《力物体平衡》PPT课件.ppt

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1、专题专题（二）：（二）：力、物体平衡力、物体平衡一、力的概念一、力的概念 力的定义力的定义力是物体对物体的作用力是物体对物体的作用 （物体间力作用是相互的）（物体间力作用是相互的）理解：理解：“作用作用”两字的含义两字的含义 宏观宏观推、拉、提、压、弹等推、拉、提、压、弹等 微观微观电场、磁场、分子力、核力等电场、磁场、分子力、核力等物体对物体物体对物体的理解的理解 力的作用存在于二个物体之间力的作用存在于二个物体之间 （即：（即：通常所说的受力体与施力体通常所说的受力体与施力体）例拳击运动员重拳出击，但没有击中对方。这例拳击运动员重拳出击，但没有击中对方。这种情形是只有施力体，没有受力体吗？

2、种情形是只有施力体，没有受力体吗？如果存如果存在受力体，谁是受力体？在受力体，谁是受力体？例、例、ABCDABCD四个物体竖直叠放在水平四个物体竖直叠放在水平桌面上，问桌面上，问C C物体受几个力的的作用？物体受几个力的的作用？答：答：3 3个个明确（明确（1 1）受力体与施力体一定同时存在受力体与施力体一定同时存在主要的受力体是：关节与肌肉主要的受力体是：关节与肌肉明确（明确（2 2）力是物体间的相互作用力是物体间的相互作用明确（明确（3 3）研究对象的不同选取，力有内力与外研究对象的不同选取，力有内力与外力之分而中学物理中：只关心外力，不考虑内力力之分而中学物理中：只关心外力，不考虑内力“

3、下面二个图中，物体均处于静止状态下面二个图中，物体均处于静止状态”+F FF FF FF F弹弹力力一一定定垂垂直直于于接接触触面面A A 三、物体平衡的条件三、物体平衡的条件1 1、共点力、共点力 几个力作用于物体上的同一点或几个力的几个力作用于物体上的同一点或几个力的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力.2 2、平衡状态、平衡状态 一个物体在共点力的作用下，如果保持静一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，就说这个物体处于平止或者做匀速直线运动，就说这个物体处于平衡状态衡状态.3 3、物体平衡条件、物体平衡条件 四边形法：四边形法：

4、F F合合=0=0 正交法正交法 ：F FX X=0 F=0 FY Y=0=0平衡问题平衡问题：正交思想：正交思想F FX X=0 F=0 FY Y=0=0努力体现努力体现竹竹片片F FO OA AB B竹片对竹片对球的作球的作用力？用力？地面地面对杆有对杆有否摩擦否摩擦力？力？AB AB段段绳子有绳子有否存在否存在张力？张力？为什么说：为什么说：K K物体要么物体要么受受2 2个力作用；要么受个力作用；要么受4 4个力的作用。个力的作用。大个子和小个大个子和小个子进行顶杆比赛。子进行顶杆比赛。请你说说：如图比请你说说：如图比赛是否合理公平？赛是否合理公平？平衡问题平衡问题：摩擦力的大小和方向

5、判断：摩擦力的大小和方向判断（一）注意：静摩擦与动摩擦（一）注意：静摩擦与动摩擦例例1 1、下题中，、下题中，F=2NF=2N，物体重均为，物体重均为10N10N，动摩擦，动摩擦因数均为因数均为0.40.4。求：摩擦力？。求：摩擦力？撤销撤销F F1 1后，后，f=f=？撤销撤销F F2 2后，后，f=f=？（无公式）（无公式）（公式：（公式：f=Nf=N）例例2.2.如图如图,放在水平桌面上的木块放在水平桌面上的木块A A处于静处于静止状态止状态,所挂的钩砝和盘的总质量为所挂的钩砝和盘的总质量为0.6kg,0.6kg,弹簧称读数为弹簧称读数为2N,2N,装置摩擦不计装置摩擦不计.若若将轻轻取

