高考物理二轮复习 专题1 物体的平衡精品课件 大纲人教.ppt
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1、专题一专题一 物体的平衡物体的平衡 专题一物体的平衡专题一物体的平衡2021/8/11 星期三1主干知识整合主干知识整合专题一专题一 主干知识整合主干知识整合 一、在共点力作用下物体平衡的条件及其推论一、在共点力作用下物体平衡的条件及其推论在在共共点点力力作作用用下下的的物物体体平平衡衡的的条条件件是是作作用用在在物物体体上上的的合合外外力力F合合0,它有如下推论:,它有如下推论:1沿任意方向的合外力为沿任意方向的合外力为0.2若将物体的受力正交分解,则在任意相互垂直的两个若将物体的受力正交分解,则在任意相互垂直的两个方向的合外力均为方向的合外力均为 0,即,即2021/8/11 星期三2专题
2、一专题一 主干知识整合主干知识整合 二、系统的平衡二、系统的平衡当当系系统统内内的的每每一一个个物物体体的的加加速速度度为为0(静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动)时,系统处于平衡状态,此时作用在系统上的外力之和为时,系统处于平衡状态,此时作用在系统上的外力之和为0,若若将将系系统统所所受受外外力力进进行行正正交交分分解解,则则满满足足在在求求解解系统系统平平衡衡问问题题时时,需需要要结结合合整整体体法法与与隔隔离离法法解解答答,通通常常是是先先用用整体法求出相关的外力,再用隔离法求相关的内力整体法求出相关的外力,再用隔离法求相关的内力1整整体体法法:以以分分析析系系统统所所受受外外力力为为
3、前前提提的的解解题题方方法法这这种种方方法法因因无无须须考考虑虑系系统统的的内内力力而而使使解解答答过过程程简简捷捷,其其不不足足之之处处是是不能直接求解系统的内力不能直接求解系统的内力2021/8/11 星期三3专题一专题一 主干知识整合主干知识整合 2隔隔离离法法:以以分分析析系系统统内内的的物物体体的的受受力力为为前前提提的的解解题题方方法法这这种种方方法法通通常常要要列列方方程程组组求求解解,因因而而比比较较繁繁琐琐,当当涉涉及及系系统统的内力时,一般要使用隔离法的内力时,一般要使用隔离法三、物体的动态平衡与极值问题三、物体的动态平衡与极值问题在在物物体体处处于于平平衡衡状状态态前前提
4、提下下,让让其其中中的的某某个个力力缓缓慢慢变变化化,使使物物体体经经历历的的过过程程中中的的每每一一个个状状态态近近似似为为平平衡衡状状态态,这这种种平平衡衡就就是是动动态态平平衡衡这这类类问问题题也也能能利利用用平平衡衡条条件件来来处处理理求求其其中中力力的极值有两类方法的极值有两类方法1解解析析法法:通通常常是是利利用用正正交交分分解解法法沿沿x、y方方向向列列出出力力的的平平衡衡的的方方程程组组后后,得得出出所所求求力力与与变变量量间间的的表表达达式式,再再利利用用数数学学方法进行分析,求出力的极值方法进行分析,求出力的极值2021/8/11 星期三4专题一专题一 主干知识整合主干知识
5、整合 2图图解解法法:通通常常用用来来解解答答三三力力动动态态平平衡衡问问题题它它是是利利用用三三力力平平衡衡关关系系构构成成封封闭闭式式三三角角形形,根根据据三三角角形形的的边边角角变变化化趋趋势势来来分分析析力力的的大大小小或或方方向向变变化化的的方方法法在在力力的的三三角角形形的的构构成成中中,若若某某个个力力与另一个力垂直时,该力取极值与另一个力垂直时,该力取极值四、弹力和摩擦力四、弹力和摩擦力弹弹力力的的方方向向总总是是沿沿着着恢恢复复原原状状最最快快的的方方向向绳绳子子的的拉拉力力方方向向总总是是沿沿着着绳绳子子并并指指向向绳绳子子收收缩缩的的方方向向,且且轻轻绳绳内内张张力力处处
