高中物理 共点力的平衡条件 新人教版必修精选PPT.ppt

高中物理 共点力的平衡条件课件 新人教版必修第1页，此课件共46页哦第7节用牛顿运动定律解决问题(二)(共2课时)第1课时共点力的平衡条件 同步导学方案课后强化演练第2页，此课件共46页哦第3页，此课件共46页哦要点一平衡状态1定义：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态如在光滑水平面上做匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等，这些物体都处于平衡状态第4页，此课件共46页哦2.从物体的运动性质透析平衡状态(1)静止：静止表明v0，a0，两者同时成立(2)匀速直线运动：速度大小、方向均不变第5页，此课件共46页哦有的同学误认为物体在某瞬时速度为零，物体就一定处于平衡状态？辨析：当物体的瞬时速度为零时，物体不一定处于平衡状态例如，沿光滑斜面向上滑行的物体上滑到最高点时，其瞬时速度为零，但物体并不能保持静止状态，物体在重力沿斜面的分力作用下将沿斜面向下运动当物体速度为零同时加速度也为零时，才能处于平衡状态第6页，此课件共46页哦第7页，此课件共46页哦2由平衡条件得出的结论(1)物体受两个力作用平衡时，这两力必大小相等，方向相反，作用在同一直线上(2)物体受三个力作用平衡时，其中任意两力的合力必与第三个力等大反向(3)物体受三个以上的力作用平衡时，其中任意一个力与其余几个力的合力等大反向(4)物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零第8页，此课件共46页哦物体受多个力作用处于平衡状态时，可以适当选取x轴、y轴，利用正交分解法求出x、y轴上的合力，应用Fx合0，Fy合0列方程求解第9页，此课件共46页哦要点三应用共点力的平衡条件解答问题的一般步骤共点力作用下物体的平衡条件的应用所涉及的问题都是“力”，对物体进行受力分析，对力进行处理(合成或分解)，然后结合平衡方程进行解决因此解决平衡问题的具体步骤如下：1选取研究对象：根据问题的要求和计算方便，恰当地选择研究的对象第10页，此课件共46页哦注意：所谓“恰当”，就是要使题目中给定的已知条件和待求得未知量，能够通过这个研究对象的平衡条件尽量联系起来，研究对象的选取经常有整体法和隔离法2对研究对象进行受力分析，画出受力分析图3利用“共点力平衡条件”列方程，找出各个力之间的关系，把已知量和未知量联系起来4解方程，必要时对解出的结果进行取舍和讨论第11页，此课件共46页哦“死结”和“活结”的区别对于“死结”和“活结”问题，要注意结点的位置解决这类问题的关键是“活结”可视为同一绳，同一绳中张力相等，“死结”是不同绳的分界点，不同绳中张力不一定相同.第12页，此课件共46页哦物体在共点力作用下，下列说法中正确的是()A物体的速度在某一时刻等于0时，物体就一定处于平衡状态B物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C物体所受合力为0时，就一定处于平衡状态D物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态 题型题型 1 1 共点力作用下物体平衡的理解和辨析共点力作用下物体平衡的理解和辨析例例 1第13页，此课件共46页哦【解析】处于平衡状态的物体，从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态，从受力上来看，物体所受合力为0.某一时刻速度为0的物体，受力不一定为0，故不一定处于平衡状态，选项A错误；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故选项B错误；选项C符合平衡条件的判断，选项C正确；物体做匀加速运动，所受合力不为0，故不是平衡状态，选项D错误【答案】C第14页，此课件共46页哦【方法总结】对平衡状态的理解应注意以下几点：(1)共点力作用下物体的平衡状态指的是静止或者是匀速直线运动状态(2)静止状态不仅仅是速度为0，其加速度也必须等于0.加速度等于0是共点力作用下物体平衡的运动学特征(3)匀速直线运动并不等同于匀速率运动，其速度的大小及方向均须保持不变第15页，此课件共46页哦下列事例中的物体处于平衡状态的是()A“神舟”号飞船匀速落到地面的过程B汽车在水平路面上启动或刹车的过程C汽车停在斜坡上D竖直上抛的物体在到达最高点的那一瞬间解析：物体处于平衡状态，从运动状态来说，即物体保持静止或做匀速直线运动；从受力情况来说，物体所受合力为零“神舟”号飞船匀速落到地面的过程中，飞船处于平衡状态，A正确变式训练变式训练1-1第16页，此课件共46页哦B项中汽车在水平路面上启动或刹车过程中，汽车的速度在增大或减小，其加速度不为零，其合力不为零，所以汽车不是处于平衡状态C项中汽车停在斜坡上，速度和加速度均为零，合力为零，保持静止状态不变，即汽车处于平衡状态D项中物体上升到最高点时，只是速度为零，而加速度为g，所以物体不是处于平衡状态答案：AC第17页，此课件共46页哦在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示仪器中一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度风力越大，偏角越大通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力那么风力大小F跟金属球的质量m、偏角之间有什么样的关系呢？