6、走盘中的部份砝码使总质量减小将轻轻取走盘中的部份砝码使总质量减小到到0.3kg,0.3kg,将会出现的情况是（将会出现的情况是（）A.A.弹簧称读数变小弹簧称读数变小B.AB.A物仍静止不动物仍静止不动C.AC.A物的摩擦不变物的摩擦不变D.AD.A物受合力变大物受合力变大 B B例例3 3（0606北京）如图所示北京）如图所示,木块木块A A、B B分别重分别重50 N50 N和和60N60N，它们与水平地面之间的动摩擦因数均，它们与水平地面之间的动摩擦因数均为为0.250.25；夹在；夹在A A、B B之间的弹簧压缩了之间的弹簧压缩了2cm2cm，弹，弹簧的劲度系数为簧的劲度系数为400N

7、/m400N/m，系统置于水平地面上，系统置于水平地面上静止不动。现用静止不动。现用F=1 NF=1 N的水平拉力作用在木块的水平拉力作用在木块B B上，如图上，如图2-162-16所示，力所示，力F F作用后（作用后（）A.A.木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是12.5 N12.5 N B.B.木块木块A A所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是11.5 N11.5 N C.C.木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是9 N9 N D.D.木块木块B B所受摩擦力大小是所受摩擦力大小是7 N7 NC C平衡问题平衡问题：一个重要推论一个重要推论 “一个物体在三个力的作用下处于平衡

8、状一个物体在三个力的作用下处于平衡状态，这三个力必相交于一点。态，这三个力必相交于一点。”正确画出受力图？正确画出受力图？摩摩擦擦不不计计如图：正确找出木如图：正确找出木头的重心位置？头的重心位置？G G例例1.1.重为重为G G的圆柱体搁在等高台阶上的圆柱体搁在等高台阶上,若圆柱体若圆柱体的重心分别在的重心分别在1 2 31 2 3竖直线位置上竖直线位置上.台阶对圆柱台阶对圆柱体的弹力为体的弹力为N1N1、N2N2、N3.N3.那么那么()()A.N1=N2=N3A.N1=N2=N3B.N1B.N1N2N2N3N3C.N1C.N1N2N2N3N3D.D.不能确定不能确定A A例例2.2.如图

9、所示，重为如图所示，重为G G的均匀链条，两端用的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，挂在等高的地方，绳与水等长的轻绳连接，挂在等高的地方，绳与水平方向成平方向成角，试求：角，试求：（1 1）绳子张力）绳子张力.（2 2）链条最低点的张力）链条最低点的张力平衡问题平衡问题：利用：利用“力的力的几何几何”求解求解光滑球受光滑球受A A、B B弹力弹力求：牵引机的牵引力求：牵引机的牵引力F F试证：试证：求：小球受绳子拉求：小球受绳子拉力的球的弹力？力的球的弹力？如图：两个光滑小环穿在如图：两个光滑小环穿在竖直的大圆上，两小环重竖直的大圆上，两小环重分别为分别为P P、Q Q，当平衡时。，当平衡时。风

10、风向向下列哪种情形能使风筝停在空中（下列哪种情形能使风筝停在空中（）（A A）（B B）（C C）C C例、滑水是一种水上运动项目。已知：水对滑例、滑水是一种水上运动项目。已知：水对滑板的作用力大小与船速的平方成正比（板的作用力大小与船速的平方成正比（F=kvF=kv2 2）不计水和空气的阻力，当滑板与水面成）不计水和空气的阻力，当滑板与水面成角角度，牵引绳子与成水平时，船速至少要多大才度，牵引绳子与成水平时，船速至少要多大才能维持滑水者沿水面运动？能维持滑水者沿水面运动？平衡问题平衡问题：放在斜面上物体的平衡问题：放在斜面上物体的平衡问题F F例、质量为例、质量为m m的物体与斜面的动摩擦因

11、数为的物体与斜面的动摩擦因数为，要使物体沿斜面对角线匀速下滑。水平推力要使物体沿斜面对角线匀速下滑。水平推力F F应应多大？多大？mgmgN NN Nf ff f（甲图）（甲图）（乙图）（乙图）mgmgmgmg 例、甲、乙两图杆与水平面的倾角不变，例、甲、乙两图杆与水平面的倾角不变，圆筒放在甲图两根杆上且好匀速下滑。圆筒放在甲图两根杆上且好匀速下滑。问：圆筒放在乙图两根杆还能匀速下滑吗？问：圆筒放在乙图两根杆还能匀速下滑吗？（压力变大，摩擦力变大，故：减速下滑）（压力变大，摩擦力变大，故：减速下滑）平衡问题平衡问题：物体的：物体的“动态平衡动态平衡”例例1.1.保持保持O O结点位置不变结点位

