M M的粗糙斜面匀速下滑，此的粗糙斜面匀速下滑，此过程中斜面保持静止，则地面对斜面过程中斜面保持静止，则地面对斜面 （ ） A.A.有水平向左的摩擦力有水平向左的摩擦力 B.B.无摩擦力无摩擦力 C.C.支持力小于（支持力小于（M+mM+m）g g D.D.支持力为（支持力为（M+mM+m）g gA C整体法和隔离法整体法和隔离法正交分解法正交分解法提升物理思想提升物理思想FvMm例例6.如图，某人通过定滑轮拉住一物体，当人向右如图，某人通过定滑轮拉住一物体，当人向右跨一步后，人与物体保持静止，则（跨一步后，人与物体保持静止，则（ ）地面对人的摩擦力减少地面对人的摩擦力减少地面对人的摩擦力增大地面对人的摩擦力增大人对地面的压力不变人对地面的压力不变人对地面的压力减少人对地面的压力减少B题型三 动态平衡问题的求解方法p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be写在最后感谢聆听不足之处请大家批评指导Please Criticize And Guide The Shortcomings结束语讲师：XXXXXX XX年XX月XX日