力学教案-第二单元 力物体平衡1

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1、1第二单元第二单元 力、物体平衡力、物体平衡一、知识结构一、知识结构二、学习内容二、学习内容 目录 1 概念 1.1 常见的力 1.1.1 重力 1.1.2 弹力 1.1.2.1 支持力 1.1.2.2 压力 1.1.2.3 绳子拉力 1.1.2.4 弹簧弹力 1.1.3 摩擦力 1.1.3.1 静摩擦力 1.1.3.2 滑动摩擦力 1.1.4 物体平衡 1.1.4.1 共点力平衡 1.1.4.2 力矩平衡 1.2 物理模型 1.2.1 轻杆模型 1.2.2 轻质薄板 2 规律 2.1 平行四边形定则 2.2 共点力平衡条件 2.3 力矩平衡条件 3 方法和思路 3.1 受力分析法23.2 共

2、点力平衡解题思路 3.3 力矩平衡解题思路 4 实验 4.1 研究共点力的合成 4.2 研究有固定转动轴物体的平衡条件三、学习要求三、学习要求 1、知道形变，弹力：知道形变，知道弹性形变是产生弹力的原因，能根据弹性形变判 断弹力的方向，知道在弹性限度内，形变越大，弹力越大。 2、理解滑动摩擦力：知道产生滑动摩擦力的条件，能判断滑动摩擦力的方向，理解动 摩擦因素，会用滑动摩擦力公式进行计算。知道静摩擦力：知道静摩擦力和最大静摩擦力， 能判断静摩擦力的方向，能根据力的平衡条件求静摩擦力的大小。 3、理解互成角度两个力的合成，理解力的分解：理解力的合与分解的概念，领会等效 替代的思想。理解平行四边形

3、定则：会用作图法求解合力或分力，会用直角三角形知识进 行计算。 4、理解共点力的平衡：理解物体的平衡，理解共点力的平衡条件，能用共点力平衡条 件求解有关未知量。 5、理解力矩，理解有固定转动轴的物体的平衡：理解力矩的概念，知道转动平衡状态， 能用固定转动轴的物体的平衡条件求解有关的未知量。 6、 （1）学会研究共点力的合成：知道实验目的和器材，学会用橡皮筋等简单器材研究 两个分力与合力的关系，能通过实验测出合力的大小和方向。 （2）学会研究有固定转动轴物体的平衡条件：知道实验的目的和器材，学会用力矩盘 通过实验探究有固定转动轴的物体的平衡条件。四、方法与思路四、方法与思路（一）受力分析（一）受

4、力分析 受力分析是高中物理的最基础的分析方法，几乎贯穿于整个高中物体体系，在高考试 卷中通常有需要运用受力分析的试题分值比例达到 40%70%之间。掌握受力方法对多数同 学来说并不难，难的是形成受力分析的习惯在需要受力分析的时候自觉、自动的去运 用。由于受力分析的基础性和重要性，同学们应该对如何养成受力分析的习惯需要引起足 够的重视。 受力分析的知识基础，是不同性质的力的方向特征。在高中物体中，所涉及的力有： 重力（引力） 、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力（安培力） 、核力。而经常需要涉 受力分析的是：重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力。受力分析实际上就是画出研究对象的受力图，其一般步骤

5、为： 1 画已知力，画已知力，2 画重力，画重力，3（找）画弹力，（找）画弹力，4（找）画摩擦力，（找）画摩擦力，5（找）电场力或安培力。（找）电场力或安培力。确定物体是否有弹力或摩擦力，常常需要（在物体平衡状态时）运用平衡条件或（在 物体变速运动）运用牛顿第二定律。运用隔离法分析相互作用的双对象受力时，还需要运 用牛顿第三定律。 例题链接例题链接：1（二）力的矢量运算（二）力的矢量运算31、平行四边形定则 2、力的合成三角形力的合三角形是平行四边形定则的演变，将分力 F2从分力 F1箭尾沿 F1平移至箭首， 或将分力 F1从 F2的箭尾平移至 F2的箭首。力的合成三角形的特征是：两个分力首尾