6、处处相相等等,杆杆产产生生的的弹弹力力不不一一定定沿沿杆杆方方向向,因因为为杆杆不不仅仅可可以以产产生生沿沿杆杆方方向向的的拉拉、压压形形变变,也也可可以以产产生生微微小小的的弯弯曲曲形形变变;压压力力、支支持持力力的的方方向向总总是是垂垂直直于于接接触触面面,指指向向被被压压或或被被支支持持的的物物体体;对对点点面面接接触触间间的的弹弹力力,弹弹力力的的方方向向垂垂直直于于面面;对对点点线线接接触触间间的的弹弹力力,弹弹力力的的方方向向垂垂直直于于线;对点与球面接触间的弹力,弹力的方向一定沿半径方向线;对点与球面接触间的弹力,弹力的方向一定沿半径方向2021/8/11 星期三5专题一专题一
7、主干知识整合主干知识整合 分分析析摩摩擦擦力力时时,先先应应分分清清其其类类型型是是静静摩摩擦擦力力还还是是滑滑动动摩摩擦擦力力,它它们们的的方方向向都都是是与与接接触触面面相相切切,与与物物体体相相对对运运动动或或相相对对运运动动趋趋势势方方向向相相反反滑滑动动摩摩擦擦力力由由公公式式FfFN计计算算,FN为为物物体体间间相相互互挤挤压压的的弹弹力力;静静摩摩擦擦力力与与使使物物体体产产生生相相对对运运动动趋趋势势的的外外力有关,它可由平衡条件或动力学方程进行计算力有关,它可由平衡条件或动力学方程进行计算在在弹弹力力或或摩摩擦擦力力方方向向不不明明时时,一一般般用用假假设设法法进进行行分分析
8、析先先假假设设该该力力沿沿某某一一个个方方向向,再再按按假假设设的的方方向向进进行行列列式式计计算算,若若计计算算结结果果为为正正值值,说说明明假假设设的的方方向向正正确确;若若计计算算结结果果为为零零,说说明明该该力力不不存存在在;若若计计算算结结果果为为负负值值,说说明明与与假假设设方方向向相相反反同同时时,有有些些弹弹力力的的方方向向是是不不存存在在的的,如如绳绳子子的的拉拉力力方方向向沿沿绳绳伸伸长长的的方方向向、支支持持力力方方向向沿沿指指向向支支持持面面的的方方向向,若若计计算算结结果果出出现现了了力力的的方向上的矛盾,这也说明该力或该状态是不可能出现的方向上的矛盾,这也说明该力或
9、该状态是不可能出现的2021/8/11 星期三6要点热点探究要点热点探究专题一专题一 要点热点探究要点热点探究探究点一三力平衡问题探究点一三力平衡问题物物体体受受三三力力平平衡衡,可可以以将将其其中中任任意意两两个个力力合合成成,这这两两个个力力的的合合力力与与第第三三个个力力是是一一对对平平衡衡力力的的关关系系,这这样样就就可可以以把把三三力力平平衡衡问问题题转转化化为为二二力力平平衡衡来来处处理理如如果果不不便便于于采采用用此此法法,可可以以将将物物体体受受到到的的三三个个力力平平移移构构建建一一个个力力的的三三角角形形来来求求解解(如如果果是是直直角角三三角角形形或或正正三三角角形形,则
10、则用用三三角角形形知知识识求求解解;若若不不是是直直角角三三角角形形或或正正三三角角形形,可可以以考考虑虑进进一一步步挖挖掘掘题题目目中中隐隐含含的的几几何何关关系系,利利用用相相似似三三角角形形知知识识求求解解;此此外外还还可可以以考考虑虑用用正正弦弦定定理理、余余弦弦定定理理、拉拉密密定定律律等等)当当然然,对对于于三三力力平平衡衡问问题题,必必要要时时也可以采用正交分解法也可以采用正交分解法2021/8/11 星期三7专题一专题一 要点热点探究要点热点探究 例例1 1如图如图1 11 11 1所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索所示,清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中,工人及其
11、装备的总重量为将自己悬在空中,工人及其装备的总重量为G G,悬绳与竖直墙,悬绳与竖直墙壁的夹角为壁的夹角为,悬绳对工人的拉力大小为,悬绳对工人的拉力大小为F1 F1,墙壁对工人的,墙壁对工人的弹力大小为弹力大小为F2,F2,则则()2021/8/11 星期三8专题一专题一 要点热点探究要点热点探究AF1 BF2GtanC若若缓缓慢减小慢减小悬绳悬绳的的长长度,度,F1与与F2的合力的合力变变大大D若若缓缓慢减小慢减小悬绳悬绳的的长长度,度,F1减小,减小,F2增大增大【点点拨拨】(1)准准确确选选取取研研究究对对象象;(2)找找出出F1、F2大大小小的的决定式决定式2021/8/11 星期三9