12、置不变,A,A点向内移点向内移.(此类题此类题:关键寻找不变量关键寻找不变量,作力四边形作力四边形)不变量：不变量：重力大小不变重力大小不变 OB OB方向不变方向不变例例2 2、结点、结点O O位置不变位置不变,A,A称不动称不动,B,B称顺时针转动称顺时针转动.不变量不变量:合力的大小方向不变合力的大小方向不变 A A的方向不变的方向不变例例3 3、半球面光滑、半球面光滑,拉动拉动F F使小球缓慢上升使小球缓慢上升.不变量不变量:小球重力不变小球重力不变RR和和H H不变不变(续续)半球在力半球在力F F作用下缓慢向作用下缓慢向左移动过程中左移动过程中.绳子张力和小球对半球的压力绳子张力和

13、小球对半球的压力怎样变化怎样变化?例、如图所示，质量为例、如图所示，质量为m m的球放在倾角为的球放在倾角为的光的光滑斜面上，试分析：挡板滑斜面上，试分析：挡板AOAO与斜面的倾角与斜面的倾角多多大时，大时，AOAO所受压力最小？所受压力最小？【解析】【解析】以球为研究对象：以球为研究对象：角由图变化时，角由图变化时，F F1 1大小改变，但方向不变，大小改变，但方向不变，始终与斜面垂直；始终与斜面垂直；F F2 2的大小、方向均改变，图乙的大小、方向均改变，图乙中画出的一系列虚线表示变化的中画出的一系列虚线表示变化的F F2 2，由图可看出，由图可看出，当当F F2 2与与F F1 1垂直即

14、垂直即=90=900 0时，挡板时，挡板AOAO所受压力最小，所受压力最小，最小压力最小压力F F2min2min=mgsin=mgsin。G GF球质量为球质量为m m，球，球上施加拉力上施加拉力F F，若要使球如图若要使球如图静止，则此拉静止，则此拉力的最小值和力的最小值和方向？方向？平衡问题平衡问题：极值问题与临界问题：极值问题与临界问题中心线中心线为保证小船沿河中心线为保证小船沿河中心线前进，小孩应在什么方前进，小孩应在什么方向拉用力最小？向拉用力最小？F F 球质量为球质量为m m，轻绳，轻绳ABAB和和ACAC的一端连接的一端连接于竖直墙上，另一端系于球上，球上另施于竖直墙上，另一

15、端系于球上，球上另施加一个方向与水平线成加一个方向与水平线成的拉力，若要使的拉力，若要使两绳都能伸直，求拉力两绳都能伸直，求拉力F F的大小范围？的大小范围？ABCFF FmaxmaxF Fminmin（南开中学模拟）如图，将半球置于水平地面（南开中学模拟）如图，将半球置于水平地面上，半球的中央有一光滑小孔，柔软光滑的轻上，半球的中央有一光滑小孔，柔软光滑的轻绳穿过小孔，两端分别系有质量为绳穿过小孔，两端分别系有质量为m m1 1、m m2 2的物的物体（两物体均可看成质点），它们静止时与球体（两物体均可看成质点），它们静止时与球心心O O的连线与水平线成的连线与水平线成4545角，角，m m

16、1 1与半球面的动与半球面的动摩擦因数为摩擦因数为0.50.5，m m1 1所受到的最大静摩擦力可认所受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，则为等于滑动摩擦力，则m m1 1:m:m2 2的最小值是（的最小值是（）ABCDB B例、如图所示，例、如图所示，AOBAOB为水平放置的光滑杆，夹角为水平放置的光滑杆，夹角AOBAOB等于等于6060，杆上分别套着两个质量都是杆上分别套着两个质量都是m m的的小环，两环由可伸缩的弹性绳连接，若在绳的小环，两环由可伸缩的弹性绳连接，若在绳的中点中点C C施以沿施以沿AOB AOB 的角平分线水平向右的拉力的角平分线水平向右的拉力F F，缓慢地拉绳，待两

