《共點(diǎn)力作用下物體的平衡》(新人教版必修1).ppt

共點(diǎn)力作用下物體的平衡,一、平衡狀態(tài)：,定義：一個(gè)物體在共點(diǎn)力的作用下，若保持靜 止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，則該物體處于平衡狀態(tài)。,(1)靜止：物體的_和_都等 于零的狀態(tài),速度,加速度,(2)勻速直線運(yùn)動(dòng)：物體的_不為零，其_為零的狀態(tài),速度,加速度,例1：下列物體處于平衡狀態(tài)的是( ) A靜止在粗糙斜面上的物體 B物體在光滑斜面上由靜止釋放后沿斜面自由下滑 C在平直公路上勻速行駛的汽車(chē) D做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在剛開(kāi)始下落時(shí),亦即：物體處于平衡狀態(tài)，則加速度a一定等于0，所受合外力一定為零。,討論：若速度等于0，則物體是否一定處于平衡狀態(tài)？,舉例：,豎直上拋?zhàn)罡唿c(diǎn),答：不一定！,AC,【方法總結(jié)】 判斷物體是否處于平衡狀態(tài)的方法： (1)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(看運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是靜止，還是勻速運(yùn)動(dòng)) (2)根據(jù)物體的受力情況(看合力是否為零),再練一個(gè)： 下列說(shuō)法正確的是() A豎直上拋物體達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，物體處于平衡狀態(tài) B電梯勻速上升時(shí)，電梯中的人處于平衡狀態(tài) C豎直彈簧上端固定，下端掛一個(gè)重物，平衡后 用力F將它在拉下一段距離后突然撤去力F，重 物仍處于平衡狀態(tài) D只有加速度為零的物體才處于平衡狀態(tài),BD, 若處于平衡狀態(tài)的物體僅受兩個(gè)力作用，則這兩個(gè)力一定大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，即二力平衡, 若處于平衡狀態(tài)的物體受三個(gè)力作用，則這三個(gè)力中的任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上,（力的合成）,思考：若物體在三個(gè)以上的力的作用下而處于平衡狀態(tài)呢？有什么特點(diǎn)？,答：物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小相等方向相反,二、平衡條件：,對(duì)物體受力分析，則物體所受合力為零，即F合=0,質(zhì)量為m的木塊，被水平力F緊壓在傾角=60的固定木板上，如右圖所示，木板對(duì)木塊的作用力為(),平衡問(wèn)題的解題思路,例2：如圖所示，重力為G的電燈通過(guò)兩根細(xì)繩OB與OA懸掛于兩墻之間，細(xì)繩OB的一端固定于左墻B點(diǎn)，且OB沿水平方向，細(xì)繩OA掛于右墻的A點(diǎn)。,求：當(dāng)細(xì)繩OA與豎直方向成角時(shí)，兩細(xì)繩OA、OB的拉力FA、FB分別是多大?,解法一：根據(jù)力的合成,根據(jù)題意,選擇電燈受力分析,它分別受到重力G，兩細(xì)繩OA、OB的拉力FA、FB ，可畫(huà)出其受力圖，由于電燈處于平衡狀態(tài),則兩細(xì)繩OA、OB的拉力FA、FB 的合力F與重力大小相等，方向相反，構(gòu)成一對(duì)平衡力。,FA = G/CoS FB = G/Cot,根據(jù)力的三角關(guān)系可得：,解法二：根據(jù)力效果的分解,根據(jù)題意, 結(jié)點(diǎn)處受到電燈向下的拉力大小等于G，這個(gè)拉力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果，方向如圖所示,大小分別為F1，F(xiàn)2,T=G,F1,F2,F1=FA;F2=FB,FA,FB,由幾何關(guān)系可得,F1=FA = G/CoS F2=FB = G/Cot,解法三：正交分解,1、定義：把力按照兩個(gè)選定的相互垂直的方向分解叫力的分解,2、步驟：,選定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,建系,原點(diǎn)： （通常以力的作用點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)）,坐標(biāo)軸：（X、Y雙軸-盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上）,分解不在坐標(biāo)軸上的力,列方程,FX合=0,FY合=0,條件？