第1章第3节受力分析共点力的平衡PPT讲稿.ppt

第1章第3节受力分析共点力的平衡第1页，共59页，编辑于2022年，星期日基基础础梳梳理理自自学学导导引引一、受力分析一、受力分析1概念概念把研究把研究对对象象(指定物体指定物体)在指定的物理在指定的物理环环境境中受到的所有力都分析出来，并中受到的所有力都分析出来，并第2页，共59页，编辑于2022年，星期日画出物体所受力的画出物体所受力的_,这这个个过过程就是受力分析程就是受力分析2受力分析的一般受力分析的一般顺顺序序先分析先分析_,然后按接触面分析接触力然后按接触面分析接触力(弹弹力、摩擦力力、摩擦力),再分析其他力再分析其他力(电电磁力、浮力等磁力、浮力等),最后分析已知力最后分析已知力示意示意图图重力重力第3页，共59页，编辑于2022年，星期日二、共点力作用下物体的平衡二、共点力作用下物体的平衡1平衡状平衡状态态物体物体处处于于_或或_的状的状态态静止静止匀速直匀速直线线运运动动第4页，共59页，编辑于2022年，星期日F合合0第5页，共59页，编辑于2022年，星期日思考感悟思考感悟v0一定是平衡状一定是平衡状态吗态吗？提示：提示：不一定因不一定因为为v0时时，a不不一定等于一定等于0.第6页，共59页，编辑于2022年，星期日三、共点力平衡的几条重要推三、共点力平衡的几条重要推论论1二力平衡：如果物体在两个共点力的作二力平衡：如果物体在两个共点力的作用下用下处处于平衡状于平衡状态态，这这两个力必定大小两个力必定大小_，方向，方向_相等相等相反相反第7页，共59页，编辑于2022年，星期日2三三力力平平衡衡：如如果果物物体体在在三三个个共共点点力力的的作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态，其其中中任任意意两两个力的合力一定与第三个力大小个力的合力一定与第三个力大小_、方向、方向_相等相等相反相反第8页，共59页，编辑于2022年，星期日3多力平衡：如果物体受多个力作用多力平衡：如果物体受多个力作用处处于于平衡，其中任何一个力与其余力的合力大平衡，其中任何一个力与其余力的合力大小小_，方向，方向_相等相等相反相反第9页，共59页，编辑于2022年，星期日要要点点透透析析直直击击高高考考一、物体受力分析的常用方法及其应注意的一、物体受力分析的常用方法及其应注意的问题问题1常用方法常用方法(1)整体法与隔离法整体法与隔离法第10页，共59页，编辑于2022年，星期日整体法整体法隔离法隔离法概念概念将加速度相同将加速度相同的几个物体作的几个物体作为为一个整体来一个整体来分析的方法分析的方法将研究将研究对对象与象与周周围围物体分隔物体分隔开的方法开的方法第11页，共59页，编辑于2022年，星期日整体法整体法隔离法隔离法选选用用原原则则研究系研究系统统外的外的物体物体对对系系统统整整体的作用力或体的作用力或系系统统整体的加整体的加速度速度研究系研究系统统内物内物体之体之间间的相互的相互作用力作用力第12页，共59页，编辑于2022年，星期日整体法整体法隔离法隔离法注注意意问问题题受力分析受力分析时时不不要再考要再考虑虑系系统统内物体内物体间间的相的相互作用互作用一般隔离受力一般隔离受力较较少的物体少的物体第13页，共59页，编辑于2022年，星期日(2)假设法假设法在受力分析时在受力分析时,若不能确定某力是否存在若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的假设可先对其作出存在或不存在的假设,然后然后再就该力存在与否对物体运动状态影响再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在的不同来判断该力是否存在第14页，共59页，编辑于2022年，星期日2应注意的问题应注意的问题(1)不要把研究对象所受的力与研究对象不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆对其他物体的作用力混淆(2)对于分析出的物体受到的每一个力对于分析出的物体受到的每一个力,都必都必须明确其来源，即每一个力都应找出其须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有施力物体，不能无中生有第15页，共59页，编辑于2022年，星期日(3