6、相连，两个分力首尾相连， 合力由一个分的箭尾指向另一个分的箭首。合力由一个分的箭尾指向另一个分的箭首。 例题例题链链接：接：2 3、平衡三角形 当一个物体受三个力作用而平衡时，任意两个力的合力大小与第三力相等，方向与第 三力相反。例题链例题链接接：3（三）平衡问题解决的基本思路（三）平衡问题解决的基本思路 在高中物理中，应用某重要知识的解决相关问题，其分析都遵循一定的思考路径，这 就解决问题的基本思路，简称解题思路。解题思路既是进行问题分析的规范，同时也让我 们解决问题少走弯路提供了良好的途径。因此，掌握重要知识的解题思路，是学好中学物 理的一个重要环节。 1、在共点力作用下物体的平衡（共点力

7、平衡）解题思路 （1）明确对象）明确对象（2）受力分析）受力分析（3）分解或合成）分解或合成（4）平衡方程）平衡方程（5）运算求）运算求 解解 例题链例题链接接：42、有固定转动轴物体的平衡（力矩平衡）解题思路 （1）明确对象）明确对象（2）受力分析）受力分析（3）力臂分析）力臂分析（4）平衡方程）平衡方程（5）运算求解）运算求解 例题链例题链接接：5（四）隔离法和整体法（四）隔离法和整体法 研究物理问题，明确所研究的对象相当很重要，前面所说的受力分析，是对我们所确 定对象所受的力分析。在画受力图时，凡是对象受到的力，有力必画，凡不是对象受到的 力，则一律不画。 所谓隔离法，就是将研究对象与周

8、围的物体隔离，从而方便对对象的分析。 所谓整体法，就是将两个相互关联的物体当作一个研究对象，只分析这个整体以外的OF1F2FOF1F2FGFNFfGFNFfGFNFfGFNFf力的平衡三角形的三种变形： 它们的共同特征是三个平衡力构成首尾相连的三角形三个平衡力构成首尾相连的三角形。4物体对这个“整体”作用，而省略这两个物体之间相互的作用力的分析方法。 例题链接例题链接：6五、几个模型五、几个模型（一）对象模型：（一）对象模型： 1、轻杆模型轻杆模型：有固定转动轴的物体，如果不计质量，即可视作轻杆。如果轻杆仅在两 端受力，则两端分别所受的合力大小相等，方向相反两端分别所受的合力大小相等，方向相反

9、。 例题链例题链接接：3、11 2、*三力共点三力共点：可转动物体可转动物体，如果受到三个不平行的力作用而平衡受到三个不平行的力作用而平衡，则三力必共点三力必共点。 例题链例题链接接：12（二）三力平衡模型：（二）三力平衡模型： 在高中物理中，经常出现三力平衡模型，这些模型会出现力学、静电场、磁场和电磁 感应等问题中。所以，熟练掌握常见的三力平衡模型，做到“一看便知”是提高物体问题 解决效率一条途径。 1、直角三角形（1） 例题例题链链接：接：72、直角三角形（2） 例题例题链链接：接：83、等边三角形例题链接例题链接：94、相似三角形：链接例题：链接例题：3、10F1mg sinF2mg c

10、osGFNFf（mgF1F2)F2F1mgF1mg tanF2mg / cos2F cosmgmg(FFmgFTFN5六、典型例题六、典型例题1、右图所示，物体 B 放在水平面上，物体 A 叠放在 B 上，接触面 与水平面平行，给物体 B 施加一个水平向右的恒力 F，物体 A 和 B 始终保持相对静止，请根据可能运动情况，分别对 A、B 进行受力分 析。 请隔离对象 A 和 B 后画受力图。 对象 A： 对象：练习链接：跟进练习 12、将纸面视作水平光滑桌面，一个质量为 0.50kg 的物体，受到一个 水平向右大小为 0.50N 的力作用，要使物体在初速为零的条件沿图 示虚线方向做直线运动，则

11、需要对该物体施加的最小外力方向是 _，大小为_N。练习链接：跟进练习 23、右图所示，轻质杆 OB 与竖墙壁有光滑铰链铰接，当逐渐收短 AB 之间的轻绳长度且保持 AO 的距离不变时，绳子 AB 的拉力大小 FAB， 绳子 AB 和绳子 BC 对轻质杆的合力大小 F 的变化是 （ ）A、FAB和 F 均变大； B、FAB和 F 均变小；C、FAB增大，F 不变；D、FAB减小，F 不变。练习链接：跟进练习 5，34、一个质量为 m 的箱子放在水平地面上，箱子底部与水平地面的动摩 擦因素为，现通过一根绳子施加一斜向上的拉力 F 作用，使箱子沿水 平地面匀速运动，则当 F 与水平面间的夹角为多大时