,平衡！,三、正交分解,F1,F2,F1X,F1Y,F2Y,F2X,問(wèn)：F1和F1X,F1Y之間關(guān)系如何？是否同時(shí)受這三個(gè)力？,試求f、FN大小,請(qǐng)用正交分解法做出例1,平衡問(wèn)題的解題思路,例2：如圖所示，重力為G的電燈通過(guò)兩根細(xì)繩OB與OA懸掛于兩墻之間，細(xì)繩OB的一端固定于左墻B點(diǎn)，且OB沿水平方向，細(xì)繩OA掛于右墻的A點(diǎn)。,求：當(dāng)細(xì)繩OA與豎直方向成角時(shí)，兩細(xì)繩OA、OB的拉力FA、FB分別是多大?,FA = G/CoS FB = G/Cot,G,例3：質(zhì)量為m的物體放在傾角為的斜面上，它與斜面的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為，在水平恒定推力F的作用下，物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)。則物體受到的摩擦力是（ ）,FN,f,F,A、 mgcos B、 （mgcos+Fsin ） C、Fcos -mgsin D、 Fsin ,BC,鞏固強(qiáng)化,通過(guò)這個(gè)題，你感覺(jué)到最吃力的地方在哪里？,受力分析？選坐標(biāo)軸？還是列方程？,先回顧一下每個(gè)知識(shí)點(diǎn)的要求，再做幾個(gè)題訓(xùn)練一下（就用正交分解來(lái)做）：,如圖所示，物體重G=100N，并保持靜止繩 子AC與BC分別與豎直方向成30角和60角，則繩子AC和BC的拉力分別為多大?,如圖所示，一個(gè)重為G的小球用兩根細(xì)繩OA、OB拴住處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩OA是水平的，求兩根繩對(duì)小球的拉力,如圖所示，在傾角為,的斜面上有一塊豎直放置,的擋板，在擋板和斜面間擱有一個(gè)重為G的光滑圓球，試求該球?qū)π泵娴膲毫蛯?duì)擋板的壓力,如圖所示，光滑小球放在夾角為45的墻壁和斜面之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)，則斜面對(duì)球的彈力與球的重力的大小之比為多少?墻對(duì)球的彈力與球的重力的大小之比又為多少?,如圖所示，綠妹將重10N的氣球用細(xì)繩拴在水平地面上，空氣對(duì)其的浮力為16N由于受到水平方向的風(fēng)力的影響，系氣球的繩子與水平方向成60角由此可知，繩子的拉力和水平方向的風(fēng)力分別為多大？,四、動(dòng)態(tài)平衡的解題思路,何謂動(dòng)態(tài)平衡？,物體在多個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中部分力發(fā)生變化，但物體始終處于受力平衡的狀態(tài)。,例4：如圖所示擋板AB和豎直墻之間夾有小球，球的質(zhì)量為m，則擋板與豎直墻壁之間的夾角緩慢增加至=90時(shí)，AB板及墻對(duì)球壓力如何變化？,關(guān)鍵字眼：緩慢、逐漸變化,思路一：試一下解析法是否可行（自己動(dòng)手豐衣足食）,點(diǎn)評(píng)：可以通過(guò)正交分解寫(xiě)出各個(gè)力的表達(dá)式，借助表達(dá)式中的變化分析各個(gè)力變化的情況。,思路二：圖解法,物體受三個(gè)力作用：重力G，垂直于墻的彈力N1和垂直于擋板的彈力N2的作用，當(dāng)擋板與豎直墻壁之間的夾角緩慢增加時(shí)物體可以看做處于一系列的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)即任意兩個(gè)力的合力一定始終與第三個(gè)力等大反向，且構(gòu)成矢量三角形。