《201x201x高中物理4.24.3平衡条件的应用平衡的稳定性教科版必修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《201x201x高中物理4.24.3平衡条件的应用平衡的稳定性教科版必修（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章第四章 物体的平衡物体的平衡4.2-4.3 平衡条件的平衡条件的应用用 平平衡的衡的稳定性定性高中物理高中物理必修一必修一教科版教科版目目标定位定位力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用进一步理解共点力作用下物体的平衡条件一步理解共点力作用下物体的平衡条件. 掌握利用平衡条件解决有关物体平衡掌握利用平衡条件解决有关物体平衡问题的思的思路、方法，提高解决物理路、方法，提高解决物理问题的能力的能力. 了解平衡的分了解平衡的分类和和稳度度 123目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习预习导学学（1）NFsinG 一、关于移一、关于移动货物箱的疑物箱的疑问 目目标定位定位预习导学学课
2、堂堂讲义对点点练习力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用 二、二、如何如何选择绳子的粗子的粗细 FOAsin30FOBsin30 FOAcos30FOBcos30FOC 三、平衡的分三、平衡的分类 稳定定 高低高低 支持面支持面 低低 大大 大大 课堂堂讲义一、共点力平衡一、共点力平衡问题的求解方法的求解方法 目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习1矢量三角形矢量三角形法法一个物体受三个力作用而平衡一个物体受三个力作用而平衡时，则其中任意两个力其中任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反，且的合力与第三个力大小相等、方向相反，且这三个力三个力首尾相接构成封首尾相接构成封闭三角形
3、可以通三角形可以通过解三角形求解相解三角形求解相应力的大小和方向力的大小和方向 2正交分解正交分解法法 当物体受多个共点力作用当物体受多个共点力作用时，可用正交分解法求解，即，可用正交分解法求解，即将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解，然后将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解，然后分分别在在这两方向上列平衡方程两方向上列平衡方程3矢量矢量图解解法法 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用当物体所受的力当物体所受的力变化化时，根据物体的受力特点，根据物体的受力特点进行受力行受力分析，画出平行四分析，画出平行四边形或三角形，注意明确各个力的形或三角形，注意明确各个力的变化量和不化
4、量和不变量，量，结合数学合数学规律律对比分析，使比分析，使动态问题静静态化、抽象化、抽象问题形象化，形象化，问题将将变得易于分析得易于分析处理理 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习 例例1 在科学研究中，可以在科学研究中，可以用用风力力仪直接直接测量量风力的大力的大小，其原理如小，其原理如图所示所示仪器器中一根中一根轻质金属金属丝，悬挂着挂着一个金属球无一个金属球无风时，金属，金属丝竖直下垂；当受到沿水平直下垂；当受到沿水平方向吹来的方向吹来的风时，金属，金属丝偏偏离离竖直方向一个角度直方向一个角度风力力越大，偏角越大，通越大，偏角越大，通过传感感器，就可以根据偏角的大小器
5、，就可以根据偏角的大小指示出指示出风力的大小，那么力的大小，那么风力大小力大小F跟金属球的跟金属球的质量量m、偏角偏角之之间有什么有什么样的关系的关系呢？呢？(试用三角形法和正交用三角形法和正交分解法两种方法求解分解法两种方法求解) 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用mg T F 方法一力的三角形法方法一力的三角形法 由矢量三角形可得：由矢量三角形可得： Fmgtan 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习 例例1 在科学研究中，可以在科学研究中，可以用用风力力仪直接直接测量量风力的大力的大小，其原理如小，其原理如图所示所示仪器器中一根中一根轻质金属金属丝，悬挂着挂着