17、环受力达到平衡时，绳对，缓慢地拉绳，待两环受力达到平衡时，绳对环的拉力环的拉力T T跟跟F F的关系是：的关系是：T=F T=F T TF FT TF F T=Fsin30T=Fsin30A A（问题一问题一）下图中，绳子）下图中，绳子A A端固定，绳子端固定，绳子B B端端在竖直方向移动，问：绳子拉力如何变化？在竖直方向移动，问：绳子拉力如何变化？首先分清：首先分清：“死结死结”与与“活活结结”二根绳子二根绳子一根绳子一根绳子绳子张力不变绳子张力不变两个重要问题两个重要问题“死死”与与“活活”（问题二问题二）：二力杆）：二力杆 A AF FB B质量不计，只有两端受力的硬杆。质量不计，只有两

18、端受力的硬杆。称：二力杆称：二力杆关键分清：关键分清：“活杆活杆”和和“死杆死杆”问问题。题。活杆受力：一定在两端点连线的一直线上活杆受力：一定在两端点连线的一直线上死杆受力：不一定在两端点连线的一直线上死杆受力：不一定在两端点连线的一直线上例、如图所示，绳与杆均轻质，承受弹力的例、如图所示，绳与杆均轻质，承受弹力的最大值一定，最大值一定，A A端用铰链固定，滑轮在端用铰链固定，滑轮在A A点正点正上方（滑轮大小及摩擦均不计），上方（滑轮大小及摩擦均不计），B B端吊一重端吊一重物。现施拉力物。现施拉力F F将将B B缓慢上拉（均未断），在缓慢上拉（均未断），在ABAB杆达到竖直前杆达到竖直前

19、A A、绳子越来越容易断，、绳子越来越容易断，B B、绳子越来越不容易断、绳子越来越不容易断C C、ABAB杆越来越容易断，杆越来越容易断，D D、ABAB杆越来越不容易断杆越来越不容易断A AF FB BB B例、如图所示，质量为例、如图所示，质量为m m的物体用的物体用细绳细绳OCOC悬挂在支架上的悬挂在支架上的O O点，轻杆点，轻杆OBOB可绕可绕B B点转动。点转动。求：细绳求：细绳OAOA和轻杆和轻杆OBOB受力大小？受力大小？A AB B0 0A AB BC C30300 0C C例、例、如图所示，水平横梁一端如图所示，水平横梁一端A A插插在墙壁内，另一端装有小滑轮在墙壁内，另一

20、端装有小滑轮B B，一轻绳一端一轻绳一端C C固定于墙壁上，另一固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10kgm=10kg的重物。的重物。则：滑轮受到绳子作用力为则：滑轮受到绳子作用力为 A.50N B.A.50N B.C.100N D.C.100N D.弹簧类问题弹簧类问题解题切入点：解题切入点：（a）原长原长 （b）平衡位置平衡位置如图，物体如图，物体B B、C C的质量均为的质量均为m m，劲度系数为劲度系数为k k2 2的弹簧连着的弹簧连着B B和和C C，劲度系数为劲度系数为k k1 1的弹簧下端连着的弹簧下端连着B B，整个系统处于静止状态，现在，整

21、个系统处于静止状态，现在缓慢地向上提缓慢地向上提k1k1的上端的上端A A，欲使，欲使物体物体C C离开地面，离开地面，A A端上移的距离端上移的距离至少是至少是_。例、如图所示中，例、如图所示中，a a、b b、c c为三个物块，为三个物块，M M、N N为为两个轻质弹簧，两个轻质弹簧，R R为跨过光滑定滑轮的轻绳，它为跨过光滑定滑轮的轻绳，它们连接如图，并处于平衡状态，则（们连接如图，并处于平衡状态，则（）A A有可能有可能N N处于拉伸状态而处于拉伸状态而M M处于压缩状态处于压缩状态B B有可能有可能N N处于压缩状态而处于压缩状态而M M处于拉伸状态处于拉伸状态C C有可能有可能N

22、N处于不伸不缩状态而处于不伸不缩状态而M M处于拉伸状态处于拉伸状态D D有可能有可能N N处于拉伸状态而处于拉伸状态而M M处于不伸不缩状态处于不伸不缩状态ADAD从哪支弹簧入手分析？从哪支弹簧入手分析？如图所示，两个弹簧质量不计，劲度系数为如图所示，两个弹簧质量不计，劲度系数为k k1 1、k k2 2。它们的一端固定在质量为。它们的一端固定在质量为m m的物体上，另一的物体上，另一端在端在P P、Q Q上。当物体平衡时，上面的弹簧处于上。当物体平衡时，上面的弹簧处于原长，若把物体质量换成原长，若把物体质量换成2m2m（弹簧在弹性范围（弹簧在弹性范围之内）平衡时物体下降的距离是（之内）平衡

