《高中物理 第四章 物體的平衡 4.2 共點力平衡條件的應用 4.3 平衡的穩(wěn)定性（選學）課件 教科版必修1》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第四章 物體的平衡 4.2 共點力平衡條件的應用 4.3 平衡的穩(wěn)定性（選學）課件 教科版必修1（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第四四章章第第2 2、3 3節(jié)節(jié)理解理解教材教材新知新知把握把握熱點考向熱點考向知識點一知識點一知識點二知識點二考向一考向一考向二考向二 考向三考向三應用應用創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練隨堂基礎(chǔ)鞏固隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓練課時跟蹤訓練1物體處于平衡狀態(tài)時，其合力為零，物體處于平衡狀態(tài)時，其合力為零， 物體在某個方向上合力為零時，該物物體在某個方向上合力為零時，該物 體在這個方向上也處于平衡狀態(tài)。體在這個方向上也處于平衡狀態(tài)。2解決共點力作用下的物體平衡問題的解決共點力作用下的物體平衡問題的 基本方法有：力的合成法和分解法、基本方法有：力的合成法和分解法、 整體法和隔離法、相似三角形法等。整體法和隔離法、
2、相似三角形法等。3平衡分為穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨平衡分為穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨 遇平衡。遇平衡。共點力平衡條件的應用共點力平衡條件的應用自學教材自學教材 1物體的靜態(tài)平衡物體的靜態(tài)平衡 物體所受的物體所受的 為零，處于為零，處于 的平衡狀態(tài)。的平衡狀態(tài)。 2物體在某個方向上的平衡物體在某個方向上的平衡 若運動的物體在某個方向上的若運動的物體在某個方向上的 ，則在，則在該方向上物體處于該方向上物體處于 狀態(tài)。狀態(tài)。合力合力靜止靜止合力為零合力為零平衡平衡重點詮釋重點詮釋 1選取研究對象的方法選取研究對象的方法 (1)整體法：對物理問題的整個系統(tǒng)或整個過程整體法：對物理問題的整個系統(tǒng)或整個過程
3、進行分析、研究的方法。進行分析、研究的方法。 (2)隔離法：從研究問題的方便性出發(fā)，將物體隔離法：從研究問題的方便性出發(fā)，將物體系統(tǒng)中的某一部分隔離出來單獨分析研究的方法。系統(tǒng)中的某一部分隔離出來單獨分析研究的方法。 (3)整體法、隔離法的選取原則：整體法、隔離法的選取原則： 通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時，用整體法；在分析通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時，用整體法；在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個物體的各部分或一個物體的各部分)間相互作用時，用隔間相互作用時，用隔離法；有時解答一個問題需要多次選取研究對象，整體法離法；有時解答一個問題需要多次選取研究對象，整體法和隔離法交替應用。和隔離法交替
4、應用。 2處理共點力平衡時常用的方法處理共點力平衡時常用的方法 (1)合成法與分解法：對于三力平衡問題，具體求解時有合成法與分解法：對于三力平衡問題，具體求解時有兩種思路：一是將某兩個力進行合成，將三力轉(zhuǎn)化成二力，兩種思路：一是將某兩個力進行合成，將三力轉(zhuǎn)化成二力，構(gòu)成一對平衡力；二是將某個力沿另兩個力的反方向進行分構(gòu)成一對平衡力；二是將某個力沿另兩個力的反方向進行分解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對平衡力，該法常用于三力解，將三力轉(zhuǎn)化為四力，構(gòu)成兩對平衡力，該法常用于三力中有兩個力相互垂直的平衡問題。中有兩個力相互垂直的平衡問題。 (2)正交分解法：物體所受的合力為零，則在任一方向上正交分解法：