6、一个金属球无一个金属球无风时，金属，金属丝竖直下垂；当受到沿水平直下垂；当受到沿水平方向吹来的方向吹来的风时，金属，金属丝偏偏离离竖直方向一个角度直方向一个角度风力力越大，偏角越大，通越大，偏角越大，通过传感感器，就可以根据偏角的大小器，就可以根据偏角的大小指示出指示出风力的大小，那么力的大小，那么风力大小力大小F跟金属球的跟金属球的质量量m、偏角偏角之之间有什么有什么样的关系的关系呢？呢？(试用三角形法和正交用三角形法和正交分解法两种方法求解分解法两种方法求解) 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用mg T F 方法二正交分解法方法二正交分解法 水平方向水平方向 ： F合合xTsin
7、F0 水平方向水平方向 ： F合合yTcosmg0 解得：解得：Fmgtan 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习例例2 物体物体A在水平力在水平力F1400 N的作用下，沿的作用下，沿倾角角60的斜面匀速下的斜面匀速下滑，如滑，如图所示物体所示物体A受受的重力的重力G400 N，求斜，求斜面面对物体物体A的支持力和的支持力和A与斜面与斜面间的的动摩擦因数摩擦因数.解析解析对A： GFNF160fF1xF1y在沿斜面方向上：在沿斜面方向上： 在垂直斜面方向上：在垂直斜面方向上： 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习
8、力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用例例3 如如图所示，用所示，用竖直档板将小球直档板将小球夹在在挡板和光滑斜板和光滑斜面之面之间，若，若缓慢慢转动挡板，使其由板，使其由竖直直转至水平的至水平的过程中，程中，则以下以下说法正确的是法正确的是()A挡板板对小球的小球的压力是先增大后减小力是先增大后减小B挡板板对小球的小球的压力是先减小后增大力是先减小后增大C斜面斜面对小球的支持力是减小后增大小球的支持力是减小后增大D斜面斜面对小球的支持力是一直逐小球的支持力是一直逐渐减小减小 BD 借借题发挥 ：求解共点力作用下物体的求解共点力作用下物体的动态平衡平衡问题，要先，要先对研究研究对象象进行
9、受力分析，画出受力分行受力分析，画出受力分析析图，应用平衡条件，建立平衡方程列方程用平衡条件，建立平衡方程列方程时要把握好要把握好变力与恒力的关系，做出准确的定性分力与恒力的关系，做出准确的定性分析析 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习1选取研究取研究对象象 二、解共点力平衡二、解共点力平衡问题的一般步的一般步骤 2对所所选取的研究取的研究对象象进行受力分析，并画出受行受力分析，并画出受 力分析力分析图 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用3对研究研究对象所受的力象所受的力进行行处理，一般情况下，理，一般情况下， 需要建立合适的直角坐需要建立合适的直角坐标系，系，对
10、各力沿坐各力沿坐标轴 进行正交分解行正交分解 4建立平衡方程，若各力作用在同一直建立平衡方程，若各力作用在同一直线上，可直上，可直 接用接用F合合0的代数式列方程，若几个力不在同一的代数式列方程，若几个力不在同一 直直线上，可用上，可用Fx合合0与与Fy合合0,联立列出方程立列出方程组 5对方程求解，必要方程求解，必要时需需对解解进行行讨论 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习例例4 一物体置于粗糙的一物体置于粗糙的斜面上，斜面上，给该物体施加一物体施加一个平行于斜面的力，当此个平行于斜面的力，当此力力为100 N且沿斜面向上且沿斜面向上时，物体恰能沿斜面向上，物体恰能沿斜面
11、向上匀速运匀速运动；当此力；当此力为20 N且沿斜面向下且沿斜面向下时，物体恰，物体恰能在斜面上向下匀速运能在斜面上向下匀速运动求施加此力前物体在斜求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力面上受到的摩擦力 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用 GN1F1f1G1G2平行于斜面方向：平行于斜面方向： F1mgsinf10 垂直于斜面方向：垂直于斜面方向： N1mgcos0 又又f1N1 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习例例4 一物体置于粗糙的一物体置于粗糙的斜面上，斜面上，给该物体施加一物体施加一个平行于斜面的力，当此个平行于斜面的力，当此力力为100 N且沿斜面向上且
12、沿斜面向上时，物体恰能沿斜面向上，物体恰能沿斜面向上匀速运匀速运动；当此力；当此力为20 N且沿斜面向下且沿斜面向下时，物体恰，物体恰能在斜面上向下匀速运能在斜面上向下匀速运动求施加此力前物体在斜求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力面上受到的摩擦力 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用 GN2f2F2G1G2平行于斜面方向：平行于斜面方向： F2mgsinf20 垂直于斜面方向：垂直于斜面方向： N2mgcos0 又又f2N2，f1 f2 f 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习例例4 一物体置于粗糙的一物体置于粗糙的斜面上，斜面上，给该物体施加一物体施加一个平行于斜
