《江苏省扬州市邗江中学2018届高三物理一轮复习 第二章 力与物体的平衡（第5课时）平衡条件的应用课件（必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省扬州市邗江中学2018届高三物理一轮复习 第二章 力与物体的平衡（第5课时）平衡条件的应用课件（必修1）（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5课时 平衡条件的应用,一共点力作用下的物体的平衡条件：,【知识梳理】,F合=0,推论：（1）共点的三力平衡时，表示三力的矢量可以形成封闭的矢量三角形.,（2）物体受n个力处于平衡状态时，其中n1个的合力一定与剩下的那个力等大反向.,【知识梳理】,二共点力平衡的处理方法,1三力平衡的基本解题方法,（1）力的合成、分解法： 即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力.,（2）相似三角形法: 利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法应用这种方法，往往能收到简捷的效果,2.多力平衡的基本解
2、题方法：正交分解法,利用正交分解方法解体的一般步骤： （1）明确研究对象； （2）进行受力分析； （3）建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解； （4）x方向，y方向分别列平衡方程求解.,【知识梳理】,特别提醒:求解平衡问题关键在于对物体正确的受力分析，不能多力，也不能少力，对于三力平衡，如果是特殊角度，一般采用力的合成、分解法，对于非特殊角，可采用相似三角形法求解，对于多力平衡，一般采用正交分解法.,要点提示,物体的平衡有两种情况：一是质点静止或做匀速直线运动，物体的加速度为零；二是物体不转动或匀速转动（此时的物体不能看作质点）。,点评：对于
3、共点力作用下物体的平衡，不要认为只有静止才是平衡状态，匀速直线运动也是物体的平衡状态因此，静止的物体一定平衡，但平衡的物体不一定静止还需注意，不要把速度为零和静止状态相混淆，静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变，其加速度为零，而物体速度为零可能是物体静止，也可能是物体做变速运动中的一个状态，加速度不为零。由此可见，静止的物体速度一定为零，但速度为零的物体不一定静止因此，静止的物体一定处于平衡状态，但速度为零的物体不一定处于静止状态。,考点1 动态平衡,特别提醒：物体受到几个变力的作用而处于平衡状态，我们把这类问题叫共点力的动态平衡.此类问题往往有这样的特点： （1）物体受三个力; (2)
4、有一个力大小方向始终不变（一般是重力）； （3）还有一个力的方向不变.我们可以采用图解法或者解析法求解.,考点1 动态平衡,【例1】如图所示，在固定的、倾角为斜面上，有一块可以转动的夹板（不定），夹板和斜面夹着一个质量为m的光滑均质球体，试求：取何值时，夹板对球的弹力最小.,考点1 动态平衡,【解析】解法一：图解法,对球体进行受力分析，然后对平行四边形中的矢量G和N1进行平移，使它们构成一个三角形，如图的左图和中图所示.,由于G的大小和方向均不变，而N1的方向不可变，当增大导致N2的方向改变时，N2的变化和N1的方向变化如图中的右图所示. 显然，随着增大，N1单调减小，而N2的大小先减小后增大
5、，当N2垂直N1时，N2取极小值，且N2min = Gsin.,考点1 动态平衡,【解析】解法一：图解法,考点1 动态平衡,解法二：解析法,看上图的中间图，对这个三角形用正弦定理，有： = ， 即：N2 = ，在0到180之间取值，N2的极值讨论是很 容易的.,考点1 动态平衡,【规律总结】：求解三个力的动态平衡问题，一般是采用图解法，即先做出两个变力的合力（应该与不变的那个力等大反向）然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判断两个变力是如何变化的了，如果涉及到最小直的问题，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解.,考点2 连接体
6、的平衡问题,特别提醒：当一个系统（两个及两个以上的物体）处于平衡状态时，系统内的每一个物体都处于平衡状态，当求系统内各部分相互作用时用隔离法（否则不能暴露物体间的相互作用），求系统受到的外力时，用整体法，即将整个系统作为一个研究对象，具体应用中，一般两种方法交替使用.,考点2 连接体的平衡问题,【例2】有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙， OB竖直向下，表面光滑.AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示.现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的
