【物理】共点力的平衡（动态平衡）课件-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.pptx

3.5 共点力的平衡共点力的平衡第三章第三章 相互作用相互作用-力力第第2课时课时 动态平衡问题动态平衡问题 F3 变变式式2.2.如如果果悬悬绳绳AOAO与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角减减小小，BOBO仍仍保保持持水水平平，重重物物仍仍然然静静止止悬悬挂，悬绳挂，悬绳AOAO和水平绳和水平绳BO BO 所受的拉力将分别如何变化？所受的拉力将分别如何变化？F3F1F2 减小，减小，coscos 增大，增大，tantan 减小减小减小减小减小减小问题回顾四、动态平衡问题定义：动态平衡问题是指通过控制某些物理量的变化，使定义：动态平衡问题是指通过控制某些物理量的变化，使物体的状态发生缓慢改变，物体的状态发生缓慢改变，“缓慢缓慢”指物体的指物体的速度很小，速度很小，可认为速度为零可认为速度为零，所以在变化程中可认为物体处于平衡状，所以在变化程中可认为物体处于平衡状态，把物体的这种状态称为态，把物体的这种状态称为动态平衡态。动态平衡态。五、动态平衡问题的处理方法1.解析式法解析式法F3F3F1F2 减小，减小，coscos 增大，增大，tantan 减小减小减小减小减小减小（2）将）将其中其中两力合成两力合成，合力与第三个力等大反向；，合力与第三个力等大反向；（3）列平衡方程列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式求出未知量与已知量的关系表达式；（4）根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况）根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况。是否可以用其他方法解决问题？是否可以用其他方法解决问题？解析法适用于有特殊三角形的时候（直角始终存在）。解析法应用一般步骤：解析法应用一般步骤：（1）选某一状态对物体进行）选某一状态对物体进行受力分析受力分析；1.解析式法解析式法2.图解法-平行四边形F3F1F2F4 由物体的受力分析图由物体的受力分析图可知，夹角可知，夹角减小，悬绳减小，悬绳AOAO和水平绳和水平绳BOBO所受的拉所受的拉力都减小。力都减小。五、动态平衡问题的处理方法【例1】如图所示，一个重力为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挡住球，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，挡板对球的压力N1和斜面对球的支持力N2变化情况为（）AN1、N2都是先减小后增加BN2一直减小，N1先增加后减小CN1先减小后增加，N2一直减小DN1一直减小，N2先减小后增加五、动态平衡问题的处理方法 3.图解法-三角形定则（适用于三力动态平衡）方法步骤：确定恒力、定向力、第三力画出恒力，从恒力末端画出与定向力同方向的虚线，将第三力平移与恒力、定向力构成矢量三角形。根据题中变化条件，比较这些不同形状的矢量三角形，判断各力的大小及变化。1.解析式法2.图解法-平行四边形五、动态平衡问题的处理方法（1）一恒一定向：一恒力（大小方向均不变）、一定向力（方向不变、大小变）、一变力（大小方向都变）。判断定向力和另一个变力的大小变化【例【例2】如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为】如图所示，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1,球对木板的压力大小为球对木板的压力大小为N2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中（）A.N1始终减小，始终减小，N2始终增大始终增大 B.N1始终减小，始终减小，N2始终减小始终减小 C.N1先增大后减小，先增大后减小，N2始终减小始终减小 D.N1先增大后减小，先增大后减小，N2先减小后增大先减小后增大五、动态平衡问题的处理方法 【例3】如图所示，重力为mg的小球用轻绳悬于O点，用力F（Fmg）拉住小球，使小球保持静止.现使F保持大小不变，由水平位置缓慢旋转到竖直位置，设轻绳OA中的拉力为T.则在F缓慢旋转的过程中，下列说法正确的是（）.A.T逐渐增大；B.T逐渐减小；C.T先增大后减小；D.T先减小后增大五、动态平衡问题的处理方法（1）一恒一定向：1.解析式法2.图解法-平行四边形（2）一恒一定值：一恒力（大小方向均不变）、一定值力（大小不变，方向变化）、一变力（大小方向都变）。判断另一个力的大小变化 3.图解法-三角形定则（适用于三力动态平衡）五、动态平衡问题的处理方法 3.图解法-三角形定则（适用于三力动态平衡）方法步骤：画出恒力，从恒力的末端画出初状态时大小不变，方向变化的力。再以恒力末端为圆心，以大小不变的力为半径作出辅助圆，并平移第三个力与恒力和定值力构成矢量三角形。恒力大小不变，根据题中条件变化，比较这些不同形状的矢量三角形，判断第三力的大小及变化。（2）一恒一定值：一恒力（大小方向均不变）、一定值力（大小不变，方向变化）、一变力（大小方向都变）。判断另一个力的大小变化五、动态平衡问题的处理方法 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，根据合力为零，物体在三个共点力作用下处于平衡状态时，根据合力为零，把三个力画在一个三角形中，看力的三角形与哪个三角形相似，把三个力画在一个三角形中，看力的三角形与哪个三角形相似，根据相似三角形的对应边成比例列方程求解根据相似三角形的对应边成比例列方程求解 相似三角形法：力的三角形与长度三角形相似，对应边成比例。适用于：有一恒力，另外两个力大小、方向都变。4.