专题共点力平衡.ppt

《专题共点力平衡.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题共点力平衡.ppt（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、受力分析共点力平衡受力分析共点力平衡1 1平衡状平衡状态态 (1)(1)静止：物体的静止：物体的 和和 都等于零的状都等于零的状态态(2)(2)匀速直匀速直线线运运动动：物体的：物体的 不不为为零，其零，其 为为零的状零的状态态2 2平衡条件平衡条件(1)(1)物体所受合外力物体所受合外力为为零，即零，即F F合合0.0.(2)(2)物体各个方向合力物体各个方向合力为为零零.(3)(3)若采用正交分解法，平衡条件表达式若采用正交分解法，平衡条件表达式为为FxFx0 0，FyFy0.0.速度速度加速度加速度速度速度加速度加速度共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡3.平衡条件的推平衡条件的

2、推论论平衡平衡类类型型推推论论二力二力平衡平衡如果物体在两个共点力的作用下如果物体在两个共点力的作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，在同，在同一直一直线线上上三力三力平衡平衡如果物体在三个共点力的作用下如果物体在三个共点力的作用下处处于平衡状于平衡状态态，其中任意两个力的其中任意两个力的一定与第三个力大小一定与第三个力大小，方向，方向，在同一直，在同一直线线上上多力多力平衡平衡如果物体受多个力作用如果物体受多个力作用处处于平衡状于平衡状态态，其中任，其中任何一个力与其余力的何一个力与其余力的大小大小，方向，方向，在同一直，在同一直线线上上相等相等相反相

3、反合力合力相等相等相反相反合力合力相等相等相反相反例例1如如图图所所示示，有有一一质质量量为为m、横横截截面面为为直直角角三三角角形形的的物物块块ABC，ABC，AB边边靠靠在在竖竖直直墙墙面面上上，F是是垂垂直直于于斜斜面面BC的的推推力力若若物物块块静静止止不不动动，则则摩摩擦擦力力的的大大小小为为()AmgBFsinCmgFsin D不知摩擦因数，故无法确定不知摩擦因数，故无法确定【解解析析】物物块块ABC受受到到重重力力、墙墙的的支支持持力力、摩摩擦擦力力及及推推力四个力作用而平衡力四个力作用而平衡由平衡条件不难得出摩擦力大小为：由平衡条件不难得出摩擦力大小为：fmgFsin【答案答案

4、】C4.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：(1)选取研究对象选取研究对象(整体法、隔离法整体法、隔离法)；(2)分析研究对象的受力情况，并作出受力图；分析研究对象的受力情况，并作出受力图；(3)将将某某些些力力处处理理(正正交交分分解解、合合成成或或按按力力的的实实际际效效果果分分解解)；(4)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例例1 1 如如图图所示，在所示，在倾倾角角为为的斜面上，的斜面上，放一放一质质量量为为m m的小球，小球被的小球，小球被竖竖直直的木板的木板挡挡住，不住，不计计摩擦，摩擦，则则球球对挡对挡板板的的压压力是力是()

5、A Amgmgcos cos B Bmgmgtan tan C.DC.Dmgmg例例2：三力平衡问题：三力平衡问题5处理共点力平衡问题常用的方法处理共点力平衡问题常用的方法方法方法内容内容分解法分解法物体受到几个力的作用，将某一个力按力的效果物体受到几个力的作用，将某一个力按力的效果进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上进行分解，则其分力和其他力在所分解的方向上满足平衡条件满足平衡条件合成法合成法物体受几个力的作用，通过合成的方法将它们简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化成两个力这两个力满足二力平衡条件正交分解正交分解法法将处于平衡状态的物体所受

6、的力，分解为相互正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交的两组，每一组的力都满足二力平衡条件力的三角力的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，构成一个闭时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个闭合三角形，反之，若三个力的矢量箭头首尾相接合三角形，反之，若三个力的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，利恰好构成三角形，则这三个力的合力必为零，利用三角形定则，根据正弦定理、余弦定理或矢量用三角形定则，根据正弦定理、余弦定理或矢量三角形与几何三角形相

7、似等数学知识可求解未知三角形与几何三角形相似等数学知识可求解未知力力.例例3多力平衡多力平衡例例4.如如图图所示，物体所示，物体A靠在靠在竖竖直直墙墙面上，在力面上，在力F作用作用下，下，A、B保持静止物体保持静止物体B的受力个数的受力个数为为()A2B3C4D5例例5.5.如如图图所所示示，质质量量分分别别为为m m1 12 2 kgkg、m m2 21 1 kgkg的的两两个个物物体体通通过过轻轻弹弹簧簧连连接接，在在力力F F15 15 N N的的作作用用下下一一起起沿沿水水平平方方向向做做匀匀速速直直线线运运动动(m m1 1在在地地面面，m m2 2在在空空中中)，力力F F与与水水

