《2017-2018版高中物理 第4章 牛顿运动定律 习题课一 共点力平衡的应用(教师备用)课件 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018版高中物理 第4章 牛顿运动定律 习题课一 共点力平衡的应用(教师备用)课件 新人教版必修1（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课共点力平衡的应用 课堂探究 达标测评 课堂探究核心导学 要点探究 一 多物体的平衡 例1 如图所示 质量为M的正方体空木箱A放置在粗糙水平面上 沿空木箱对角线有一光滑细轨道 轨道与水平方向间的夹角为45 轨道上有一质量为m的物体B沿轨道自由下滑 木箱始终静止在水平面上 求物体下滑的过程中 1 轨道对物体的弹力大小 2 地面对木箱的摩擦力的大小和方向 核心点拨 1 物体B沿轨道加速下滑 利用分解法可求出轨道对物体的弹力 2 利用牛顿第三定律 确定木箱受力 根据平衡条件可求出摩擦力 3 由于二者产生了相对运动 一般不用整体法 2 以木箱为研究对象 受力如图所示 由牛顿第三定律知FN FN在水
2、平方向上有Ff FN sin45 0 拓展提升1 2017 荆州沙市中学高一检测 劲度系数为k1 100N m的弹簧A上端固定在光滑木板的顶端 木板竖直放置 弹簧A下端悬挂质量为m 2kg的物体P P下面通过劲度系数为k2 200N m的弹簧B悬挂另一质量也为m 2kg的物体Q P Q轻靠在木板左侧 如图所示 整个装置静止后 将木板绕其下端沿顺时针方向缓慢旋转60 稳定后 P Q相对木板移动的距离各为多少 解析 木板竖直时 对P Q整体 有k1x1 2mg 代入数据可得x1 0 4m 对物体Q 有k2x2 mg代入数据得x2 0 1m 旋转后将P Q整体重力分解 由平衡条件可得k1x1 2mg
3、sin30 代入数据得x1 0 2m同理对物体Q 有k2x2 mgsin30 代入数据得x2 0 05m 所以P上升的距离xP x1 x1 0 4m 0 2m 0 2m Q上升的距离xQ xP x2 x2 0 2m 0 1m 0 05m 0 25m 答案 0 2m0 25m 方法总结若一个系统中涉及两个或者两个以上物体的平衡问题 在选取研究对象时 要灵活运用整体法和隔离法 对于多物体问题 如果不求物体间的相互作用力 优先采用整体法 这样涉及的研究对象少 未知量少 方程少 求解简便 很多情况下 通常采用整体法和隔离法相结合的方法 二 动态平衡 例2 如图所示 小球用细绳系住 绳的另一端固定于O点
4、 现用水平力F缓慢推动斜面体 小球在斜面上无摩擦地滑动 细绳始终处于直线状态 当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平 此过程中斜面对小球的支持力FN以及绳对小球的拉力FT的变化情况是 A FN保持不变 FT不断增大B FN不断增大 FT不断减小C FN保持不变 FT先增大后减小D FN不断增大 FT先减小后增大 D 核心点拨 1 缓慢 可理解为运动速度非常小 且运动过程中每一状态都处于平衡状态 通常称为动态平衡状态 2 支持力方向与斜面总是垂直 小球距O点的距离不变 拉力方向在改变 解析 由于缓慢推动斜面体 小球处于平衡状态 小球受重力mg 斜面的支持力FN 绳的拉力FT FN和FT的合力与mg
5、等大反向 如图所示 随着绳的拉力FT按顺时针转动 其大小先减小后增大 而支持力FN一直增大 选项D正确 误区警示 关于图解法的两点提醒 1 适用类型 用图解法分析物体动态平衡问题时 一般物体只受三个力作用 且其中一个力大小 方向均不变 另一个力的方向不变 第三个力大小 方向均变化 2 最值分析 当大小 方向均可改变的分力与方向不变 大小可变的分力垂直时 其中方向可变的分力存在最小值 拓展提升2 2017 黑龙江大庆铁人中学期末 如图所示 固定在竖直平面内的光滑圆环的最高点有一个光滑的小孔 质量为m的小球套的圆环上 一根细线的下端系着小球 上端穿过小孔用手拉住 现拉动细线 使小球沿圆环缓慢上移
6、在移动过程中手对线的拉力F和圆环对小球的支持力FN的变化情况是 A F不变 FN增大B F减小 FN不变C F不变 FN减小D F增大 FN减小 B 三 平衡状态的临界与极值问题 例3 如图所示 一个底面粗糙 质量为m的斜面体静止在水平地面上 斜面体斜面是光滑的 倾角为30 现用一端固定的轻绳系一质量为m的小球 小球静止时轻绳与斜面的夹角是30 1 求当斜面体静止时绳的拉力大小 核心点拨 1 斜面体受到四个或四个以上力的作用 一般采用正交分解法 解析 1 设绳的拉力为FT 斜面体支持力为FN 对小球进行受力分析如图 甲 所示 由平衡条件可知 FT和FN的合力竖直向上 大小等于mg 由几何关系可