5、物體所受的合力為零，則在任一方向上物體所受的合力都為零，如果把物體所受的各個力進行正交物體所受的合力都為零，如果把物體所受的各個力進行正交分解，即將各力分別分解到分解，即將各力分別分解到x軸和軸和y軸上，則共點力作用下物軸上，則共點力作用下物體的平衡條件還可以表示為：體的平衡條件還可以表示為：Fx合合0，F(xiàn)y合合0。 (3)相似三角形法：相似三角形法：“相似三角形相似三角形”的主要性質(zhì)的主要性質(zhì)是對應邊成比例，對應角相等。在物理中，一般當是對應邊成比例，對應角相等。在物理中，一般當涉及矢量運算，又構(gòu)建了三角形時，若該三角形與涉及矢量運算，又構(gòu)建了三角形時，若該三角形與圖中的某幾何三角形為相似三
6、角形，則可用相似三圖中的某幾何三角形為相似三角形，則可用相似三角形法解題。角形法解題。圖圖421 (4)矢量三角形法：物體受同一平面矢量三角形法：物體受同一平面內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時，這三內(nèi)三個互不平行的力作用平衡時，這三個力的矢量箭頭首尾相接個力的矢量箭頭首尾相接(如圖如圖421所示所示)，構(gòu)成一個矢量三角形。若三個力，構(gòu)成一個矢量三角形。若三個力的矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個力的合力的矢量箭頭首尾相接恰好構(gòu)成三角形，則這三個力的合力必為零。利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似必為零。利用三角形法，根據(jù)正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識可求得未知力。矢量三角形作
7、圖分析法三角形等數(shù)學知識可求得未知力。矢量三角形作圖分析法優(yōu)點是直觀、簡便，但它僅適于解決三力平衡問題。優(yōu)點是直觀、簡便，但它僅適于解決三力平衡問題。圖圖4221. 如圖如圖422所示，一箱蘋果沿著所示，一箱蘋果沿著傾角為傾角為的斜面，以速度的斜面，以速度v勻速下滑。勻速下滑。在箱子的中央有一個質(zhì)量為在箱子的中央有一個質(zhì)量為m的蘋果，的蘋果，它受到周圍蘋果對它的作用力的方向它受到周圍蘋果對它的作用力的方向 ()A沿斜面向上沿斜面向上 B沿斜面向下沿斜面向下C豎直向上豎直向上 D垂直斜面向上垂直斜面向上解析：解析：箱子沿斜面勻速下滑，處于平衡狀態(tài)，此時箱子箱子沿斜面勻速下滑，處于平衡狀態(tài)，此時箱
8、子中央質(zhì)量為中央質(zhì)量為m的蘋果所受合外力為零，質(zhì)量為的蘋果所受合外力為零，質(zhì)量為m的蘋果的蘋果所受重力豎直向下，故周圍蘋果對它的作用力方向豎直所受重力豎直向下，故周圍蘋果對它的作用力方向豎直向上，向上，C正確，正確，A、B、D錯誤。錯誤。答案：答案：C 平衡的穩(wěn)定性平衡的穩(wěn)定性 1.平衡的分類平衡的分類 處于平衡狀態(tài)的物體在受到外力的微小擾動而偏離處于平衡狀態(tài)的物體在受到外力的微小擾動而偏離平衡位置時，若物體能平衡位置時，若物體能 到原先的狀態(tài)，這樣到原先的狀態(tài)，這樣的平衡叫做穩(wěn)定平衡；若物體的平衡叫做穩(wěn)定平衡；若物體 回到原先的狀回到原先的狀態(tài)，這種平衡叫做不穩(wěn)定平衡；若物體在新的位置也能態(tài)
