xx届高考物理共点力作用下物体的平衡复习教案1

1 / 8 XX 届高考物理共点力作用下物体的平衡复习教案 1 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 第四课时共点力作用下物体的平衡 【教学要求】 1了解共点力作用下物体平衡的概念，知道共点力作用下物体的平衡条件，并用来计算有关平衡的问题。（不要求解决复杂连接体的平衡问题） 2用共点力平衡的条件解释生活中的有关问题。 【知识再现】 一、平衡状态、平衡力 物体在几个力作用下处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态，这几个力互相叫做平衡力（或其中一个力叫其余几个力的平衡力） 二、 物体的平衡条件 共点力作用下平衡条件： 1、合外力为零，即： F=0 或 Fx=0Fy=0 2、共点力平衡的几何条件： 根据共点力作用下物体的平衡条件和力的合成的多边形定则可知，共点力平衡的几何条件是：各力首尾相接自行构成2 / 8 封闭的力多边形 议一议：物体的速度为零和物体处于平衡状态是一回事吗？为什么？ 知识点一平衡状态和平衡条件 下列情况可作平衡来处理：（ 1）静止： v=0， a=0；（ 2）匀速直线运动： v=恒量， a=0；（ 3）匀速转动： = 恒量。 【应用 1】（合肥市 XX年教学质量检测一）在下列 运动状态下，物体处于平衡状态的有（） A蹦床运动员上升到最高点时 B秋千摆到最低点时 c相对静止于水平匀速运动的传送带上的货物 D宇航员费俊龙、聂海胜乘坐 “ 神舟 ” 六号进入轨道做圆周运动时 导示 :选择 c。物体处于平衡状态时所受的合力为零。 知识点二物体的平衡条件的推论 共点力作用下物体的平衡条件的推论： 1、物体受两个共点力作用平衡，这两个力必大小相等，方向相反，作用在一条直线上。 2、物体受三个共点力作用平衡，则三个力的作用线必相交于同一点。其中任意两个力的合力，一定与第三 个力等值反向。 3 / 8 3、三个以上力依次类推，而且三个以上的力最终都可归结为三个力的平衡。所以，三个力平衡在共点力作用下物体的平衡问题中具有典型性。 4、一个物体受三个共点力而平衡，若其中第一个力为恒力，第二个力方向不变，第三个力大小、方向都改变，则当第三个力与第二个力垂直时最小。 【应用 2】 (08孝感一中届高三期中检测 )如图所示，用两根细线把 A、 B 两小球悬挂在天花板上的同一点 o，并用第三根细线连接 A、 B 两小球，然后用某个力 F 作用在小球 A 上，使三根细线均处于直线状态，且 oB 细线恰好沿竖直方向，两小球均处于静 止状态。则该力可能为图中的（ ） A、 F1B、 F2 c、 F3 D、 F4 导示 :选择 Bc。 小球处于静止状态，受到竖直向下的重力、沿绳向上的拉力和力 F 作用，合力为零，根据三力平衡条件知，力 F 作用的区域在 Ac的右方、 oD的上方。 F2、 F3 符合条件。 类型一平衡条件的应用问题 【例 1】 (08孝感一中届高三期中检测 )如图所示，要在客厅里挂一幅质量 m=的画（含画框）， 已知画框背面有两个相距 l=、位置固定的挂钩。现将轻质4 / 8 细绳的两端分别固定在两个挂钩上，把画对称地挂在插入竖直墙壁的光滑钉 子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。若细绳能够承受的最大拉力为 Fmax=10N， g 取 10m/s2，要使细绳不被拉断，求细绳的最小长度。 导示；画（含画框）受到重力 mg 和两个大小相等的细绳拉力 F 的作用而处于静止状态，当时，对应于细绳不被拉断的最小长度 x；作细绳拉力的合力 F 合（见图）， 由平衡条件有： 由相似三角形的相似比有 代入数据解得 x=1m。 本题的关键是正确对研究对角进行受力分析，灵活运用平衡条件和数学中三角形有关知识进行求解。 类型二临界极值问题 【例 2】 (08孝感一中届高三 期中检测 )如图所示，某同学在地面上拉着一个质量为 m=30kg 的箱子匀速前进，已知箱与地面间的动摩擦因数为 = ，拉力 F1 与水平面夹角为=45 ， g=10m/s2。