)合力和分力不能重复考虑合力和分力不能重复考虑(4)区分性质力与效果力区分性质力与效果力:研究对象的受研究对象的受力图力图,通常只画出按性质命名的力通常只画出按性质命名的力,不要把不要把按效果命名的分力或合力分析进去按效果命名的分力或合力分析进去,受力受力图完成后再进行力的合成或分解图完成后再进行力的合成或分解第16页，共59页，编辑于2022年，星期日(5)区分内力与外力：对几个物体的整体区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时进行受力分析时,这几个物体间的作用力这几个物体间的作用力为内力为内力,不能在受力图中出现不能在受力图中出现;当把某一物当把某一物体单独隔离分析时体单独隔离分析时,原来的内力变成外力，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出要在受力分析图中画出.第17页，共59页，编辑于2022年，星期日特特别别提醒：提醒：在分析物体的受力情况在分析物体的受力情况时时,为为防止漏力或添力防止漏力或添力,分析的分析的顺顺序一般是先分析序一般是先分析场场力力,再分析接触再分析接触力力.第18页，共59页，编辑于2022年，星期日即时应用即时应用1(2012江南十校二模江南十校二模)如图如图131所示所示,斜面小车斜面小车M静止在光滑水平面上静止在光滑水平面上,一边紧一边紧贴墙壁贴墙壁.若再在斜面上放一物体若再在斜面上放一物体m,且且M、m相对静止相对静止,此时小车受力个数为此时小车受力个数为()第19页，共59页，编辑于2022年，星期日A3B4C5 D6图图131第20页，共59页，编辑于2022年，星期日解析解析:选选B.在小车所受外力中可以直接确定在小车所受外力中可以直接确定的有重力、地面的支持力、物体的压力的有重力、地面的支持力、物体的压力.再由再由物体受力平衡知物体必受到斜面的摩擦力物体受力平衡知物体必受到斜面的摩擦力,由由牛顿第三定律知物体对小车有摩擦力的作牛顿第三定律知物体对小车有摩擦力的作用用.再由整体受力再由整体受力 平衡平衡 可知墙壁可知墙壁 对小车对小车 无弹力的作无弹力的作 用用,B正确正确第21页，共59页，编辑于2022年，星期日二、处理平衡问题的基本方法二、处理平衡问题的基本方法1方法方法(1)力的合成法力的合成法物体受三个力作用而平衡时物体受三个力作用而平衡时,其中任意两其中任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向个力的合力必定跟第三个力等大反向.可可利用力的平行四边形定则利用力的平行四边形定则,根据正弦定理、根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解余弦定理或相似三角形等数学知识求解第22页，共59页，编辑于2022年，星期日第23页，共59页，编辑于2022年，星期日值得注意的是，对值得注意的是，对x、y方向选择时，尽可方向选择时，尽可能使较多的力落在能使较多的力落在x、y轴上，被分解的轴上，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力力尽可能是已知力，不宜分解待求力(3)力的三角形法力的三角形法物体受同一平面内三个互不平行的力处于物体受同一平面内三个互不平行的力处于平衡时，可以将这三个力的矢量平衡时，可以将这三个力的矢量第24页，共59页，编辑于2022年，星期日首尾相接，构成一个矢量三角形；首尾相接，构成一个矢量三角形；即三个力矢量首尾相接，恰好构成三角形，即三个力矢量首尾相接，恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用三角形法，则这三个力的合力必为零，利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力学知识可求得未知力第25页，共59页，编辑于2022年，星期日2一般步骤一般步骤(1)选取研究对象选取研究对象:根据题目要求根据题目要求,恰当选恰当选取研究对象取研究对象,在平衡类问题中在平衡类问题中,研究对象可研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统，的系统，第26页，共59页，编辑于2022年，星期日还可以是几个物体相互连接的结点还可以是几个物体相互连接的结点(2)分析研究对象的受力情况分析研究对象的受力情况,画出受画出受力图力图(3)利用平衡条件建立方程并求解利用平衡条件建立方程并求解第27页，共59页，编辑于2022年，星期日特特别别提醒：提醒：(1)物体受三个力平衡物体受三个力平衡时时，利用力的分解法，利用力的分解法或合成法比或合成法比较简单较简单.