9、，這種平衡叫做不穩(wěn)定平衡；若物體在新的位置也能平衡，這種平衡叫做隨遇平衡。平衡，這種平衡叫做隨遇平衡。自動恢復自動恢復不能自動不能自動 2決定平衡穩(wěn)定性的因素決定平衡穩(wěn)定性的因素 平衡能否穩(wěn)定取決于重力作用線與平衡能否穩(wěn)定取決于重力作用線與 的的相對位置。相對位置。 3穩(wěn)度穩(wěn)度 物體的穩(wěn)定程度。物體的穩(wěn)定程度。支持面支持面2下列關(guān)于平衡種類的說法正確的是下列關(guān)于平衡種類的說法正確的是 ()A穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高B不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高C隨遇平衡的物體受到擾動后重心會降低隨遇平衡的物體受到擾動后重心
10、會降低D以上說法都不正確以上說法都不正確解析：解析：不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會降低，不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會降低，B項錯；隨遇平衡的物體受到擾動后重心高度不變，項錯；隨遇平衡的物體受到擾動后重心高度不變，C項錯。本題正確選項是項錯。本題正確選項是A。答案：答案：A求解平衡問題的常用方法求解平衡問題的常用方法 例例1如圖如圖423所示，質(zhì)量所示，質(zhì)量為為m1的物體甲通過三段輕繩懸掛，三的物體甲通過三段輕繩懸掛，三段輕繩的結(jié)點為段輕繩的結(jié)點為O。輕繩。輕繩OB水平且水平且B端與放置在水平面上的質(zhì)量為端與放置在水平面上的質(zhì)量為m2的物的物體乙相連，輕繩體乙相連，輕繩OA與豎直方向的夾角
11、與豎直方向的夾角37，物體甲、乙均處于靜止狀態(tài)。，物體甲、乙均處于靜止狀態(tài)。(已知：已知：sin 370.6，cos 370.8，tan 370.75，g取取10 m/s2。設(shè)最大靜。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力摩擦力等于滑動摩擦力)求：求：圖圖423 (1)輕繩輕繩OA、OB受到的拉力是多大？受到的拉力是多大？ (2)物體乙受到的摩擦力是多大？方向如何？物體乙受到的摩擦力是多大？方向如何？ (3)若物體乙的質(zhì)量若物體乙的質(zhì)量m24 kg，物體乙與水平面之間的動，物體乙與水平面之間的動摩擦因數(shù)為摩擦因數(shù)為0.3，則欲使物體乙在水平面上不滑動，物體，則欲使物體乙在水平面上不滑動，物體甲的質(zhì)量甲的
12、質(zhì)量m1最大不能超過多少？最大不能超過多少？思路點撥思路點撥解答本題時應把握以下三點：解答本題時應把握以下三點：(1)平衡時結(jié)點平衡時結(jié)點O受平衡力作用，三個力的合力為零。受平衡力作用，三個力的合力為零。(2)OB繩的拉力與乙所受摩擦力平衡。繩的拉力與乙所受摩擦力平衡。(3)甲的質(zhì)量最大時乙所受摩擦力達最大值。甲的質(zhì)量最大時乙所受摩擦力達最大值。借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)對處于平衡的物體受力分析時，采用合成法和對處于平衡的物體受力分析時，采用合成法和分解法均可，但要注意研究的對象。分解法均可，但要注意研究的對象。 (2)分解法和平衡法區(qū)別：分解法和平衡法區(qū)別： 研究對象不同：力的分解法研究的是某