13、面的力，当此个平行于斜面的力，当此力力为100 N且沿斜面向上且沿斜面向上时，物体恰能沿斜面向上，物体恰能沿斜面向上匀速运匀速运动；当此力；当此力为20 N且沿斜面向下且沿斜面向下时，物体恰，物体恰能在斜面上向下匀速运能在斜面上向下匀速运动求施加此力前物体在斜求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力面上受到的摩擦力 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用 GN2f2F2G1G2联立上式可得立上式可得f1f2f(F1F2)/2代入数据得：代入数据得：f60N mgsinf，物体静止物体静止 f静静mgsin40 N 课堂堂讲义目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习针对训练 如如图所示，所
14、示，质量量为 m 的木的木块静止地放在半径静止地放在半径为 R 的半球体上，半球体与的半球体上，半球体与木木块均均处于静止状于静止状态，已知木，已知木块与半球体与半球体间的的动摩擦因数摩擦因数为，木，木块与球心的与球心的连线与水平与水平地面的地面的夹角角为，则下列下列说法法正确的是正确的是()A地面地面对半球体的摩擦力方半球体的摩擦力方向水平向左向水平向左B木木块对半球体的半球体的压力大小力大小为 mgcosC木木块所受摩擦力大小所受摩擦力大小为mgcosD木木块所受摩擦力大小所受摩擦力大小为 mg cos 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用mgFN有有f则不能静止，故无不能静止，故
15、无f先整体：先整体：再隔离木再隔离木块：mgNffmgcos ，Nmgsin C 对点点练习目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习用矢量三角形法解平衡用矢量三角形法解平衡用矢量三角形法解平衡用矢量三角形法解平衡问题问题 1物物举重运重运动员在抓在抓举比比赛时，为了减小杠了减小杠铃上升的高度和便于上升的高度和便于发力，力，抓握杠抓握杠铃的两手的两手间要有要有较大距离，使大距离，使两臂上两臂上举后两臂后两臂间成成钝角，手臂伸直角，手臂伸直后所受作用力沿手臂方向，一后所受作用力沿手臂方向，一质量量为75kg的运的运动员，在，在举起起12 kg的杠的杠铃时，两臂成，两臂成120角，如角，如图所示
16、，所示，则此此时运运动员的每只手臂的每只手臂对杠杠铃的作用力的作用力F及运及运动员对地面的地面的压力力N的大小分的大小分别为(g取取10 m/s2)()AF1250N，N2000NBF1250N，N3250NCF625N，N2000NDF722N，N2194N 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用解析分析杠解析分析杠铃受力受力 G F2 F1 120 120 F1F2G1 250 N 以整体以整体为研究研究对象：象： GG FN 二力平衡：二力平衡：FN2 000 N A 对点点练习矢量矢量矢量矢量图图解法解解法解解法解解法解动动态态平衡平衡平衡平衡问题问题 目目标定位定位预习导学学课
17、堂堂讲义对点点练习2如如图，电灯灯悬挂于两挂于两墙之之间，更，更换水平水平绳OA使使连结点点A向上移向上移动而保而保持持O点的位置不点的位置不变，则A点向上移点向上移动时()A绳OA的拉力逐的拉力逐渐增大增大B绳OA的拉力逐的拉力逐渐减小减小C绳OA的拉力先增大后的拉力先增大后减小减小D绳OA的拉力先减小后的拉力先减小后增大增大 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用D 解析以解析以结点点O为研研究究对象象对点点练习目目标定位定位预习导学学课堂堂讲义对点点练习正交分解法正交分解法正交分解法正交分解法处处理平衡理平衡理平衡理平衡问题问题 3如如图所示，在所示，在倾角角为的固定的固定光滑斜面
18、上，光滑斜面上，质量量为m的物体受的物体受外力外力F1和和F2的作用，的作用，F1方向水平方向水平向右，向右，F2的方向的方向竖直向上若物直向上若物体静止在斜面上，体静止在斜面上，则下列关系正下列关系正确的是确的是()AF1sinF2cosmgsin,F2mgBF1cos F2sinmgsin ,F2mgCF1sinF2cosmgsin,F2mgDF1cosF2sinmgsin,F2mg 力的平衡力的平衡 平衡条件的平衡条件的应用用F2mg 对物体受力分析物体受力分析 mg F2 F1 fx y x方向：方向：F2sinF1cosmgsin y方向：方向：F2cosNF1sinmgcos N0 F2cos F1sin mgcos B
