《2017年高考一轮：2.5《共点力平衡问题的应用》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017年高考一轮：2.5《共点力平衡问题的应用》ppt课件（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课标版 物理 第 5讲 共点力平衡问题的应用 考点一 动态平衡问题 所谓动态平衡问题 ,是指通过控制某些物理量 ,使物体的状态发生缓慢 变化 ,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中。求解动态平 衡问题时常用到以下几种方法 : 对研究对象进行受力分析 ,画出受力示意图 ,再根据物体的平衡条件列式求 解 ,得到因变量与自变量的一般函数表达式 ,最后根据自变量的变化确定因 变量的变化。 考点突破 对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析 ,在同一图中作出 物体在若干状态下所受的力的平行四边形 ,由各边的长度变化及角度变化 来确定力的大小及方向的变化情况 ,此即为图解法 ,它是求解动
2、态平衡问题 的基本方法。此法的优点是能将各力的大小、方向等变化趋势形象、直 观地反映出来 ,大大降低了解题难度和计算强度。此法常用于求解三力平 衡且有一个力是恒力 ,另有一个力方向不变的问题。 在三力平衡问题中 ,如果有一个力是恒力 ,另外两个力方向都变化 ,且题目 给出了空间几何关系 ,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似 , 可利用相似三角形对应边成比例进行计算。 典例 1 (2014上海单科 ,9,3分 )如图 ,光滑的四分之一圆弧轨道 竖直平面内 ,在轨道上的小球在拉力 缓慢地 由 运动 ,轨道对球的弹力为 N。在运动过程 中 ( ) 答案 A 解法一 解析法 由题意知 ,小球
3、在由 过程中始终处于平衡状态。设某一时刻小球 运动至如图所示位置 ,则对球由平衡条件得 :F=mg ,N=mg ,在运动 过程中 ,增大 ,故 解法二 图解法 由于球缓慢地由 ,因此球可以看成是动态平衡 ,对球受力分析可 知 ,轨道对球的弹力 始终垂直 ,且两个力合力恒与重力 等大反向 ,因此三个力首尾相连构成封闭直角三角形 ,如图所示。由图解法 可知 ,随着 选项 典例 2 如图所示 ,质量不计的轻杆 端通过铰链固定在 另一端 的物体 ,且 并绕过定滑轮 A。用力 开始时 0,现使 直 到杆 C。此过程中 , ( ) 答案 A 如图所示 ,由图可知 ,力的三角形 与几何三角形 故有 : =
4、,显然 即 三角形法则和平行四边形定则是研究动态平衡问题的基本方法 ,但也 要根据实际情况采用不同的方法 :(1)若出现直角三角形 ,常用三角函数表 示合力与分力的关系。 (2)若出现“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”的情 形通常采用图解法。 (3)用力的矢量三角形分析力的最小值问题的规律 :若已知 方向、大 小及一个分力 则另一分力 1 若已知 F 合 的方向及一个分力 向 ,则另一分力 2 1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 一根细线的下端系着小球 ,上端穿过小孔 用手拉住。现拉动
5、细线 ,使小球沿圆环缓慢上移 ,在移动过程中手对线的拉 力 ( ) 答案 A (相似三角形法 )对小球受力分析 ,其所受的三个力组成一个闭 合三角形 ,如图所示。 由图可知 :力三角形与圆内的几何三角形相似 ,由几何关系可知 = = , 小球缓慢上移时 ,其处于动态平衡状态 ,此过程中 :小 ,选项 连接体问题 就是把几个物体视为一个整体 ,受力分析时 ,只分析这一整体之外 的物体对整体的作用力 ,不考虑整体内部之间的相互作用力 ,这种方法叫做 整体法。 若是有几个物体连接在一起 ,要求物体之间的相互作用力 ,一般就 将其中的某一物体与其他物体分隔开 ,对这个物体进行受力分析 ,那么其他 物体