求： （ 1）绳子的拉力 F1为多少？ （ 2）该同学能否用比 F1小的力拉着箱子匀速前进？如果能，请求出拉力的最小值。若不能，请说明理由。 导示；（ 1）对该同学进行受力分析，由平衡条件得：5 / 8 F1cos45=(mg F1sin45) ； 所以， F1=mgcos45+sin45=1002N ； （ 2）设拉力与水平方向夹角为 ，则 Fcos=(mg Fsin) ； F=mgcos+sin ； 当 =arctan 时， F 有最小值，其值为： Fmin=mg1+2=605N 。 本题的关键是求 cos+sin 的极值，难度较大，希引起注意。 类型三辨析题 【例 3】 (08孝感一中届高三期中检测 )在倾角为 的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为 的力拉住，使整个装置处于静止状态，如图所示。不计一切摩擦，圆柱体质量为 m，求拉力 F 的大小和斜面对圆柱体的弹力 N的 大小。 某同学分析过程如下： 将拉力 F 沿斜面和垂直于斜面方向进行分解。 沿斜面方向： Fcos mgsin 沿垂直于斜面方向： Fsin N mgcos 问：你同意上述分析过程吗？若同意，按照这种分析方法求出 F 及 N 的大小；若不同意，指明错误之处并求出你认为正确的结果。 6 / 8 导示：不同意。因为平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用，该同学没有考虑。 （ 1）式应改为： Fcosb F mgsina 由上式得 F mgsina1 cosb 所以， N mgcosa Fsinb mgcosa mgsinbsina1 cosb 类型四实际问题分析 【例 4】我国第一座跨度超千米的特大悬索桥在江阴正式通车该桥主跨为 1385m,桥全长 3071m,桥下通航高度为 50m，两岸的桥塔高 196m 横跨长江南北两岸的两根主缆绕过桥塔顶鞍座，由南北锚旋固定，整个桥面和主缆的万吨重量都悬在这两根主缆上为计算方便起见，其整体结构可简化为如图所示，每根主缆的张力约为（） A、 108NB 、 6108N c、 l09ND 、 109N 【解析】选择 B。对大桥进行受力分析（如图）， 图甲中大桥受整个桥面和 主缆的总重力以及四段钢索的拉力，这些力的合力为零，大桥处于静止的平衡状态这些力可等效为平面共点力系，设其延长线相交于 o 点，其受力如图乙所示设总重力为 G（ 4 8108N ），四段钢缆每段拉力7 / 8 均为 F，则由相似三角形关系： 解得 F=5 8108N 故选项 B 正确 1、（无锡市 08 届高三基础测试）如图所示， A 与 B 两个物体用轻绳相连后，跨过无摩擦的定滑轮， A 物体在 Q 位置时处于静止状态，若将 A 物体移到 P 位置，仍然能够处于静止状态，则 A 物体由 Q 移到 P 后，作用于 A 物体上的力中增大的是 () A地 面对 A 的摩擦力 B地面对 A 的支持力 c绳子对 A 的拉力 D A 受到的重力 2、如图示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形， Bc边水平， Ac边竖直， ABc= ， AB及 Ac两边上分别套有细线系着的铜环 m、 N，当它们静止时，细线跟 AB所成的角 的大小为（细线长度小于 Bc）（） A.= B./2 c. D./2 3（镇江市 08 届高三教学情况调查）如图物体 A 在竖直向上的拉力 F 的作用下能静止在斜面上，则关于 A 受力的8 / 8 个数，下列说法中正确的是 （） A、 A 一定是受两个力作用 B、 A 一定是受四个力作用 c、 A 可能受三个力作用 D、 A 不是受两个力作用就是受四个力作用 4、 (08孝感一中届高三期中检测 )如图所示，整个装置处于静止状态， A、 B 两球由一根跨过定滑轮的轻绳相连接，A 为一带孔小球，穿在光滑固定的竖直杆 oD上，且 A 球与斜面不接触， B 与斜面的接触面光滑， c 处滑轮摩擦不计， c、B 之间的绳与竖直方向成 300角， c、 A 之间的绳与斜面平行，斜面倾角为 300，则 A、 B 两球