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1、共點力作用下物體的平衡,要點疑點考點,課 前 熱 身,能力思維方法,,要點疑點考點,一、共點力的概念 幾個力作用于物體上的同一點或幾個力的作用線相交于同一點,這幾個力叫做共點力. 二、共點力作用下物體的平衡條件 1.平衡狀態(tài):一個物體在共點力的作用下,如果保持靜止或者做勻速直線運動,就說這個物體處于平衡狀態(tài). 2.共點力作用下物體平衡條件是:合力為0,寫成公式F合=0.,,3當物體受到三個力處于平衡狀態(tài)時,通常把其中任意兩個力合成,則其合力與第三個力的關系是大小相等,方向相反;或者把其中任一個力沿另兩個力方向所在直線分解,則兩個分力與另兩個力的關系是分別對應大小相等,方向相反. 4如果物體受到
2、三個以上的力作用時,一般用正交分解法.,要點疑點考點,,,課 前 熱 身,,1一物體同時受到共面的三個力的作用,下列幾組力的合力可以為0的是(ABD) A.5N、7N、8N B.5N、2N、3N C.1N、5N、10N D.1N、10N、10N,課 前 熱 身,,2.兩個物體A和B,質量分別為M和m,用跨過定滑輪的輕繩相連,A靜止于水平地面上,如圖1-4-1所示,不計摩擦,A對繩的作用力的大小與地面對A的作用力的大小分別為(A) A.mg,(M-m)g B.mg,Mg C.(M-m)g,Mg D.(M+m)g,(M-m)g,圖1-4-1,課 前 熱 身,,3一根粗細均勻的勻質棒按不同的對稱方式
3、懸掛于線下,如圖1-4-2所示,則圖中哪一種懸掛方式能使線的張力最小(D),圖1-4-2,課 前 熱 身,,4.在如圖1-4-3的裝置中,物體A處于靜止.已知A所受重力GA=10N,B所受重力GB=2N,繩與水平方向的夾角為37.那么,物體A與水平地面的摩擦力f=1.6N,物體A對地面的壓力FN=8.8N,圖1-4-3,,能力思維方法,,【例1】如圖1-4-4所示,質量為m1=5kg的物體,置于一粗糙的斜面上,用一平行于斜面的大小為30N的力F推物體,物體沿斜面向上勻速運動,斜面體質量m2=10kg,且始終靜止,取g=10m/s2,求地面對斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.,圖1-4-4,能力
4、思維方法,,【解析】(1)隔離法:對物體作受力分析,如圖1-4-5(a)所示,由圖可知,在垂直于斜面方向上 FN=m1gcos30 在平行于斜面方向上, F=m1gsin30+Ff,Ff=F-m1gsin30,圖1-4-5,能力思維方法,,再對斜面體作受力分析,如圖1-4-5(b)所示. 在豎直方向上有 FN地=m2g+FNcos30-Ffsin30,且Ff=Ff. 將、兩式代入式得 FN地=(m2+m1)g-Fsin30=135N. 在水平方向上有,圖1-4-5,能力思維方法,,FNx=FNsin30=m1gcos30sin30 Ffx=Ffcos30=Fcos30-m1gsin30cos3
5、0 顯然,F(xiàn)fx和FNx方向均向右,斜面體有向右運動的趨勢,受到地面對它向左的摩擦力F地. F地=Ffx+FNx=Fcos30= N.,能力思維方法,,(2)整體法:由于不要求求出物體和斜面體之間的相互作用力,而且兩個物體均處于平衡態(tài),故可以將物體和斜面體當作一個整體來研究,其受力圖如圖1-4-6所示.由圖可知: 在水平方向上,有F地=Fcos30= N; 在豎直方向上,有FN地=(m2+m1)g-Fsin30=135N.,圖1-4-6,能力思維方法,,【解題回顧】從以上兩種方法比較,不難看出;整體法比隔離法簡捷得多一般情況下,兩個以上相互連接處于平衡狀態(tài)的物體,若研究的問題不涉及物體間的
6、相互作用,用整體法往往簡捷明了,能力思維方法,,【例2】如圖1-4-7所示,重為G的均勻鏈條,兩端用等長的輕繩連接,掛在等高的地方,繩與水平方向成角,試求: (1)繩子張力. (2)鏈條最低點的張力.,圖1-4-7,能力思維方法,,【解析】(1)以繩子為研究對象,繩子兩端所受的力為F1和F2,重力G可看作作用在繩子中點,把F1 、 F2分解成水平方向和豎直方向兩個分量,由力的平衡條件有 F1sin = F2 sin =G F1cos = F2 cos =0 由式得F=F1= F2 =G/2sin,能力思維方法,,(2)為了求鏈條最低點的張力T,隔離取一半鏈條作為研究對象,受力分析如圖1-4-8
7、所示,在水平方向有 T=F1cos =(G/2sin) cos =G/2tan 求T時,也可隔離一半鏈條為研究對象,用力的矢量三角形求解.,能力思維方法,,【例3】光滑半球面上的小球被一通過定滑輪的力F由底端緩拉到頂端的過程中,試分析繩的拉力F及半球面對小球的支持力FN的變化情況(如圖1-4-9所示).,圖1-4-9,能力思維方法,,【解析】如圖1-4-10所示,作出小球的受力示意圖,注意彈力FN總與球面垂直.從圖中可得到兩畫陰影的三角形相似.,圖1-4-10,能力思維方法,,設球體半徑為R,定滑輪到球面的距離為h,繩長為L,根據(jù)三角形相似性得 F/L=mg/(h+R)FN/R=mg/(h+R
8、). 由上兩式得 繩中張力F=mgL/(h+R), 球面彈力FN=mgR/(h+R). 由于拉動過程中h、R不變,L變小. 故F減小,F(xiàn)N不變.,能力思維方法,,【解題回顧】三角形相似法解此類問題很方便,但不滿足此法適用條件的不能亂用. 本題也可利用正交分解法及正弦定理求出FN及F的表達式,再作討論,請同學們試試,并與上面相似三角形法比較,體會一下相似三角形的妙用.,能力思維方法,,【例4】給你一個立方體重物,一塊平整的長木板,幾本厚薄不同的書和一根刻度尺,要求用這些器材在桌面上粗略測定重物與木板間的動摩擦因數(shù),試簡述實驗方案,并寫出的表達式.(用測量量來表示),能力思維方法,,【解析】如圖1-4-11把書墊在長木板的一端形成一個斜面,把立方體重物放在斜面上,輕推一下立方體物塊,看能否沿斜面滑下,適當改變書的本數(shù)及位置,直到使物塊能沿斜面勻速滑下,用刻度尺測出長木板的長度L和被墊一端的高度h. 當物塊勻速下滑時,由平衡條件可得,mgsin-mgcos=0 ,=tan 而 則,,