题型题型 2 2单个物体的平衡问题单个物体的平衡问题例例 2第18页，此课件共46页哦【解析】取金属球为研究对象，有风时，它受到三个力的作用：重力mg、水平方向的风力F和金属丝的拉力FT，如图所示这三个力是共点力，在这三个共点力的作用下金属球处于平衡状态，则这三个力的合力为零根据任意两力的合力与第三个力等大反向求解，可以根据力的三角形定则求解，也可以用正交分解法求解第19页，此课件共46页哦解法一：力的合成法如图甲所示，风力F和拉力FT的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得Fmgtan第20页，此课件共46页哦解法三：正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为x轴，竖直方向为y轴，建立坐标系，如图丙所示由水平方向的合力Fx合和竖直方向的合力Fy合分别等于零，即Fx合FTsinF0Fy合FTcosmg0解得Fmgtan由所得结果可见，当金属球的质量m一定时，风力F只跟偏角有关因此，偏角的大小就可以指示出风力的大小【答案】Fmgtan第21页，此课件共46页哦【方法总结】解答一个物体的平衡问题有以下方法：(1)合成法：对于三力平衡，任意两个力的合力必与第三个力等大、反向，借助三角函数或相似三角形知识求解；或将某一个力分解到另两个分力的反方向上，得到的两个分力必与另两个力等大、反向第22页，此课件共46页哦(2)图解三角形法求解动态平衡问题：物体受到同一平面内三个互不平行的力作用而平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相连，构成一个矢量三角形，利用三角形知识可求解力的大小或变化(3)相似三角形法：通常取一个矢量三角形与几何三角形相似，利用比值关系解题，此法仅适用于三力平衡问题第23页，此课件共46页哦(4)三力汇交原理解题法：物体受三个力处于平衡状态，不平行必共点，如图所示，直棒AB在力F作用下静止在水平地面上，地面对棒AB的作用力必过力F与重力G的交点O.第24页，此课件共46页哦第25页，此课件共46页哦如下图所示，斜面倾角为30，一个重20 N的物体在斜面上静止不动弹簧的劲度k100 N/m，原长为10 cm，现在的长度为6 cm.变式训练变式训练2-1第26页，此课件共46页哦(1)试求物体所受的摩擦力大小和方向；(2)若将这个物体沿斜面上移6 cm，弹簧仍与物体相连，下端仍固定，物体在斜面上仍静止不动，那么物体受到的摩擦力的大小和方向又如何呢？解析：(1)对物体受力分析，设摩擦力f1方向沿斜面向上，则有：mgsinf1F此时Fkx14 N代入得f16 N方向沿斜面向上第27页，此课件共46页哦(2)物体上移，设摩擦力f2方向沿斜面向上有：f2mgsinF此时Fkx22 N代入得：f212 N，方向沿斜面向上答案：(1)6 N方向沿斜面向上(2)12 N方向沿斜面向上第28页，此课件共46页哦如图所示，质量为M的楔形物块静止在水平地面上，其斜面的倾角为.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止地面对楔形物块的支持力为()A(Mm)gB(Mm)gFC(Mm)gFsin D(Mm)gFsin题型题型 3 3整体法和隔离法的应用整体法和隔离法的应用例例 3第29页，此课件共46页哦第30页，此课件共46页哦【解析】M和m组成的整体为研究对象，对其受力分析如图所示：由平衡条件：y方向：FNFsin(Mm)gFN(Mm)gFsin.【答案】D第31页，此课件共46页哦【方法总结】(1)所谓整体法就是把几个物体组成的系统作为研究对象，分析其受力，再由牛顿运动定律进行处理的方法(2)隔离法就是把研究对象从背景中隔离出来单独研究的做法，一般情况下，选取一个物体作为研究对象(3)无论是整体法还是隔离法，对于应用牛顿运动定律处理的问题，都只分析研究对象所受的外力第32页，此课件共46页哦如图所示，在粗糙水平地面上放着一个截面为四分之一圆弧的柱状物体A，A的左端紧靠竖直墙，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态，若把A向右移动少许后，它们仍处于静止状态，则()A球B对墙的压力增大B物体A与球B之间的作用力增大C地面对物体A的摩擦力减小D物体A对地面的压力减小变式训练变式训练3-1第33页，此课件共46页哦解析：将AB作为一个整体来研究，受力如右图所示，受到总的重力GAGB、地面对A的支持力FNA、地面的静摩擦力FfA、墙壁对B的弹力FNB.根据平衡条件有水平方向：FfAFNB竖直方向：FNAGAGB可见，当A向右移动少许时，物体A对地面的压力不变第34页，此课件共46页哦再隔离物体B分析，如右图所示，受到重力GB、墙壁的弹力FNB、A对B的弹力FN三个力的作用根据平衡条件可知，弹力FN和FNB的合力与GB等大反向，如图则有第35页，此课件共46页哦A向右移动时，角度减小，则弹力FN和FNB都减小，FfA减小结合牛顿第三定律，球B对墙的压力减小故选项A、B、D错误，C正确答案：C第36页，此课件共46页哦第37页，此课件共46页哦1(20132014学年苏州市高一上学期期末调研测试)如图所示，放在水平桌面上的物体，受两个水平推力作用而处于静止状态，其中F110 N，F22 N，若撤去F1，则物体所受的合力为()A10 N，方向向左B8 N，方向向右C2 N，方向向左D0第38页，此课件共46页哦解析：原来物体受到重力、支持力F1、F2及静摩擦力Ff处于平衡状态，由平衡条件有，水平方向F1F2Ff得Ff8 N，当撤去F1后，物体在水平方向受到F2及静摩擦力Ff2 N，物体受合外力为0，故选项D正确答案：D第39页，此课件共46页哦2如图所示，三根质量和形状都相同的光滑圆柱体，它们的重心位置不同，搁在两墙上为了方便，将它们的重心画在同一图上，重心位置分别用1、2、3标出，设F N1、F N2、F N3分别为三根圆柱对墙的压力，则()AF N1F N2F N3BF N1F N2F N2F N3 DF N1F N2F N3第40页，此课件共46页哦解析：墙角对球的支持力均沿半径方向，三种情况受力完全一样答案：A第41页，此课件共46页哦第42页，此课件共46页哦答案：B第43页，此课件共46页哦4如下图所示，重为G的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，挂在等高的地方，轻绳与水平方向成角试求：(1)绳子的拉力；(2)链条在最低点的相互拉力的大小第44页，此课件共46页哦第45页，此课件共46页哦第46页，此课件共46页哦