(2)解平衡解平衡问题问题建立坐建立坐标标系系时应时应使尽可能多的使尽可能多的力与坐力与坐标轴标轴重合，需要分解的力尽可能少，重合，需要分解的力尽可能少，物体受四个以上的力作用物体受四个以上的力作用时时一般要采用正交一般要采用正交分解法分解法.第28页，共59页，编辑于2022年，星期日即时应用即时应用2(2011高考海南卷高考海南卷)如图如图132所示，所示，墙上有两个钉子墙上有两个钉子a和和b，它们的连线与水平，它们的连线与水平方向的夹角为方向的夹角为45，两者的高度差为，两者的高度差为l.一一条不可伸长的轻质细绳一端固定于条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，点，另一端跨过光滑钉子另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为悬挂一质量为m1的的重物重物第29页，共59页，编辑于2022年，星期日第30页，共59页，编辑于2022年，星期日图图132第31页，共59页，编辑于2022年，星期日第32页，共59页，编辑于2022年，星期日第33页，共59页，编辑于2022年，星期日题题型型探探究究讲讲练练互互动动(2012广东省实验中学模拟广东省实验中学模拟)如图如图133所示，质量为所示，质量为m的正方体和质量为的正方体和质量为M的正方体放在两竖直墙和水平面间，的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态处于静止状态m与与M相接触相接触题型1整体法和隔离法的应用整体法和隔离法的应用例例1第34页，共59页，编辑于2022年，星期日的边与竖直方向的夹角为的边与竖直方向的夹角为，若不计，若不计一切摩擦，求：一切摩擦，求：(1)水平面对正方体水平面对正方体M的弹力大小；的弹力大小；(2)墙面对正方体墙面对正方体m的弹力大小的弹力大小图图133第35页，共59页，编辑于2022年，星期日【思路点拨思路点拨】求解此题应注意以下三点：求解此题应注意以下三点：(1)整体法分析受力，利用平衡求水平整体法分析受力，利用平衡求水平面对正方体面对正方体M的弹力；的弹力；第36页，共59页，编辑于2022年，星期日(2)隔离隔离m进行受力分析，并建立直角坐进行受力分析，并建立直角坐标系；标系；(3)列平衡方程求墙面对正方体列平衡方程求墙面对正方体m的弹力的弹力大小大小第37页，共59页，编辑于2022年，星期日【解析解析】(1)以两个正方体整体为研究对以两个正方体整体为研究对象，整体受到向上的支持力和向下的重力，象，整体受到向上的支持力和向下的重力，处于静止状态所以水平面对正方体处于静止状态所以水平面对正方体M的的弹力大小为弹力大小为FN(Mm)g.第38页，共59页，编辑于2022年，星期日(2)对正方体对正方体m进行受力分析如进行受力分析如图图134所示所示把把FN2沿水平方向和竖直方向分解沿水平方向和竖直方向分解有有FN2cosFN1 FN2sinmg.解得解得FN1mgcot.第39页，共59页，编辑于2022年，星期日图图134【答案】【答案】(1)(Mm)g(2)mgcot第40页，共59页，编辑于2022年，星期日【策略点睛策略点睛】灵活地选取研究对象可以使问题简化灵活地选取研究对象可以使问题简化.对对处于平衡状态的两个物体组成的系统处于平衡状态的两个物体组成的系统,在在不涉及内力时不涉及内力时,优先考虑整体法优先考虑整体法.有时即使有时即使求解的是系统外力求解的是系统外力,也必须采取隔离法分也必须采取隔离法分析析,如求解本题的墙面对正方体如求解本题的墙面对正方体m的弹力时的弹力时,就采用了隔离法就采用了隔离法第41页，共59页，编辑于2022年，星期日 变变式式训练训练1(2010高考山高考山东东卷卷)如图如图135所示所示,质质量分别为量分别为m1、m2的两个物的两个物 体体 通过轻弹簧通过轻弹簧连接连接,在力在力F的作用下一起沿水平方向做匀速的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动直线运动(m1在地面在地面,m2在空中在空中),力力F与水平与水平方向成方向成角角.