12、，所用拉力最小？ 最小拉力为多大？练习链接：跟进练习 45、右图所示是用电动砂轮打磨工件的装置，砂轮的转轴通过图中 O 点 垂直于纸面，AB 是一长度 L0.60m、质量 m1=0.50kg 的均匀刚性细 杆，可绕过 A 端的固定轴在竖直面(图中纸面)内无摩擦地转动，工件 C 固定在 AB 杆上，其质量 m2=1.5kg，工件的重心、工件与砂轮的接 触点 P 以及 O 点都在过 AB 中点的竖直线上，P 到 AB 杆的垂直距离 d=0.1m，AB 杆始终 处于水平位置，砂轮与工件之间的动摩擦因数 =0.6.(1)当砂轮静止时，要使工件对砂轮的压力 F0=100N，则施于 B 端竖直向下的力 F

13、B应是多 大?(2)当砂轮逆时针转动时，要使工件对砂轮的压力仍为 F0=100N，则施于 B 端竖直向下的力 FB应是多大?练习链接：跟进练习 56、右图所示，一块楔形物体质量为 M，放在水平地面上，ABABFF)37AOBC)FF)Mm6质量为 m 的物体放楔形物体斜面上，在一个平行于斜面的拉力 F 作用下，沿斜面匀速向上 运动。求地面对 M 的支持力和摩擦力。练习链接：跟进练习 67、一个物体放在倾角为的斜面上，当稍稍推它一下后即能沿斜面匀速下滑，则物体和斜 面间的动摩擦因素。练习链接：跟进练习 78、右图所示，一绳子跨过定滑轮与光滑球连接，现用力 F 绳子一端 使球沿竖直墙壁向上匀速移动

14、，则在移动过程中，拉力 F 的大小和 竖直墙壁对小球的弹力 N 的大小，下列说法正确的是（ ）A、F 不变，N 增大；B、F 增大，N 增大；C、F 减小，N 减小；D、F 减小，N 不变。练习链接：跟进练习 89、如图所示，用两根长度相等的轻绳，下端悬挂一个质量为 m 的物体， 上端分别固定在水平天花板上的 M、N 点，M、N 间距为 s，已知两绳 所能承受的最大拉力为 T，则每根绳的长度不得短于_.练习链接：跟进练习 910、如图所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一 光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球.靠放在半球上的 A 点，另一端绕 过定滑轮后用力拉住，使小球静止.现缓慢

15、地拉绳，在使小球使球面由 A 到半球的顶点 B 的过程中，半球对小球的支持力 N 和绳对小球的拉力 T 的大小变化情况是().(A)N 变大，T 变小(B)N 变小，T 变大 (C)N 变小，T 先变小后变大(D)N 不变，T 变小练习链接：跟进练习 1011、长均 L、质量均为 m 的均匀直杆 OA、OB，在 O 点用光滑铰链铰接， 在距 O 为 2L/3 处用光滑铰链 M、N 与圆弧形轻质弯杆铰接，OA 与 OB 间的夹角为 2，如图示所。可知弯杆对 OA 的作用力方向为 _，作用力大小为_。 练习链接：跟进练习 5*12、如图所示，一根重为 G 的均匀硬杆 AB，杆的 A 端被细 绳吊起

16、，在杆的另一端 B 作用一水平力 F，把杆拉向右边，整 个系统平衡后，细线、杆与竖直方向的夹角分别为 、 求证:tan=2tan. 练习链接 跟进练习 1113、如图所示，轻质 T 形支架的 O 与墙壁连接并可自由转动，OA 长为 L，BC 长为 L/4，质量为 m 的小球（可视作质点）固定于 C 处，在 A 处 加一个方向始终与 OA 垂直的力 F，使 T 形支架从图示虚线位置缓慢逆 时针转动 90的过程，问 F 的力矩大小如何变化？F 的大小如何变化？OAMNB2 FG7七、跟进练习七、跟进练习1、右图中，A、B 叠放在一起放在倾角为斜面上，物体 A 的质量为 m，下滑时 A、B 保持相对静止，请分析下列情况 下图甲和图乙中的物体 A 的受力。 （1）斜面光