共点力作用下的物体的平衡PPT讲稿.ppt

共点力作用下的物体的平衡第1页，共45页，编辑于2022年，星期五(对应学生用书对应学生用书P28)一、共点力的平衡一、共点力的平衡共点共点力力力的作用点在物体上的力的作用点在物体上的同一点同一点或力的或力的延长线延长线交于一交于一点的几个力叫做共点力能简化成质点的物体受到点的几个力叫做共点力能简化成质点的物体受到的力可以视为共点力的力可以视为共点力平衡平衡状态状态物体处于物体处于静止静止状态或状态或匀速直线运动匀速直线运动状态，叫做平衡状态，叫做平衡状态状态(该状态下物体的加速度为零该状态下物体的加速度为零)平衡平衡条件条件物体受到的物体受到的合外力合外力为零，即为零，即F F合合0 0或或第2页，共45页，编辑于2022年，星期五问问题题探探究究物物体体的的速速度度为为零零，这这和和物物体体处处于于静静止止状状态态是是一一回回事事吗吗？为什么？为什么？提提示示物物体体处处于于静静止止状状态态，不不但但速速度度为为零零，而而且且加加速速度度(或或合合外外力力)为为零零有有时时，物物体体速速度度为为零零，但但加加速速度度不不一一定定为为零零如如竖竖直直上上抛抛的的物物体体到到达达最最高高点点时时；摆摆球球摆摆到到最最高高点点时时，加加速速度度都都不不为为零零，都都不不属属于于平平衡衡状态因此，物体的速度为零与静止状态不是一回事状态因此，物体的速度为零与静止状态不是一回事第3页，共45页，编辑于2022年，星期五二、平衡条件的推论二、平衡条件的推论1二力平衡二力平衡如如果果物物体体在在两两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，这这两两个个力力必必定定大大小小相等相等，方向，方向相反相反，为一对，为一对平衡力平衡力2三力平衡三力平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个力力的的合力合力一定与第三个力大小一定与第三个力大小相等相等、方向、方向相反相反3多力平衡多力平衡如如果果物物体体受受多多个个力力作作用用处处于于平平衡衡状状态态，其其中中任任何何一一个个力力与与其其余余力力的的合力合力大小大小相等相等，方向，方向相反相反在在进进行行一一些些平平衡衡类类问问题题的的定定性性分分析析时时，采采用用共共点点力力平平衡衡的的相相关关推推论，可以使问题简化论，可以使问题简化第4页，共45页，编辑于2022年，星期五(对应学生用书对应学生用书P28)要点要点处理共点力平衡问题的常用方法处理共点力平衡问题的常用方法 方法方法内容内容分解分解法法物体受到几个力的作用，将某一个力按力的实际效果进物体受到几个力的作用，将某一个力按力的实际效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件条件合成合成法法物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简化成两个力，这两个力满足二力平衡条件个力，这两个力满足二力平衡条件第5页，共45页，编辑于2022年，星期五方法方法内容内容正交正交分解分解法法将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的两组，将处于平衡状态的物体所受的力分解为相互正交的两组，每一组的力都满足二力平衡条件每一组的力都满足二力平衡条件力的力的三角三角形法形法物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这物体受同一平面内三个互不平行的力的作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，反之，若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形，则这之，若三个力矢量箭头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，根据正弦定理、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学知识可求得未知力余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力图解图解法法对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析，依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态依据某一参量的变化，在同一图中作出物体在若干状态下力的平衡图下力的平衡图(力的平行四边形力的平行四边形)，再由动态力的平行四，再由动态力的平行四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况化情况.