《高中物理_第4章 力与平衡 第3-4节 力的平衡、平衡条件的应用课件 鲁科版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理_第4章 力与平衡 第3-4节 力的平衡、平衡条件的应用课件 鲁科版必修1（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节 力的平衡 第4节 平衡条件的应用,填一填,练一练,一、共点力作用下物体的平衡条件(见课本第8990页) 1.平衡状态:如果一个物体保持静止或做匀速直线运动,则这个物体就处于平衡状态。 2.共点力作用下的物体平衡条件:物体所受的合力为零,即F合=0。 3.力的平衡:作用在物体上的几个力的合力为零,这种情况叫做力的平衡。,填一填,练一练,二、平衡的种类和稳度(见课本第9192页) 1.平衡的种类。 (1)A位置的平衡是不稳定平衡。 (2)B位置的平衡是稳定平衡。 (3)C位置的平衡是随遇平衡。 2.稳度及影响稳度的因素。 (1)稳度:物体的稳定程度。 (2)影响因素:a.重心的高度,重心越
2、低,稳度越大。b.支 持面的大小,支持面越大,稳度越大。,填一填,练一练,三、平衡条件的应用(见课本第9495页) 1.物体的静态平衡。 物体所受力的合力为零,处于静止的平衡状态。 2.物体在某方向的平衡。 运动的物体在某一方向上合力为零时,在该方向上处于平衡状态。,填一填,练一练,“竖直风洞”喷出竖直向上的气流能将体验者悬空“托起”。假定某段时间体验者恰好在空中静止,则下述各对力中属于平衡力的是( ) A.人受到的重力和气流对人向上的力 B.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力 C.人受到的重力和人对气流向下的力 D.人对气流向下的力和气流对人向上的力 解析:人处于静止状态,受到重力和气流对人
3、向上的力,二力是一对平衡力,故选A。 答案:A,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,对平衡状态和平衡条件的理解 列车停靠在甲站,某时刻起沿水平直线轨道从甲站驶往乙站。列车经历了启动加速过程,以一定的速度平稳行驶,再减速进站,最后停在乙站。全过程中哪些阶段列车是处于平衡状态的?,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.物体的平衡状态 (1)平衡状态:一个物体在共点力作用下保持静止或匀速直线运动状态,则这个物体就处于平衡状态。如光滑水平 面上匀速滑动的物块,沿斜面匀速下滑的木箱,天花板上悬挂的吊灯等。这些物体都处于平衡状态。 (2)平衡状态与力的平衡。,问题导引
4、,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,2.物体的平衡条件 (1)共点力的平衡条件 如果共点力的合力为零,则在两个相互垂直的方向上的合力也必然为零,即Fx合=0,Fy合=0。 (2)平衡条件的四个推论 二力平衡条件:这两个共点力大小相等、方向相反。 三个力平衡条件:三个共点力平衡时,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反,而且在同一条直线上。 物体在n个共点力同时作用下处于平衡状态时,这些力在任何一个方向上的合力均为零。其中任意(n-1)个力的合力必定与第n个力等值反向,作用在同一直线上。 物体在多个共点力作用下处于平衡状态时,各力首尾相接必构成一个封闭的多边形。,问题导引
5、,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例题1】 导学号93960069某物体受到共点力的作用,下列说法中正确的是( ) A.该物体的速度在某一时刻等于零时,一定处于平衡状态 B.该物体相对另一物体保持静止时,一定处于平衡状态 C.该物体所受合力为零时,就一定处于平衡状态 D.该物体处于平衡状态时,所受共点力的个数一定是偶数 解析:处于平衡状态的物体,从运动形式上看,是处于静止或保持匀速直线运动的状态,从受力上看,物体所受合力为零。某一时刻速度为零的物体,受力不一定为零,故不一定处于平衡状态,选项A错误;物体相对于另一物体静止时,该
6、物体不一定处于平衡状态,如当另一物体做变速运动时,该物体也做相同的变速运动,此物体处于非平衡状态,故选项B错误,选项C正确;物体处于平衡状态时,指各个方向上的合力为零,与所受力的个数无关,选项D错误。 答案:C,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练1 五个共点力在同一平面内作用于物体上,恰好使物体处于平衡状态,以下说法不正确的是( ) A.其中任意四个力的合力一定与第五个力等大、反向 B.其中任意三个力的合力一定与其他两个力的合力等大、反向 C.这五个力经平移一定能构成首尾相连的封闭五边形 D.若去掉其中两个力,剩
7、下的三个力一定不能使物体平衡 解析:根据平衡条件知五个力的合力为零,选项A、B、C中结论是正确的。对于选项D,如果去掉的是一对平衡力,则其余三个力仍可以使物体平衡,所以选项D的说法不正确,应选D。 答案:D,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,平衡条件的应用 如图所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演,让人瞠目结舌,惊叹不已。试分析演员手中拿和不拿曲杆,稳度有变化吗?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,求解共点力平衡问题的一般步骤 1.选取研究对象。 2.对所选取的研究对象进行受力分析,并画出受力图。 3.对研究对象所受的力进行处理。一般情况下需要建
8、立合适的直角坐标系,对各力按坐标轴进行正交分解。 4.建立平衡方程。若几个力作用在同一直线上,可直接用F合=0列方程;若几个力不在同一直线上,可用Fx合=0和Fy合=0列出方程组。 5.对方程(组)求解,必要时对解进行讨论。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】 导学号93960070(多选)如图(a)所示,重物的质量为m,轻细绳AO和BO的A端、B端是固定的,平衡时AO是水平的,BO与水平方向的夹角为,重力加速度为g,AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小分别是( ),探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:方法一(合成法) 由平行四边形定则,作