12、专题一专题一 要点热点探究要点热点探究例例1B【解解析析】工工人人受受力力如如图图所所示示由由工工人人的的受受力力平平衡衡有有,F1sin F F2 2(式式),F1cosG(式式)由由式式联联立立解解得得F1,F2G tan,选选项项A错错误误、B正正确确;缓缓慢慢减减小小悬悬绳绳的的长长度度时时,角角增增大大,F1、F2均均增增大大;而而F1与与F2的的合合力力始始终终等等于于G,选选项项C、D均均错误错误2021/8/11 星期三10专题一专题一 要点热点探究要点热点探究【点点评评】(1)三三力力平平衡衡问问题题是是要要求求考考生生重重点点掌掌握握的的平平衡衡问问题题,所所以以一一定定要
13、要把把握握好好题题型型特特点点,理理清清分分析析思思路路;(2)要要善善于于借借助助题题中中已已有有几几何何条条件件作作好好辅辅助助线线,这这样样有有利利于于发发现现隐隐含含条条件件,迅迅速速解解题题;(3)三三力力平平衡衡的的问问题题有有时时也也采采用用正正交交分分解解法法求求解解,如如本本题题解解法法中中渗渗透透了了正正交交分分解解的的思思想想;(4)对对于于动动态态平平衡问题,解析法和图示法要灵活应用衡问题,解析法和图示法要灵活应用2021/8/11 星期三11专题一专题一 要点热点探究要点热点探究变式题如图如图112所示,用一根细线和一轻质弹簧将所示,用一根细线和一轻质弹簧将小钢球悬挂
14、在天花板上,平衡时细线和弹簧与水平面的夹角小钢球悬挂在天花板上,平衡时细线和弹簧与水平面的夹角均为均为30,若将细线剪断,则此刻小钢球的加速度为,若将细线剪断,则此刻小钢球的加速度为()2021/8/11 星期三12专题一专题一 要点热点探究要点热点探究A加速度大小加速度大小为为g,方向,方向竖竖直向下直向下B加速度大小加速度大小为为方向垂直于方向垂直于BC斜向下斜向下C加速度大小加速度大小为为g,方向由,方向由A指向指向CD加速度大小加速度大小为为方向垂直于方向垂直于BC斜向下斜向下2021/8/11 星期三13专题一专题一 要点热点探究要点热点探究例例1变变式式题题C【解解析析】剪剪断断细
15、细线线前前,由由平平衡衡条条件件,FACsin 30FBCsin 30mg,且且FACFBC,解解得得FBCFACmg,剪剪断断细细线线的的瞬瞬间间,弹弹簧簧的的弹弹力力不不变变,重重力力与与弹弹力力的的合合力力与与AC拉拉力力大大小小相相等等,所所以以ag,方方向向由由A指指向向C,选选项项C正确正确2021/8/11 星期三14专题一专题一 要点热点探究要点热点探究探究点二多力平衡问题探究点二多力平衡问题当当物物体体受受四四个个以以上上作作用用力力时时,通通常常采采用用正正交交分分解解法法进进行行分分析析应应用用正正交交分分解解法法时时要要注注意意:(1)准准确确选选取取正正方方向向,一一
16、般般以以能能使使更更多多的的力力落落在在坐坐标标轴轴上上为为原原则则;(2)正正交交分分解解法法是是将将多多个个矢矢量量运运算算转转化化为为两两个个互互相相垂垂直直方方向向上上代代数数运运算算的的方方法法理理解解好好其实质,有助于对该方法的准确应用其实质,有助于对该方法的准确应用2021/8/11 星期三15专题一专题一 要点热点探究要点热点探究 例例2 2 如如图图113所示,所示,质质量量为为M的斜面体静止在粗糙的水的斜面体静止在粗糙的水平面上,斜面体的两个斜面均是光滑的,平面上,斜面体的两个斜面均是光滑的,顶顶角角为为,两个斜,两个斜面的面的倾倾角分角分别为别为、,且,且.两个两个质质量
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