8、平平方方向向成成5353，(g g取取10 m/s10 m/s2 2)求：求：(1)(1)物体物体m m1 1与地面与地面间间的的动动摩擦因数摩擦因数；(2)(2)弹弹簧的簧的弹弹力大小力大小例例6.6.如如图图所所示示，A、B两两物物体体紧紧靠靠着着放放在在粗粗糙糙水水平平面面上上A、B间间接接触触面面光光滑滑在在水水平平推推力力F作作用用下下两两物物体体一一起起加加速速运运动动，物物体体A恰恰好好不不离离开开地地面面，关关于于A、B两两物物体体的的受受力力个个数，下列数，下列说说法正确的是法正确的是()AA受受3个力，个力，B受受4个力个力BA受受4个力，个力，B受受3个力个力CA受受3个

9、力，个力，B受受3个力个力DA受受4个力，个力，B受受4个力个力6.平衡中的临界问题平衡中的临界问题（1）临界、极值问题）临界、极值问题当当某某物物理理量量变变化化时时，会会引引起起其其他他几几个个物物理理量量的的变变化化，从从而而使使物物体体所所处处的的平平衡衡状状态态为为“恰恰好好出出现现”或或“恰恰好好不不出出现现”，在在问问题题的的描描述述中中常常用用“刚刚好好”、“刚刚能能”、“恰恰好好”等等词词语语描描述述往往往往在在力力的变化过程中存在最大值和最小值问题的变化过程中存在最大值和最小值问题(2)解解决决此此类类问问题题的的关关键键是是通通过过审审题题，挖挖掘掘出出临临界界条条件件作

10、作为为解解决决问问题题的的突突破破口口解解答答平平衡衡物物体体的的临临界界问问题题时时常常用用假假设设法法，运运用用假假设设法法的的基基本本步步骤骤是是：明明确确研研究究对对象象；画画受受力力图图；假假设设可可能能发发生生的的临临界界现现象象；列列出出满满足足所所发发生生的的临临界界现现象象的的平平衡衡方方程程求求解解6.平衡中的临界问题平衡中的临界问题例例7.7.跨跨过过定定滑滑轮轮的的轻轻绳绳两两端端，分分别别系系着着物物体体A A和和物物体体B B，物体，物体A A放在放在倾倾角角为为的斜面的斜面上，如上，如图图所示已知物体所示已知物体A A的的质质量量为为m m，物体，物体A A与斜面

11、的与斜面的动动摩摩擦擦因因数数为为(tantan)，滑滑轮轮的的摩摩擦擦不不计计，要要使使物物体体A A静静止止在在斜斜面面上上，求求物物体体B B的的质质量量的的取取值值范范围围(按按最最大大静静摩擦力等于滑摩擦力等于滑动动摩擦力摩擦力处处理理).).【思路点拨思路点拨】找出物体即将下滑和即将上滑两个临界状找出物体即将下滑和即将上滑两个临界状态所对应的临界条件是解题的关键态所对应的临界条件是解题的关键【解解析析】先先选选物物体体B为为研研究究对对象象，它它受受到到重重力力mBg和拉力和拉力FT的作用，根据平衡条件有：的作用，根据平衡条件有：FTmBg 再选物体再选物体A为研究对象，它受为研究

12、对象，它受到重力到重力mg、斜面支持力、斜面支持力FN、轻绳拉力轻绳拉力FT和斜面的摩擦力和斜面的摩擦力作作用用，假假设设物物体体A处处于于将将要要上上滑滑的的临临界界状状态态，则则物物体体A受受的的静静摩摩擦擦力力最最大大，且且方方向向沿沿斜斜面面向向下下，这这时时A的受力情况如图所示，根据平衡条件有：的受力情况如图所示，根据平衡条件有：FNmgcos0FTFfmmgsin0由摩擦力公式知：由摩擦力公式知：FfmFN 联立联立四式解得四式解得mBm(sincos)再再假假设设物物体体A处处于于将将要要下下滑滑的的临临界界状状态态，则则物物体体A受受的的静静摩摩擦擦力力最最大大，且且方方向向沿