6、对这个物体的作用力就是外力 ,这种方法叫做隔离法。 典例 3 在粗糙水平面上放着一个三角形木块 它的两个粗糙斜面上 分别放有质量为 m1图所示 ,若三角形木块和两物 体都是静止的 ,则粗糙水平面对三角形木块 ( ) 摩擦力的方向水平向右 摩擦力的方向水平向左 但摩擦力的方向不能确定 ,因 1、 2的数值均 未给出 别受到两物体对它的压力 擦力 两物体的平衡条件知 , 这四个力的大小分别为 1 2 F1=1 F2=2 它们的水平分力的大小 (如图所示 )分别为 N1 1=1 1 答案 D 解法一 (隔离法 ) 把三角形木块隔离出来 ,它的两个斜面上分 N2 2=2 2 1 1=1 1 2 2=2
7、 2 其中 1x,2x,即它们的水平分力互相平衡 ,木块在水平方向无滑动 趋势 ,因此不受地面的摩擦力作用。 解法二 (整体法 ) 由于三角形木块和斜面上的两物体都静止 ,可以把它们 看成一个整体 ,如图所示 ,竖直方向受到重力 (m1+)于平衡状态 ,水平方向无任何滑动趋势 ,因此不受地面的摩擦力作用。 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况时 ,宜用整体 法 ;而在分析系统内各物体 (或一个物体各部分 )间的相互作用时常用隔离 法。整体法和隔离法不是独立的 ,对一些较复杂问题 ,通常需要多次选取研 究对象 ,交替使用整体法和隔离法。 2 (2015新疆第一次检测 ,19)(多选
8、)如图墙面与水平地面光滑且绝缘 ,小 球 A、 用指向墙面的水平推力 ,两球分别静 止在竖直墙面和水平地面上 ,若将小球 当两球重新达到平 衡时 ,与原来的平衡状态相比较 ( ) 变大 的支持力不变 的弹力变大 答案 题意 ,小球 A、 对两球受力分析 ,小球 向下的重力 平向右的弹力 球 向下的重力 平向左的推力 F、竖直向上的支持力 仑力 库 ,设小球 A、 ,由 平衡条件 ,对小球 A:=A=,对小球 B:FB=库 = 将小球 则夹角 变小 ,当两球重新达到平衡时 ,两 个小球之间的库仑力减小 ,可知两个小球之间的距离增大 ,由整体法可知 , 地面对小球 B=(mA+mB)推力 的弹力
9、角 变小 ,则选项 A、 B、 考点三 临界与极值问题 当某物理量变化时 ,会引起其他几个物理量的变化 ,从而使物体所处的平衡 状态“恰好出现”或“恰好不出现” ,在问题的描述中常用“刚好”、 “刚能”、“恰好”等语言叙述。 常见的临界状态有 : (1)两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为 0(主要体现为两 物体间的弹力为 0); (2)绳子断与不断的临界条件为绳中张力达到最大值 ;绳子绷紧与松弛的临 界条件为绳中张力为 0; (3)存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静 摩擦力达到最大。 研究的基本思维方法 :假设推理法。 平衡物体的极值 ,一般指在力的变化过
10、程中的最大值和最小值问题。一般 用图解法或解析法进行分析。 (1)求解平衡中的临界问题和极值问题时 ,首先要正确地进行受力分析和变 化过程分析 ,找出平衡的临界点和极值点。 (2)临界条件必须在变化中寻找 ,不能停留在一个状态来研究临界问题 ,而是 把某个物理量推向极端 ,即极大或极小 ,并依此作出科学的推理分析 ,从而 给出判断或导出一般结论。 典例 4 (2015江苏徐州期中 ,16)如图所示 ,质量 m=1 夹角为 =37的推力 物块与墙之间的动摩擦因数 = 力 (取最大静摩擦力等于滑动摩擦力 ) 答案 10 N F 50 N 解析 当 物块会有向上滑动的趋势 ,摩擦力向下 ,当物块恰不上 滑时 ,力 受力如图 1所示 ); 所以 :N=; =f+mgf=又 f=N 由以上各式代入数据可以得出 :0 N。 当力 物块有向下滑动的趋势 ,摩擦力向上 ,所以当物块恰不下滑时 , 力 受力如图 2所示 ),由平衡条件可得出 :N= +f=, 又 f=N 由以上各式代入数据可以得出 :0 N 所以使物块静止于墙壁上推力 10 N F 50 N。 涉及静摩擦力的平衡问题 ,最常见的临界状态是静摩擦力达到最大值 , 静摩擦力的方向可能沿接触面指向两个不同的方向 ,对应两个临界状态。 3图所示 ,三根长度均为 、 A、 悬挂在水平天花板上 ,相距 2l。现在 为使 在 (