第6页，共45页，编辑于2022年，星期五(1)利利用用图图解解法法应应注注意意三三点点：前前提提是是合合力力不不变变，一一个个分分力力的的方方向向不不变变；正正确确判判断断某某一一个个分分力力的的大大小小和和方方向向变变化化及及其其引引起起的的另另一一分分力力的的变化；变化；注意某一分力方向变化的空间注意某一分力方向变化的空间(2)当当多多个个物物体体组组成成的的系系统统处处于于平平衡衡状状态态时时，系系统统内内的的任任何何一一个个物物体体均均处处于于平平衡衡状状态态，此此时时可可以以对对系系统统列列平平衡衡方方程程，也也可可以以对对系系统统内内的的任任何一个物体列平衡方程，并且在任意一个方向上的合力均为零何一个物体列平衡方程，并且在任意一个方向上的合力均为零第7页，共45页，编辑于2022年，星期五(2011南南昌昌基基础础测测试试)如如图图所所示示是是滑滑水水板板运运动动的的示示意意图图运运动动员员在在快快艇艇的的水水平平牵牵引引下下，脚脚踏踏倾倾斜斜滑滑板板在在水水上上匀匀速速滑滑行行已已知知运运动动员员与与滑滑板板总总质质量量为为m60 kg，不不计计滑滑板板与与水水之之间间的的摩摩擦擦，当当滑滑板板与与水水平平面面夹夹角角30时时，求求快快艇艇对对运运动动员员的的牵牵引引力力F和和水水对对滑滑板板的的支支持持力力FN的的大大小小(g取取10 m/s2)(可用合成法、分解法，正交分解法等求解可用合成法、分解法，正交分解法等求解)第8页，共45页，编辑于2022年，星期五第9页，共45页，编辑于2022年，星期五第10页，共45页，编辑于2022年，星期五(对应学生用书对应学生用书P28)题型一题型一平衡问题中的整体法和隔离法平衡问题中的整体法和隔离法整整体体法法和和隔隔离离法法是是我我们们在在受受力力分分析析时时常常用用的的两两种种基基本本方方法法解解决决物物体体的的平平衡衡问问题题时时，应应先先对对物物体体进进行行受受力力分分析析，当当分分析析相相互互作作用用的的两两个个或或两两个个以以上上物物体体的的受受力力情情况况及及分分析析外外力力对对系系统统的的作作用用时时，或或者者当当系系统统内内各各物物体体具具有有相相同同大大小小的的加加速速度度或或相相同同的的运运动动状状态态且且不不需需要要考考虑虑系系统统内内物物体体间间的的相相互互作作用用力力时时，宜宜用用整整体体法法；而而在在分分析析系系统统内内各各物物体体(或或一一个个物物体体各各部部分分)间间的的相相互互作作用用时时或或者者当当系系统统内内各各部部分分的的加加速速度度大大小小、运运动动状状态态不不同同时时常常用用隔隔离离法法，运运用用隔隔离离法法选选择择研研究究对对象象分分析析物物体体受受力力时时，应应按按照照由由易易到到难难的的原原则则整整体体法法和和隔隔离离法法不不是是独独立立的的，对对一一些些较较复复杂杂问问题题，通通常常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法第11页，共45页，编辑于2022年，星期五例例1如如图图所所示示，小小球球被被轻轻质质细细绳绳系系住住斜斜吊吊着着放放在在静静止止的的光光滑滑斜斜面面上上，设设小小球球质质量量m0.5 kg，斜斜面面倾倾角角30，悬悬线线与与竖竖直直方方向向夹夹角角30，光光滑滑斜斜面面的的质质量量M为为3 kg，置置于于粗粗糙糙水水平平面面上上整整个个装装置置处处于于静静止止状态状态(g取取10 m/s2)求：求：(1)悬线对小球拉力的大小；悬线对小球拉力的大小；(2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向地面对斜面的摩擦力的大小和方向第12页，共45页，编辑于2022年，星期五思思路路诱诱导导小小球球受受到到几几个个力力的的作作用用？利利用用正正交交分分解解法法处处理理小小球球的的平平衡衡问问题题由由于于斜斜面面和和小小球球都都处处于于平平衡衡状状态态，求求解解地地面面对对斜斜面面的的摩摩擦擦力力时，选取哪个物体为研究对象思路更简捷？时，选取哪个物体为研究对象思路更简捷？第13页，共45页，编辑于2022年，星期五第14页，共45页，编辑于2022年，星期五答案答案(1)2.9 N(2)1.4 N，方向水平向左，方向水平向左共点力作用下物体平衡的一般解题思路共点力作用下物体平衡的一般解题思路 第15页，共45页，编辑于2022年，星期五如如图图所所示示，质质量量为为M的的直直角角三三棱棱柱柱A放放在在水水平平地地面面上上，三三棱棱柱柱的的斜斜面面是是光光滑滑的的，且且斜斜面面倾倾角角为为.质质量量为为m的的光光滑滑球球放放在在三三棱棱柱柱和和光光滑滑竖竖直直墙墙壁壁之之间间，A和和B都都处处于于静静止止状状态态，求求地地面面对对三三棱棱柱柱的的支支持持力力和和摩摩擦擦力力各各为为多少？多少？