13、一個力，研究對象不同：力的分解法研究的是某一個力，而平衡法研究的是處于平衡狀態(tài)的某一物體或某一點。而平衡法研究的是處于平衡狀態(tài)的某一物體或某一點。解題的依據(jù)不同：力的分解法是根據(jù)某個力的作用效解題的依據(jù)不同：力的分解法是根據(jù)某個力的作用效果，而平衡法是根據(jù)物體的受力平衡條件。果，而平衡法是根據(jù)物體的受力平衡條件。在上例中，若物體甲的質(zhì)量為在上例中，若物體甲的質(zhì)量為m12 kg，物體乙與水平面，物體乙與水平面之間的動摩擦因數(shù)為之間的動摩擦因數(shù)為0.3，則欲使物體乙在水平面上不，則欲使物體乙在水平面上不滑動，物體乙的質(zhì)量至少是多少？滑動，物體乙的質(zhì)量至少是多少？答案：答案：5 kg整體法和隔離法處
14、理平衡問題整體法和隔離法處理平衡問題例例2如圖如圖424所示，人重所示，人重600 N，木板重，木板重400 N，人與木板、木，人與木板、木板與地面間動摩擦因數(shù)皆為板與地面間動摩擦因數(shù)皆為0.2，現(xiàn)，現(xiàn)在人用水平力拉繩，使他與木板一在人用水平力拉繩，使他與木板一起向右勻速運動，則起向右勻速運動，則 () A人拉繩的力是人拉繩的力是200 N B人拉繩的力是人拉繩的力是100 N C人的腳給木板的摩擦力向右人的腳給木板的摩擦力向右 D人的腳給木板的摩擦力向左人的腳給木板的摩擦力向左圖圖424思路點撥思路點撥解答本題時應注意以下兩點：解答本題時應注意以下兩點：(1)人與木板均處于平衡狀態(tài)。人與木板
15、均處于平衡狀態(tài)。(2)人與木板間的摩擦力為靜摩擦力。人與木板間的摩擦力為靜摩擦力。 解析解析取人和木板作為一個整體，向右運動過程取人和木板作為一個整體，向右運動過程中受到的摩擦力中受到的摩擦力fN(G1G2)200 N，由平衡條，由平衡條件得，兩繩的拉力均為件得，兩繩的拉力均為100 N，B正確。正確。 再取木板研究，受到人的摩擦力再取木板研究，受到人的摩擦力f fF拉拉200 N100 N100 N，方向向右。，方向向右。C正確。正確。 答案答案BC借題發(fā)揮借題發(fā)揮 當一個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，組成系統(tǒng)的每一個物當一個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時，組成系統(tǒng)的每一個物體都處于平衡狀態(tài)。一般地，當求系統(tǒng)內(nèi)各
16、部分間的相體都處于平衡狀態(tài)。一般地，當求系統(tǒng)內(nèi)各部分間的相互作用時用隔離法；求系統(tǒng)受到外力作用時用整體法?；プ饔脮r用隔離法；求系統(tǒng)受到外力作用時用整體法。整體法的優(yōu)點是研究對象少，未知量少，方程數(shù)少，求整體法的優(yōu)點是研究對象少，未知量少，方程數(shù)少，求解較簡捷。在實際應用中往往將二者結(jié)合應用。解較簡捷。在實際應用中往往將二者結(jié)合應用。1. 兩個相同的質(zhì)量均為兩個相同的質(zhì)量均為m的物體用兩塊同的物體用兩塊同樣的木板樣的木板A、B夾住，使系統(tǒng)靜止，如圖夾住，使系統(tǒng)靜止，如圖425所示，所有接觸面均在豎直平面所示，所有接觸面均在豎直平面內(nèi)，求兩物體之間的摩擦力。內(nèi)，求兩物體之間的摩擦力。解析：解析：先
17、對兩個物體組成的整體受力分析可得先對兩個物體組成的整體受力分析可得2f2mg。解得木板對物體的摩擦大小解得木板對物體的摩擦大小fmg，方向豎直向上，再隔，方向豎直向上，再隔離物體離物體1分析可得，此時木板對物體分析可得，此時木板對物體1的摩擦力與物體的摩擦力與物體1的的重力平衡，故兩物體之間無摩擦力。重力平衡，故兩物體之間無摩擦力。答案：答案：0圖圖425 圖解法分析平衡問題圖解法分析平衡問題 例例3用兩根細繩用兩根細繩OA、OB懸掛懸掛一個重物一個重物G，如圖，如圖426所示，其中所示，其中繩繩OA沿水平方向，沿水平方向，OB沿斜上方?，F(xiàn)沿斜上方。現(xiàn)保持保持O位置不動，逐漸向上移動位置不動，