7、得出FN FT mg 核心点拨 2 为了使整个系统始终处于静止状态 地面对斜面体的静摩擦力不大于地面对斜面体的最大静摩擦力 解析 2 对斜面体进行受力分析 如图 乙 所示 设小球对斜面体的压力为FN 地面的支持力为F 地面的静摩擦力为Ff 由正交分解和平衡条件可知 2 若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的k倍 为了使整个系统始终处于静止状态 k值必须满足什么条件 方法总结 1 临界问题 问题界定 物体所处平衡状态将要发生变化的状态称之为临界状态 涉及临界状态的问题为临界问题 问题特点 a 当某物理量发生变化时 会引起其他几个物理量的变化 b 注意某现象 恰好出现 或 恰好不出现
8、 的条件 分析方法 基本方法是假设推理法 即先假设某种情况成立 然后再根据合力为零及有关知识进行论证 求解 2 极值问题 问题界定 物体平衡状态的极值问题 一般指在力的变化过程中涉及力的最大值和最小值的问题 分析方法 a 解析法 根据物体的合力为零列出方程 在解方程时 采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值 b 图解法 根据物体的合力为零作出力的矢量图 画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析 确定最大值或最小值 拓展提升3 2017 潮州质检 物体A的质量为2kg 两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上 另一端系于物体A上 在物体A上另施加一个方向与水平线成 角的拉力F 相关几何关系如图
9、所示 60 若要使两绳都能伸直 求拉力F的大小范围 g取10m s2 达标测评随堂演练 检测效果 1 2017 西宁检测 如图所示 斜面顶端固定有半径为R的轻质滑轮 用不可伸长的轻质细绳将半径为r的球沿斜面缓慢拉升 不计各处摩擦 且R r 设绳对球的拉力为F 斜面对球的支持力为FN 则关于F和FN的变化情况 下列说法正确的是 A F一直增大 FN一直减小B F一直增大 FN先减小后增大C F一直减小 FN保持不变D F一直减小 FN一直增大 A 解析 球受重力 支持力和拉力 如图所示 当球沿斜面缓慢拉升时 细线与斜面的夹角不断增大 故F一直增大 FN一直减小 选项A正确 2 2017 连云港检
10、测 如图所示 A B两物体的质量分别为mA mB 且mA mB 整个系统处于静止状态 如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点 滑轮的质量和一切摩擦均不计 关于物体A离地的高度H 绳与水平方向的夹角 的变化情况说法正确的是 A H增大 角不变B H减小 角变小C H增大 角变大D H不变 角变小 A 解析 原来整个系统处于静止状态 绳的拉力等于A物体的重力 B物体对滑轮的拉力等于B物体的重力 将绳一端由Q点缓慢地向左移到P点 整个系统重新平衡后 绳的拉力F仍等于A物体的重力 B物体对滑轮的拉力仍等于B物体的重力 都没有变化 即滑轮所受的三个拉力都不变 则根据平衡条件可知 两绳之间的夹角也没有变化 则
11、 角不变 则动滑轮将下降 物体A的高度升高 选项A正确 B C D错误 3 2017 天津检测 多选 半圆柱体P放在粗糙的水平地面上 其右端有固定放置的竖直挡板MN 在半圆柱体P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q 整个装置处于静止状态 如图所示是这个装置的截面图 若用外力使MN保持竖直并且缓慢地向右移动 在Q到达地面以前 P始终保持静止 在此过程中 下列说法中正确的是 A MN对Q的弹力逐渐增大B 地面对P的摩擦力逐渐增大C P Q间的弹力先减小后增大D Q所受的合力逐渐增大 AB 解析 圆柱体Q受重力 P对Q的支持力FN1和MN对Q的支持力FN2 如图 甲 所示 根据共点力平衡条件 有F
12、N1 FN2 mgtan 对P Q整体 其受力为重力 地面支持力FN MN挡板对其向左的支持力和地面对其向右的摩擦力 如图 乙 所示 根据共点力平衡条件 有Ff FN2FN M m g则Ff mgtan MN保持竖直且缓慢地向右移动过程中 角 不断变大 故Ff变大 FN不变 FN1变大 FN2变大 P Q受到的合力为零 选项A B正确 C D错误 4 2017 思明区校级月考 如图所示 某人用轻绳牵住一只质量m 0 6kg的氢气球 因受水平风力的作用 系氢气球的轻绳与水平方向成37 角 已知空气对气球的浮力为15N 人的质量M 50kg 且人受的浮力忽略 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 求 解析 1 氢气球受力及分解情况如图 甲 所示 根据平衡条件竖直方向有F浮 mg FTsin37 水平方向有F风 FTcos37 解得F风 12N FT 15N 1 水平风力的大小和绳子拉力大小 答案 1 12N15N 解析 2 人受力及分解情况如图 乙 所示 根据平衡条件 竖直方向有FN Mg FTsin37 500N 15 0 6N 491N 由牛顿第三定律得人对地面的压力大小为491N 2 人对地面的压力大小 答案 2 491N 谢谢观赏