图解法-相似三角形五、动态平衡问题的处理方法 【例4】半径为R的球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，滑轮到球面B的距离为h，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A点，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图所示，现缓慢地拉绳，在使小球由A到B的过程中，半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化的情况是（）AN不变，T变小 BN不变，T先变大后变小 CN变小，T先变小后变大 DN变大，T变小 4.图解法-相似三角形五、动态平衡问题的处理方法【例5】如图所示，质量为m的小球套在竖直固定的光滑圆环上，在圆环的最高点有一个光滑小孔，一根轻绳的下端系着小球，上端穿过小孔用力F拉住，开始时绳与竖直方向的夹角为0,小球处于静止状态，现缓慢拉动轻绳，使小球沿光滑圆环上升一小段距离，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（）A.绳与竖直方向的夹角为时，F=mgcos B.小球沿滑圆环上升过程中，轻绳拉力逐渐增大 C.小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力逐渐增大 D.小球沿光滑圆环上升过程中，小球所受支持力大小不变 4.图解法-相似三角形五、动态平衡问题的处理方法1.1.轻绳轻绳“死结死结”、“活结活结”问题问题（1）轻绳）轻绳“死结死结”【例【例6 6】AO、BO和CO三根绳子，O为结点，OB与竖直方向夹角为，悬挂物质量为m。已知角为37，物体质量为5kg。求AO、BO、CO三根绳子拉力的大小(sin37=0.6，cos37=0.8）六、易混淆问题六、易混淆问题“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可沿绳子移动的结点。“死结”一般是由绳子打结而形成的，“死结”两侧的绳子因打结而变成两根独立的绳子。轻绳：绳的质量不计，伸长忽略不计，绳上任何一个横截面两边相互作用的拉力叫做“张力”，轻绳只有两端受力时，任何一个横截面上的张力大小都等于绳的任意一端所受拉力的大小，即同一轻绳张力大小处处相等。1.轻绳“死结”、“活结”问题六、易混淆问题（2）轻绳）轻绳“活结活结”当绳子跨过光滑的当绳子跨过光滑的滑轮滑轮、光滑的、光滑的碗口碗口、钉子钉子等光等光滑的结点时，此时结点是滑的结点时，此时结点是“活活”结。结。“活结活结”可理可理解为把绳子分成两段，此时绳子为同一根绳子，张解为把绳子分成两段，此时绳子为同一根绳子，张力大小处处相等。力大小处处相等。特点：特点：结点不固定，可随绳子移动。由活结分开的两结点不固定，可随绳子移动。由活结分开的两段绳子实际上是同一根绳子，张力的大小一定相等。段绳子实际上是同一根绳子，张力的大小一定相等。活结两侧的绳子合力的方向一定沿这两段绳子活结两侧的绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。夹角的平分线。1.轻绳“死结”、“活结”问题五、易混淆问题（2）轻绳）轻绳“活结活结”【例7】如图所示，有两根立于水平地面上的竖直杆，将一根不能伸长的、柔软的轻绳的两端，分别系于竖直杆上不等高的两点a、b上，用一个光滑的动滑轮O悬挂一个重物后再挂在绳子上，达到平衡状态。现保持轻绳的a端不动，将b端缓慢下移。在此过程中，轻绳的张力的变化情况是（）A保持不变 B不断增大C不断减小 D先增大，后减小1.轻绳“死结”、“活结”问题五、易混淆问题（2）轻绳）轻绳“活结活结”【例8】在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色如图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G.现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高)则绳中拉力大小变化的情况是（）A先变小后变大；B先变小后不变C先变大后不变 D先变大后变小1.轻绳“死结”、“活结”问题（1）轻绳“死结”五、易混淆问题（2）轻绳“活结”五、易混淆问题2.轻杆“死杆”、“活杆”问题（1）轻轻杆杆“活杆活杆”“活杆”:杆用转轴或铰链连接,当杆处于平衡状态时,杆所受到的弹力方向一定沿着杆,否则会引起杆的转动.如图甲所示,若C为转轴,则轻杆在缓慢转动中,弹力方向始终沿杆的方向.五、易混淆问题2.轻杆“死杆”、“活杆”问题（2）轻杆“死杆”（1）轻杆“活杆”“死杆”:轻杆被固定而不发生转动,杆所受到的弹力方向不一定沿杆的方向.如图乙所示,水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端B装有一个小滑轮,绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂重物五、易混淆问题2.轻杆“死杆”、“活杆”问题（2）轻杆“死杆”（1）轻杆“活杆”【例9】如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的轻质光滑定滑轮悬挂一质量为M1的物体,ACB=30;如图乙所示,轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙壁上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向的夹角为30,在轻杆的G点用细绳GF悬挂一质量为M2的物体.两图中的物体都处于静止状态,重力加速度为g,求:(1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比;(2)轻杆BC对C端的弹力;(3)轻杆HG对G端的弹力.