23、时物体下降的距离是（）k k2 2k k1 1P PQ Q1 1、2 2、3 3、4 4、A AA AB BC CD D例、如图，滑轮绳子质量及摩擦均不计，例、如图，滑轮绳子质量及摩擦均不计，A A点固定不动，当绳子点固定不动，当绳子B B端缓慢向端缓慢向C C至至D D移动的移动的过程中。绳子间的夹角过程中。绳子间的夹角和绳子的拉力和绳子的拉力T T的的变化情况是（变化情况是（）A A、先不变后变大，先不变后变大，T T先不变后变大先不变后变大 B B、先不变后变小，先不变后变小，T T先变大后变小先变大后变小 C C、先变小后不变，先变小后不变，T T先变小后不变先变小后不变 D D、先变

24、大后不变，先变大后不变，T T先变小后变大先变小后变大A AF F例例1 1、如图所示，地面粗糙，、如图所示，地面粗糙，其余接触面均为光滑，斜其余接触面均为光滑，斜劈在力劈在力F F的作用下，使球缓的作用下，使球缓慢上升。慢上升。则：则：压力、摩擦力的大小方向均不变压力、摩擦力的大小方向均不变从整体到隔离、从列式到觉悟从整体到隔离、从列式到觉悟1 1、球对竖直墙的压力是否发生变化？、球对竖直墙的压力是否发生变化？2 2、斜劈受地面的摩擦力是否发生变化？、斜劈受地面的摩擦力是否发生变化？例例2 2、有一个直角支架、有一个直角支架AOB,AOAOB,AO水平放置水平放置,表面粗表面粗糙糙,OB,O

25、B竖直向下竖直向下,表面光滑表面光滑,AO,AO上套有小环上套有小环P,OBP,OB上上套有小环套有小环Q,Q,两环质量均为两环质量均为m,m,两环间由一根质量两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连可忽略、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平并在某一位置平衡衡(如图所示如图所示).).现将现将P P环向左移动一小段距离环向左移动一小段距离,两两环再次达到平衡环再次达到平衡.那么将移动后的平衡状态和原那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较来的平衡状态比较,AO,AO杆对杆对P P环的支持力环的支持力N N和细绳和细绳上的拉力上的拉力T T的变化情况是的变化情况是()()A A、N N不变，

26、不变，T T变大变大 B B、N N不变，不变，T T变小变小C C、N N变大，变大，T T变大变大 D D、N N变大，变大，T T变小变小B B某人不用绳子在首都机场的大理石地面上同时某人不用绳子在首都机场的大理石地面上同时移动两个货箱，如图所示。把移动两个货箱，如图所示。把A A货箱斜放在货箱斜放在B B货货箱上箱上,人沿水平方向推，两个货箱同时做匀速直人沿水平方向推，两个货箱同时做匀速直线运动。已知两个货箱的质量都是线运动。已知两个货箱的质量都是m m，人对货箱，人对货箱的水平推力大小为的水平推力大小为F F。下面说法正确的是（。下面说法正确的是（）A A、货箱、货箱A A与与B B

27、的接触点必须是的接触点必须是A A的中点。的中点。B B、货箱、货箱B B对对A A的支持力大小等于的支持力大小等于mgmg。C C、货箱、货箱A A一定只受一定只受B B的支持力不受摩擦力的作用的支持力不受摩擦力的作用D D、地面对、地面对B B的支持力大小等于的支持力大小等于2mg2mgD DA AB B例、如图：物块质量例、如图：物块质量m m，斜面质量，斜面质量M M。求：斜面受地面的摩擦力和支持力？求：斜面受地面的摩擦力和支持力？1 1、静止不动？、静止不动？2 2、匀速下滑或向上滑行、匀速下滑或向上滑行F F3 3、在水平力、在水平力F F作用下作用下 匀速上升匀速上升F F4 4、沿斜面力、沿斜面力F F作用下作用下 匀速上升匀速上升