7、支持力FN和摩擦力f的变化情况是 （ ） AFN不变，f变大 BFN不变，f变小mgFN CFN变大，f变大 DFN变大，f变小,考点2 连接体的平衡问题,【解析】,以两环和细绳整体为对象求FN，可知竖直方向上始终二力平衡，FN=2mg不变；以Q环为对象，在重力、细绳拉力F和OB压力N作用下平衡，如图，设细绳和竖直方向的夹角为，则P环向左移的过程中将减小，N=mgtan也将减小.再以整体为对象，水平方向只有OB对Q的压力N和OA 对P环的摩擦力f作用，因此f=N也减小.,【答案】B,考点2 连接体的平衡问题,【例3】如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝
8、缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧,考点2 连接体的平衡问题,（1）平衡时可能位置是图1中的（ ） （2）1、2两根绝缘细线的拉力大小分别为（ ）,考点2 连接体的平衡问题,解析：,（1）若完全用隔离法分析，那么很难通过对甲球的分析来确定上边细绳的位置，好像A、B、C都是可能的，只有D不可能用整体法分析，把两个小球看作一个整体，此整体受到的外力为竖直向下的重力2mg，水平向左的电场力qE（甲受到的）、水平向右的电场力qE（乙受到的）和上边细绳的拉力；两电场力相互抵消，则绳1的拉力一定与重力（2mg）等大反向，即绳1
9、一定竖直，显然只有A、D可能对,再用隔离法，分析乙球受力的情况乙球受到向下的重力mg，水平向右的电场力qE，绳2的拉力F2，甲对乙的吸引力F引要使得乙球平衡，绳2必须倾斜，如图2所示故应选A,考点2 连接体的平衡问题,解析：,（2）由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F1=2mg由乙球的受力图可知,点评：若研究对象由多个物体组成，首先考虑运用整体法，这样受力情况比较简单，在本题中，马上可以判断绳子1是竖直的；但整体法并不能求出系统内物体间的相互作用力，故此时需要使用隔离法，所以整体法和隔离法常常交替使用,【变式1】如图所示，质量M= kg的木块A套在水平杆上，并用轻绳将木块A与质量m= kg的
10、小球相连。今用跟水平方向成=300角的力F= N,拉 着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m相对位置保持不变，取g=10m/s2。求： （1）运动过程中轻绳与水平方向夹角； （2）木块与水平杆间的动摩擦因数为。,考点2 连接体的平衡问题,考点3“稳态速度”类问题中的平衡,【例4】当物体从高空下落时，空气阻力随速度的增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的稳态速度。已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v，且正比于球半径r，即阻力f=krv，k是比例系数。对于常温下的空气，比例系数k=3.410-4Ns/m2。已知水的密度kg/m3，重力加速度为 m/s2。
11、求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的稳态速度。（结果保留两位有效数字）,考点3“稳态速度”类问题中的平衡,解析：,雨滴下落时受两个力作用：重力，方向向下；空气阻力，方向向上。当雨滴达到稳态速度后，加速度为0，二力平衡，用m表示雨滴质量，有mg-krv=0， ，求得， v=1.2m/s。,点评：此题的关键就是雨滴达到“稳态速度”时，处于平衡状态。找到此条件，题目就可以迎刃而解了。,考点4绳中张力问题的求解,【例5】重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成角。求绳的A端所受拉力F1和绳中点C处的张力F2。,解：以AC段绳为研究对象，根据判定定理，虽然AC所受的三个力分别作用在不同的点（如图中的A、C、P点），但它们必为共点力。设它们延长线的交点为O，用平行四边形定则作图可得：,【变式2】如图（甲）所示，将一条轻而柔软的细绳一端拴在天花板上的A点另一端拴在竖直墙上的B点，A和B到O点的距离相等，绳的长度是OA的两倍。图（乙）所示为一质量可忽略的动滑轮K，滑轮下悬挂一质量为m的重物，设摩擦力可忽略，现将动滑轮和重物一起挂到细绳上，在达到平衡时，绳所受的拉力是多大？,考点4绳中张力问题的求解,