第16页，共45页，编辑于2022年，星期五解解析析选选取取A和和B整整体体为为研研究究对对象象，它它受受到到重重力力(Mm)g，地地面面支支持持力力FN，墙墙壁壁的的弹弹力力F和和地地面面的的摩摩擦擦力力Ff的的作作用用如如图图所所示示，处处于于平平衡衡状态根据平衡条件有：状态根据平衡条件有：FN(Mm)g0，FFf可得可得FN(Mm)g再再以以B为为研研究究对对象象，它它受受到到重重力力mg、三三棱棱柱柱对对它它的的支支持持力力FAB、墙墙壁对它的弹力壁对它的弹力F的作用如图所示，处于平衡状态，根据平衡条件有：的作用如图所示，处于平衡状态，根据平衡条件有：竖直方向上：竖直方向上：FABcosmg水平方向上：水平方向上：FABsinF解得解得Fmgtan，所以，所以FfFmgtan.答案答案(Mm)gmgtan第17页，共45页，编辑于2022年，星期五题型二题型二动态平衡问题的求解方法动态平衡问题的求解方法动态平衡问题的处理方法动态平衡问题的处理方法所所谓谓动动态态平平衡衡问问题题是是指指通通过过控控制制某某些些物物理理量量，使使物物体体的的状状态态发发生生缓缓慢慢变变化化，而而在在这这个个过过程程中中物物体体又又始始终终处处于于一一系系列列的的平平衡衡状状态态中中；解解决决这一类问题的一般思路是：把这一类问题的一般思路是：把“动动”化为化为“静静”，“静静”中求中求“动动”(1)(1)图解分析法图解分析法对对研研究究对对象象在在状状态态变变化化过过程程中中的的若若干干状状态态进进行行受受力力分分析析，依依据据某某一一参参量量的的变变化化，在在同同一一图图中中作作出出物物体体在在若若干干状状态态下下力力的的平平衡衡图图(力力的的平平行行四四边边形形)，再再由由动动态态力力的的平平行行四四边边形形各各边边长长度度变变化化及及角角度度变变化化确确定定力力的大小及方向的变化情况的大小及方向的变化情况第18页，共45页，编辑于2022年，星期五动动态态平平衡衡中中各各力力的的变变化化情情况况是是一一种种常常见见题题型型总总结结其其特特点点有有：合合力力大大小小和和方方向向都都不不变变；一一个个分分力力的的方方向向不不变变，分分析析另另一一个个分分力力方方向向变变化化时两个分力大小的变化情况用图解法具有简单、直观的优点时两个分力大小的变化情况用图解法具有简单、直观的优点(2)相似三角形法相似三角形法对对受受三三力力作作用用而而平平衡衡的的物物体体，先先正正确确分分析析物物体体的的受受力力，画画出出受受力力分分析析图图，再再寻寻找找与与力力的的三三角角形形相相似似的的几几何何三三角角形形，利利用用相相似似三三角角形形的的性性质质，建建立立比比例例关关系系，把把力力的的大大小小变变化化问问题题转转化化为为几几何何三三角角形形边边长长的的大大小小变化问题进行讨论变化问题进行讨论(3)解析法解析法根根据据物物体体的的平平衡衡条条件件列列方方程程，在在解解方方程程时时采采用用数数学学知知识识讨讨论论某某物物理量随变量的变化关系理量随变量的变化关系第19页，共45页，编辑于2022年，星期五例例2(2011高高三三河河南南豫豫南南九九校校第第一一次次联联考考)如如右右图图所所示示，不不计计重重力力的的轻轻杆杆OP能能以以O点点为为圆圆心心在在竖竖直直平平面面内内自自由由转转动动，P端端用用轻轻绳绳PB挂挂一一重重物物，而而另另一一根根轻轻绳绳通通过过滑滑轮轮系系住住P端端在在力力F的的作作用用下下，当当杆杆OP和和竖竖直直方向的夹角方向的夹角(0F2 BF1F2CF1vB.滑滑轮轮的的质质量量和和一一切切摩摩擦擦不不计计使使绳绳的的悬悬点点由由P点点向向右右移移动动一一小小段段距距离离到到Q点点，系系统统再再次次达达到到静静止止状状态态则悬则悬点移点移动动前后前后图图中中绳绳与水平方向与水平方向间间的的夹夹角角将将()A变变大大 B变变小小C不不变变 D可能可能变变大，也可能大，也可能变变小小第42页，共45页，编辑于2022年，星期五解解析析因因为为移移动动前前后后A、B均均处处于于静静止止状状态态，对对B受受力力分分析析可可知知绳绳子子上上的的拉拉力力不不变变，且且绕绕过过滑滑轮轮的的各各段段绳绳子子拉拉力力相相等等，然然后后对对A进进行行受受力力分析可知，夹角分析可知，夹角不变，不变，C正确正确答案答案C第43页，共45页，编辑于2022年，星期五4(2011哈哈师师大大附附中中模模拟拟)两两个个相相同同的的小小球球A和和B，质质量量均均为为m，用用长长度度相相同同的的两两根根细细线线把把A、B两两球球悬悬挂挂在在水水平平天天花花板板上上的的同同一一点点O，并并用用长长度度相相同同的的细细线线连连接接A、B两两小小球球，然然后后，用用一一水水平平方方向向的的力力F作作用用在在小小球球A上上，此此时时三三根根细细线线均均处处于于直直线线状状态态，且且OB细细线线恰恰好好处处于于竖竖直直方方向向，如如图图所示如果不考所示如果不考虑虑小球的大小，两小球均小球的大小，两小球均处处于静止状于静止状态态，则则：(1)OB绳对绳对小球的拉力小球的拉力为为多大？多大？(2)OA绳对绳对小球的拉力小球的拉力为为多大？多大？(3)作用力作用力F为为多大？多大？第44页，共45页，编辑于2022年，星期五第45页，共45页，编辑于2022年，星期五