,N1,重力大小方向均未發(fā)生變化（將其反向可看作另外兩個(gè)力的合力），在整個(gè)變化過(guò)程中，可看作兩個(gè)拉力的合力大小始終為G,方向始終豎直向上，且其中一個(gè)分力（N1）方向也始終不變，大小隨著F2的變化而變化，則構(gòu)成的動(dòng)態(tài)的矢量三角形如圖。,N1,N2,N2,整個(gè)變化過(guò)程中，由平衡條件知，兩個(gè)彈力的合力N大小方向都不變(等于G)，與向下的重力等大反向據(jù)此可知作出幾組平行四邊形，反映出N1、N2的變化情況，如上圖所示當(dāng)逐漸增大時(shí)，N2與豎直方向的夾角逐漸減小，N2N2N2；當(dāng)90時(shí)，N2NGmg，所以N2逐漸減小，N1逐漸減小,動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的分析方法： (1)解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出應(yīng)變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變量的變化確定應(yīng)變參量的變化 (2)圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫(huà)出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫(huà)在同一個(gè)圖中)，然后根據(jù)有向線段(表示力)的長(zhǎng)度變化判斷各個(gè)力的變化情況 圖解法適用條件： 質(zhì)點(diǎn)在三個(gè)力作用下處于平衡狀態(tài)，其中一個(gè)力恒定，一個(gè)力的方向不變，第三個(gè)力的大小和方向都變化的情況具體做法是：合成兩個(gè)變力，其合力與恒力等值反向,若保持O點(diǎn)和細(xì)繩OB的位置，在A點(diǎn)下移的過(guò)程中，細(xì)繩OA及細(xì)繩OB的拉力如何變化?,例5：接例2,給出結(jié)論：,FA 、FB 不斷增大,再練一個(gè),保持O點(diǎn)和繩OA的位置，在B點(diǎn)上移的過(guò)程中，細(xì)繩OA及細(xì)繩OB的拉力如何變化?,由右圖可得答案:,FA不斷減小，F(xiàn)B 先減小后增大,你答對(duì)了么？,類(lèi)型題：?jiǎn)卧獪y(cè)試P5132題,思考題： 如圖示半徑為，表面光滑的半球體被固定在水平地面上，跨過(guò)無(wú)摩擦的定滑輪，用一根輕繩下掛一個(gè)質(zhì)量為的小球，將小球置于半球體光滑的表面上，并使定滑輪位于半球體的正上方，現(xiàn)用力斜左向下拉繩的自由端，使小球沿光滑半球面緩慢向上滑動(dòng)。在此過(guò)程中，半球體對(duì)小球的支持力N 和繩子的拉力的變此情況。,則小球沿光滑半球面緩慢向上滑動(dòng)過(guò)程中，半球體對(duì)小球的支持力FN 不變，繩子的拉力F不斷減小。,分析與解： 根據(jù)平衡的特點(diǎn)，由力的幾何結(jié)構(gòu)可知：,即,補(bǔ)充：三角形相似法,小結(jié)： 解這種題型首先對(duì)動(dòng)態(tài)平衡的物體受力分析，確定三個(gè)力的特點(diǎn)；找出不變力，則另兩個(gè)變力的合力就與該不變力構(gòu)成一對(duì)平衡力，用力的合成分解法、圖解法或力的矢量三角形與結(jié)構(gòu)三角形相似法解決。,求解共點(diǎn)力體用下平衡問(wèn)題的解題一般步驟： 1)確定研究對(duì)象(物體或結(jié)點(diǎn))； 2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫(huà)受力圖； 3)分析判斷研究對(duì)象是否處于平衡狀態(tài)； 4)根據(jù)物體的受力和己知條件，運(yùn)用共點(diǎn)力平衡條 件，選用適當(dāng)方法計(jì)算求解。,小考,1、靜止：求斜面給物體的作用力 2、勻速下滑：求斜面給物體的作用力 3、給物體一個(gè)沿斜面向上的力F，使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求力F的大小,已知G, , u,