高一物理滬科版必修1 第4章 4.3《共點力的平衡及其應用》課件

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歡迎進入物理課堂 理解教材新知 第4章 隨堂基礎鞏固 課時跟蹤訓練 知識點一 知識點二 把握熱點考向 考向一 考向二 應用創(chuàng)新演練 4 3 考向三 1 平衡狀態(tài)是指物體保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài) 2 共點力作用下物體的平衡條件是合力為零 3 若研究對象是由多個物體組成的系統(tǒng) 常采用整體法和隔離法相結合來處理問題 自學教材 平衡狀態(tài)物體保持或的狀態(tài) 靜止 勻速直線運動 重點詮釋 1 物體處于平衡狀態(tài)的實質處于平衡狀態(tài)的物體加速度為零 反過來加速度為零的物體 一定處于平衡狀態(tài) 2 對靜止狀態(tài)的理解靜止與速度v 0不是一回事 物體保持靜止狀態(tài) 說明v 0 a 0 兩者同時成立 若僅是v 0 a 0 如自由下落開始時刻的物體 并非處于平衡狀態(tài) 1 下列事例中物體處于平衡狀態(tài)的是 A 神舟 號飛船勻速落到地面的過程B 汽車在水平路面上啟動或剎車的過程C 汽車停在斜坡上D 豎直上拋的物體在到達最高點的那一瞬間 解析 由平衡狀態(tài)的概念可知 A C選項中所描述的狀態(tài)是平衡狀態(tài) B選項中所描述的過程中 物體處于加速或減速過程 加速度不為零 B錯 豎直上拋的物體到達最高點的瞬間 v 0 但a 0 不是平衡狀態(tài) D錯 答案 AC 自學教材 1 二力平衡兩個力大小 方向 作用在同一條上 2 三力平衡其中任意兩個力的合力與第三個力 相等 相反 直線 等大反向 合力 F合 0 等大反向 重點詮釋 處理物體在幾個共點力作用下的平衡問題時常用以下幾種方法 1 三角形法 1 根據平衡條件 任兩個力的合力與第三個力等大反向 把三個力放于同一個三角形中 三條邊對應三個力 再利用幾何知識求解 2 三個力可以構成首尾相連的矢量三角形 這種方法一般用來討論動態(tài)平衡問題較為方便 2 正交分解法把力沿兩個互相垂直的坐標軸進行分解 再在這兩個坐標軸上求合力的方法 由物體的平衡條件可知物體在x軸方向上分力的合力等于零 在y軸方向上的分力的合力也等于零 即 Fx 0 Fy 0 3 整體法和隔離法 1 定義 把幾個相互關聯的物體視為一個整體 分析外部物體對它的作用力 外力 的方法稱為整體法 將某物體從周圍物體中隔離出來 單獨分析該物體所受的力的方法稱為隔離法 2 使用技巧 分析相互作用的兩個或兩個以上物體的受力情況及分析外力對系統(tǒng)的作用力時以及當系統(tǒng)內各物體具有相同的加速度或相同的運動狀態(tài)且不需要求系統(tǒng)內物體間的相互作用力時 宜用整體法 而在分析系統(tǒng)內各物體 或一個物體各部分 間的相互作用時或系統(tǒng)內各部分的加速度 運動狀態(tài)不相同時常用隔離法 圖4 3 1 2 如圖4 3 1所示 某個物體在F1 F2 F3 F4四個力的作用下處于靜止狀態(tài) 若F4的方向沿逆時針轉過60 而保持其大小不變化 其余三個力的大小和方向不變 則此時物體所受到的合力大小為 解析 由共點力的平衡條件可知 F1 F2 F3的合力應與F4等值反向 當F4的方向沿逆時針轉過60 而保持其大小不變時 F1 F2 F3的合力的大小仍為F4 但方向與旋轉后的F4成120 由平行四邊形定則可得 此時物體所受的合力大小為F4 所以本題正確的選項應為C項 答案 C 圖4 3 2 例1 如圖4 3 2所示 光滑半球形容器固定在水平面上 O為球心 一質量為m的小滑塊 在水平力F的作用下靜止于P點 設滑塊所受支持力為N OP與水平方向的夾角為 下列關系正確的是 思路點撥 本題屬于三力平衡問題 可以根據任意二個力的合力與第三個力等大反向 即力的合成法 求解 也可以用正交分解法求解 解析 法一 力的合成法取小滑塊作為研究對象 受力分析如圖所示 作出F和N的合力F 