则则m1所受支持力所受支持力FN和摩擦力和摩擦力Ff正正确的是确的是()第42页，共59页，编辑于2022年，星期日AFNm1gm2gFsinBFNm1gm2gFcosCFfFcosDFfFsin图图135第43页，共59页，编辑于2022年，星期日解析解析:选选AC.对于对于m1、m2和轻弹簧组成的和轻弹簧组成的系统受力分析如图系统受力分析如图,由平衡条件知：由平衡条件知：第44页，共59页，编辑于2022年，星期日水平方向：水平方向：FfFcos竖直方向：竖直方向：FNFsinm1gm2g.由以上两式得由以上两式得FfFcos，FNm1gm2gFsin，正确选项为，正确选项为A、C.第45页，共59页，编辑于2022年，星期日 (满分样板满分样板12分分)(创新题创新题)一般教室门一般教室门上都安装一种暗锁上都安装一种暗锁,这种暗锁由外壳这种暗锁由外壳A、骨架、骨架B、弹簧、弹簧C(劲度系数为劲度系数为k)、锁舌、锁舌D(倾斜角倾斜角45)、锁槽、锁槽E,以及连杆、锁头等部件组成以及连杆、锁头等部件组成,如图如图136甲所示甲所示题型2平衡中的临界和极值问题平衡中的临界和极值问题例例2第46页，共59页，编辑于2022年，星期日图图136第47页，共59页，编辑于2022年，星期日设锁舌设锁舌D与外壳与外壳A和锁槽和锁槽E之间的摩擦因数之间的摩擦因数均为均为且受到的最大静摩擦力且受到的最大静摩擦力FfN(N为正为正压力压力)有一次放学后，当某同学准备锁有一次放学后，当某同学准备锁门时，他加最大力时门时，他加最大力时,也不能将门关上也不能将门关上(此此种现象称为自锁种现象称为自锁),此刻暗锁所处的状态如图此刻暗锁所处的状态如图乙所示，乙所示，第48页，共59页，编辑于2022年，星期日P为锁舌为锁舌D与锁槽与锁槽E之间的接触点，弹簧由于之间的接触点，弹簧由于被压缩而缩短了被压缩而缩短了x，求：，求：(1)锁舌锁舌D与锁槽与锁槽E之间的正压力的大小；之间的正压力的大小；(2)在正压力很大的情况下，仍然能够满足自锁在正压力很大的情况下，仍然能够满足自锁条件，则条件，则至少要多大？至少要多大？第49页，共59页，编辑于2022年，星期日解题样板规范步骤，该得的分一分不解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！丢！(1)由力的平衡条件可知：由力的平衡条件可知：kxFf1Ff2cos45FNsin450(2分分)FFNcos45Ff2sin450(2分分)第50页，共59页，编辑于2022年，星期日第51页，共59页，编辑于2022年，星期日(2)令令FN趋向于趋向于，则有，则有1220(3分分)解得解得0.414.(1分分)图图137第52页，共59页，编辑于2022年，星期日【名名师师点点评评】解决解决临临界界问题问题，必，必须须在在变变化中去化中去寻寻找找临临界界条件，即不能停留在一个状条件，即不能停留在一个状态态来研究来研究临临界界问题问题，而是通，而是通过过研究研究变变化的化的过过程、程、变变化的化的物理量来确定物理量来确定第53页，共59页，编辑于2022年，星期日变变式式训练训练2如图如图138所示，用传送带在空地上堆小所示，用传送带在空地上堆小钢片，允许堆放的场地直径是钢片，允许堆放的场地直径是20 m，问堆，问堆起的最大高度是起的最大高度是_ m(钢与钢之间钢与钢之间动摩擦因数动摩擦因数0.10.25)第54页，共59页，编辑于2022年，星期日图图138第55页，共59页，编辑于2022年，星期日解析：设堆起的最大高度为解析：设堆起的最大高度为h,分析分析边缘处一个小钢片的受力边缘处一个小钢片的受力,如图如图,由由平衡条件得平衡条件得mgsinmgcos，第56页，共59页，编辑于2022年，星期日答案：答案：2.5第57页，共59页，编辑于2022年，星期日知能演练强化闯关知能演练强化闯关第58页，共59页，编辑于2022年，星期日本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放第59页，共59页，编辑于2022年，星期日