18、逐漸向上移動A點直點直至細繩至細繩OA變?yōu)樨Q直。在這個過程中，變?yōu)樨Q直。在這個過程中，OA、OB繩上的拉力如何變化？繩上的拉力如何變化？圖圖426 思路點撥思路點撥 解答本題應把握以下三點：解答本題應把握以下三點： (1)重物對重物對O點拉力的作用效果是對點拉力的作用效果是對BO、AO繩產(chǎn)生繩產(chǎn)生拉力。拉力。 (2)沿沿AO、BO方向分解重物的拉力。方向分解重物的拉力。 (3)改變改變A點位置，分解重物的拉力。點位置，分解重物的拉力。 解析解析如圖所示，如圖所示，A1、A2為繩為繩OA由水平方向變?yōu)樨Q直方向的過程由水平方向變?yōu)樨Q直方向的過程中，繩的中，繩的A端先后經(jīng)過的幾個位置。端先后經(jīng)過的幾
19、個位置。重物對重物對O點的拉力點的拉力F的大小等于重物的大小等于重物的重力的重力G，方向豎直向下。當，方向豎直向下。當A先后經(jīng)過各個位置時，將先后經(jīng)過各個位置時，將拉力拉力F沿細繩的方向分解，由圖知沿細繩的方向分解，由圖知OA受到的拉力先減小后受到的拉力先減小后增加，增加，OB繩受到的拉力一直減小。繩受到的拉力一直減小。 答案答案OA繩上的拉力先減小后增加，繩上的拉力先減小后增加，OB繩上的拉繩上的拉力一直減小力一直減小借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)對研究對象進行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則對研究對象進行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出力的矢量關(guān)系圖，然后根據(jù)有向線段的或三角形定則畫
20、出力的矢量關(guān)系圖，然后根據(jù)有向線段的長度變化判斷各個力的變化情況，這種方法叫做圖解法。長度變化判斷各個力的變化情況，這種方法叫做圖解法。 (2)利用圖解法分析力的變化規(guī)律時，應當分析清哪利用圖解法分析力的變化規(guī)律時，應當分析清哪個力是恒定不變的，哪個力是方向一定的，哪個力的大小個力是恒定不變的，哪個力是方向一定的，哪個力的大小和方向均改變，同時要分析出現(xiàn)最小值的力的條件。和方向均改變，同時要分析出現(xiàn)最小值的力的條件。2如圖如圖427所示，是給墻壁粉刷涂料用的涂料滾所示，是給墻壁粉刷涂料用的涂料滾的示意圖，使用時，用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿的示意圖，使用時，用撐桿推著粘有涂料的涂料滾沿墻壁上下
21、緩慢滾動，把涂料均勻粉刷到墻上，撐桿的墻壁上下緩慢滾動，把涂料均勻粉刷到墻上，撐桿的重量和墻壁的摩擦力都忽略不計。而且撐桿足夠長，重量和墻壁的摩擦力都忽略不計。而且撐桿足夠長，粉刷工人站在離墻壁一定距離處緩慢上推涂料滾，關(guān)粉刷工人站在離墻壁一定距離處緩慢上推涂料滾，關(guān)于該過程中涂料滾對撐桿的壓力于該過程中涂料滾對撐桿的壓力F1、涂料滾對墻壁的、涂料滾對墻壁的壓力壓力F2，以下說法正確的是，以下說法正確的是 ()圖圖427AF1增大，增大，F(xiàn)2減小減小 BF1減小，減小，F(xiàn)2增大增大CF1、F2均增大均增大 DF1、F2均減小均減小解析：解析：涂料滾的重力可分解為使涂料滾涂料滾的重力可分解為使涂料滾壓墻的分力和使涂料滾壓桿的分力，如壓墻的分力和使涂料滾壓桿的分力，如圖所示，慢慢上推涂料滾時，重力不變，圖所示，慢慢上推涂料滾時，重力不變，重力的水平分力的方向不變，斜向下的重力的水平分力的方向不變，斜向下的分力與豎直方向的夾角減小，由圖可得分力與豎直方向的夾角減小，由圖可得F1、F2均減小。故均減小。故D正確。正確。答案：答案：D
高中物理 第四章 物體的平衡 4.2 共點力平衡條件的應用 4.3 平衡的穩(wěn)定性（選學）課件 教科版必修1