13、沿斜斜面面向向上上，根根据据平平衡衡条件有：条件有：FNmgcos0FTFfmmgsin0由摩擦力公式知：由摩擦力公式知：FfmFN联立联立四式解得四式解得mBm(sincos)综上所述，物体综上所述，物体B的质量的取值范围为的质量的取值范围为m(sincos)mBm(sincos)例例8.物物体体A的的质质量量为为2kg，两两根根轻轻细细绳绳b和和c的的一一端端连连接接于于竖竖直直墙墙上上，另另一一端端系系于于物物体体A上上，在在物物体体A上上另另施施加加一一个个方方向向与与水水平平线线成成角角的的拉拉力力F，相相关关几几何何关关系系如如图图239所所示示，60.若若要要使使两两绳绳都都能能

14、伸伸直，求拉力直，求拉力F的大小范的大小范围围(g取取10m/s2)【解解析析】当当力力F较较小小时时，OB张张紧紧，OC有有可可能能松松弛弛；当当力力F较较大大时时，OC张张紧紧，OB有有可可能能松松弛弛由由此此可可知知，OC刚刚要松弛和要松弛和OB刚要松弛是此问题的临界条件刚要松弛是此问题的临界条件对小球进行受力分析如图所示，对小球进行受力分析如图所示，根据物体的平衡条件，根据物体的平衡条件，在水平方向上：在水平方向上：FcosFTBcosFTC0在竖直方向上：在竖直方向上：FsinFTBsinmg0(1).动动态态平平衡衡问问题题：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

15、状态态发发生生缓缓慢慢的的变变化化，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一系列的平衡状态于一系列的平衡状态(2)解决动态平衡问题的常用方法解决动态平衡问题的常用方法方法方法步骤步骤解析解析法法选某一状态对物体进行受力分析选某一状态对物体进行受力分析将物体受的力按实际效果分解或正交分解将物体受的力按实际效果分解或正交分解列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况况图解图解法法选某一状态对物体进行受力分析选某一状态对物体进行受力分析根据平衡条件画出平行四边形或矢

16、量三角形根据平衡条件画出平行四边形或矢量三角形根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化情况角变化情况确定未知量大小、方向的变化确定未知量大小、方向的变化7.动态平衡问题动态平衡问题例例9.9.如如图图所所示示，将将一一套套在在光光滑滑圆圆轨轨上上的的小小圆圆环环用用一一始始终终沿沿切切线线方方向向的的力力缓缓慢慢地地由由底底端端拉拉向向A点点，则则小小圆圆环环在向上拉在向上拉动动的的过过程中程中()A圆轨对圆轨对小小圆环圆环的支持力的支持力变变大大B圆轨对圆轨对小小圆环圆环的支持力的支持力变变小小C小小圆环圆环受的拉力受的拉力F变变大大D小小圆环圆

17、环受的拉力受的拉力F不不变变【答案答案】A例例1010如如图图所所示示，A、B两两球球用用劲劲度度系系数数为为k1的的轻轻弹弹簧簧相相连连，B球球用用长长为为L的的细细线线悬悬于于O点点，A球球固固定定在在O点点正正下下方方，且且O、A间间的的距距离离恰恰为为L，此此时时绳绳子子所所受受的的拉拉力力为为F1，现现把把A、B间间的的弹弹簧簧换换成成劲劲度度系系数数为为k2的的轻轻弹弹簧簧，仍使系仍使系统统平衡，此平衡，此时绳时绳子所受的拉力子所受的拉力为为F2，则则F1与与F2的大小关系的大小关系为为()AF1F2BF1F2CF1F2D因因k1、k2大小关系未知，故无法确定大小关系未知，故无法确

18、定C例例11.(2011年福建四校年福建四校联联考考)如如图图所所示，用示，用细绳细绳将均匀将均匀球球悬悬挂在光滑的挂在光滑的竖竖直直墙墙上，上，绳绳受的拉力受的拉力为为T，墙对墙对球的球的弹弹力力为为N，如果将，如果将绳绳的的长长度增加，度增加，则则()AT、N均不均不变变BT减小、减小、N增大增大CT、N均增大均增大DT、N均减小均减小【解析解析】A恰好不离开地面，说明地面对恰好不离开地面，说明地面对A恰好无支持恰好无支持力，摩擦力也为力，摩擦力也为0，A受重力、水平推力受重力、水平推力F、B对对A的弹的弹力三个力作用，力三个力作用，B受重力、地面支持力、地面摩擦力、受重力、地面支持力、地面摩擦力、A对对B的弹力四个力作用的弹力四个力作用【答案答案】A