9、出F1、F2的合力F12,如图(b)所示,又考虑到F12=mg,解直角三角形得F1=mgcot ,F2= 。 方法二(分解法) 用效果分解法求解。F2共产生两个效果,一个拉着水平方向的绳子AO,另一个拉着竖直方向的绳子。如图(c)所示,将F2分解在这两个方向上,结合力的平衡知识得F1=F2=mgcot , 显然,也可以按mg(或F1)产生的效果分解mg(或F1)来求解此题。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,方法三(正交分解法) 将O点受的力沿水平方向、竖直方向正交分解,如图(a)所示。由力的平衡条件得F2cos -F1=0,F2sin -mg=0,解得F2= ,F1=mg
10、cot 。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,方法四(矢量三角形法) 结点O受到mg、F1和F2的作用处于平衡状态,画出受力分析图,如图(b)所示。再将三个力的矢量平移到一个三角形中,三力构成首尾相接的封闭的三角形,如图(c)所示。则由直角三角形知识可知F1=mgcot ,F2= 。 答案:BD,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2 如图所示,光滑半球形容器固定在水平面上,O为球心,一质量为m的小滑块,在水平力F的作用下静止于P点。设滑块所受支持力为N。OP与水平方向的夹角为。下列关系正确的是( ),探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典
11、例剖析,解析:小滑块受力分析如图所示,根据平衡条件得 答案:A,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,物体在某方向的平衡 如图所示,河道内有一艘小船,有人用100 N的力F1与河道成30拉船。现要使船始终沿河道前进,则至少需加多大的力才行?这个力的方向如何?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.做匀速直线运动的物体,其所受的一切外力在任意方向上的合力均为零,则物体在任意方向均处于平衡状态。 2.做变速直线运动的物体,物体所受的一切外力在垂直运动方向上
12、分力的矢量和为零,则物体在垂直运动方向上处于平衡状态。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】 导学号93960071如图所示,物体静止于光滑水平面M上(俯视图),水平恒力F1作用于物体,现要使物体沿着OO方向做直线运动(F1和OO都在M平面内)。那么必须同时再加一个力F2,则F2的最小值是( ) A.F1cos B.F1sin C.F1tan D.F1cot ,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:由于物体沿OO方向做直线运动,则物体受到的合力F沿OO方向,而垂直OO方向上合外力为零。也就是F2用来平衡F1在垂直直线OO方向上的分力。如图,由三
13、角形定则知,当F2方向垂直OO时,F2有最小值,为F2=F1sin 。 答案:B,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练3 如图所示,在倾角为30的斜面上有一重10 N的物块,被平行于斜面大小为8 N的恒力F推着沿斜面匀速上行。在推力F突然撤去的瞬间,物块受到的合力大小为( ) A.2 N B.3 N C.5 N D.8 N 解析:由平衡条件可得 沿斜面方向F=mgsin 30+f 垂直于斜面方向N=mgcos 30 当F突然撤去的瞬间,物块受到的合力大小为mgsin 30+f=8 N。 答案:D,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1 2 3 4 5
14、,1.(多选)下列物体中处于平衡状态的是( ) A.静止在粗糙斜面上的物体 B.沿光滑斜面下滑的物体 C.在平直路面上匀速行驶的汽车 D.做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 解析:在共点力的作用下,物体如果处于平衡状态,则该物体必须同时具有以下两个特点:从运动状态来说,物体保持静止或者匀速直线运动,加速度为零;从受力情况来说,合力为零。物体在某一时刻的速度为零,并不等同这个物体保持静止,如果物体所受的合外力不为零,它的运动状态就要发生变化,在下一个瞬间就不能静止了,所以物体是否处于平衡状态要由物体所受的合外力和加速度判断,而不能认为物体某一时刻速度为零,就是处于平衡状态,本题的正确选项应为
15、A、C。 答案:AC,1 2 3 4 5,2.在同一平面内的4个力作用在一个物体上,其合力为零。现在将其中的一个力F1在该平面内顺时针转过60,其余的力均不变,则此时物体受到的合力大小为( ) A.F1 B. F1 C.2F1 D.2 F1 解析:4个力的合力为零,则有F2、F3、F4的合力F与F1等大反向,当将F1在该平面内顺时针转过60时,F1与F成120角,其合力大小等于F1。 答案:A,1 2 3 4 5,3.在日本东京举行的第43届世界体操锦标赛上,我国选手陈一冰勇夺吊环冠军,成就世锦赛四冠王。比赛中他先双手撑住吊环,然后身体下移,双臂缓慢张开静止于图示位置,此时连接吊环的绳索与竖直
16、方向的夹角为。已知他的体重为G,吊环和绳索的重力不计,则每条绳索的张力为( ),1 2 3 4 5,解析:取运动员为研究对象,他受到重力和绳索的拉力,三个力为共点力。绳索与竖直方向的夹角为,在竖直方向上由平衡条件得G=2Fcos , 所以 ,故选项A正确。 答案:A,1 2 3 4 5,4.如图所示,质量为m的两个球A、B固定在横杆的两端,将其放入光滑的半圆形碗中,杆的长度等于碗的半径,当杆与碗的竖直半径垂直时,两球刚好能平衡,则杆的作用力为( ),1 2 3 4 5,解析:对B(也可以是A)受力分析如图所示,FAB=mgtan 30= mg,选项A正确,选项B、C、D错误。 答案:A,1 2 3 4