由平衡條件知F mg 從圖中的幾何關系有 法二 正交分解法取小滑塊作為研究對象受力分析 建立如圖所示的坐標系 由平衡條件有Fx合 F Ncos 0Fy合 Nsin mg 0 答案 A 借題發(fā)揮 求解共點力作用下物體平衡的一般步驟 1 靈活選取研究對象 2 將研究對象隔離出來 分析物體的受力情況并畫受力示意圖 3 根據物體的受力特點選取適當的方法 三力平衡時 往往力的合成法或力的分解法方便一些 物體受多力平衡時 一般選用正交分解法 4 列方程求解 并檢查答案是否完整 合理 答案 A 例2 如圖4 3 4所示 保持 不變 將B點向上移 則BO繩的拉力將 A 逐漸減小B 逐漸增大C 先減小后增大D 先增大后減小 圖4 3 4 思路點撥 以O點為研究對象進行受力分析 由平衡條件作出力的平行四邊形 然后根據題中條件的變化作出連續(xù)變化的平行四邊形 由平行四邊形邊長的變化規(guī)律判斷力的變化規(guī)律 解析 取結點O為研究對象 其受力情況如圖所示 OA繩的拉力TA OB繩的拉力TB OC繩的拉力TC 三力合力為零 作出TA TB的合力 即有F TC mg 在OB繩移動的過程中 F始終是不變的 根據題中OB繩的變化情況作出幾個連續(xù)變化后的平行四邊形 由圖中可知TB是先減小后增大的 TA是一直減小的 故選項C正確 答案 C 借題發(fā)揮 所謂動態(tài)平衡問題 就是通過控制某些物理量 使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢的變化 而在這個過程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài) 分析動態(tài)平衡問題時 應先畫出研究對象的受力圖 作出力的平行四邊形或矢量三角形 根據動態(tài)變化的原因 分析各邊的長度變化從而確定力的大小和方向的變化情況 若例題中保持OB繩始終水平 將A點向右移動 則OB繩和OA繩的拉力如何變化 解析 O點受到重物的拉力TC mg 它產生的拉力使OA OB繩張緊 因此將TC分解為TA和TB 如圖所示 做出A點移動時幾個連續(xù)變化的平行四邊形 由圖可知 TA TB一直是變大的 答案 OB OA繩上的拉力都是增大的 例3 如圖4 3 5所示 質量為M的直角三棱柱A放在水平地面上 三棱柱的斜面是光滑的 且斜面傾角為 質量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間 A和B都處于靜止狀態(tài) 求地面對三棱柱的支持力和摩擦力各為多少 圖4 3 5 思路點撥 A B兩個物體都處于靜止狀態(tài) 求地面對A的支持力時可將A B兩個物體看成一個整體來處理 求地面對A的摩擦力時可結合整體與隔離物體B綜合進行分析 解析 選取A和B整體為研究對象 它們受到重力 M m g 地面支持力N 墻壁的彈力F和地面的摩擦力f的作用 如圖甲所示 而處于平衡狀態(tài) 根據平衡條件有 N M m gF f 再以B為研究對象 它受到重力mg 三棱柱對它的支持力NB 墻壁對它的彈力F的作用 如圖乙所示 而處于平衡狀態(tài) 根據平衡條件有 NBcos mgNBsin F解得F mgtan 所以f mgtan 答案 M m gmgtan 借題發(fā)揮 整體和部分是辯證的統(tǒng)一 所以解決問題時不能把整體法和隔離法對立起來 而應靈活地把兩種方法結合起來使用 既可以先從整體考慮 也可以先對某一部分進行隔離 從整體到部分 再從部分回到整體 靈活選取研究對象 多角度 全方位的展開思路 2 如圖4 3 6所示 質量m 5kg的物體置于一粗糙斜面上 用一平行于斜面 大小等于30N的力F推物體 使物體沿斜面向上勻速運動 斜面體質量M 10kg 且始終靜止 求地面對斜面的摩擦力及支持力的大小 g取10m s2 圖4 3 6 135N 即地面對斜面的摩擦力大小為26N 地面對斜面的支持力大小為135N 答案 26N135N 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全