高中物理 4.3 力的平衡（探究导学课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第3节力的平衡 1 知道平衡状态和平衡力的概念 2 掌握共点力的平衡条件 3 会用共点力的平衡条件解决有关平衡问题 4 通过实例了解平衡的种类以及稳度问题 重点 共点力的平衡条件 难点 共点力平衡条件的理解和应用 一 共点力作用下物体的平衡条件1 平衡状态如果一个物体保持 或 我们就说这个物体是处于平衡状态 2 共点力的平衡条件在共点力作用下物体的平衡条件是 即f合 3 力的平衡作用在物体上的几个力的合力 的情形 静止 匀速直线运动 合力为零 0 为零 二 平衡的种类和稳度1 平衡的种类 1 不稳定平衡 当物体稍微偏离平衡位置一点时 重心位置 就会失去平衡 且 自动回到原来的平衡位置 2 稳定平衡 当物体稍微偏离平衡位置一点 重心位置 就会失去平衡 但 自动回到原来的平衡位置 3 随遇平衡 当物体稍微偏离平衡位置一点 重心位置既不降低也不上升 物体始终保持 2 稳度 物体的稳定 影响稳度大小的因素有 重心的 和支持面的 下降 不能 上升 能 平衡状态 程度 高低 大小 判一判 1 放在桌子上的物体静止不动 处于平衡状态 2 竖直上抛的物体 到达最高点时 速度为零 物体处于平衡状态 3 只要物体的运动状态不变 它就处于平衡状态 4 如果物体处于平衡状态 则物体沿任意方向的合力都必为零 提示 1 放在桌子上的物体静止不动 受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力的作用 合力为零 物体处于平衡状态 1 对 2 物体到达最高点时 只受重力的作用 即合力不为零 不符合共点力平衡的条件 故 2 错 3 物体的运动状态不变 即速度保持不变 加速度为零 合外力为零 物体处于平衡状态 3 对 4 物体处于平衡状态 合力为零 物体沿任意方向的合力都必为零 4 对 共点力作用下物体的平衡条件1 处于平衡状态的物体有什么特点 物体若受多个共点力保持平衡 应满足什么条件 提示 1 处于平衡状态的物体 其运动状态不发生变化 加速度为0 2 根据牛顿第二定律f ma可知 当物体处于平衡状态时 加速度为0 因而物体所受的合外力f 0 所以 共点力作用下物体的平衡条件是合力为0 2 某时刻速度等于零的物体一定处于平衡状态吗 试举例说明 提示 物体的瞬时速度为零与静止是不等价的 这时物体不一定处于平衡状态 例如 将物体竖直上抛 物体上升到最高点时 其瞬时速度为零 但物体并不能保持静止状态 物体在重力的作用下将向下运动 3 若一个物体受三个力而处于平衡状态 则其中一个力与另外两个力的合力满足怎样的关系 这个结论是否可以推广到多个力的平衡 提示 1 三个力平衡 合外力为零 则其中一个力与另外两个力的合力必定大小相等 方向相反 2 推广到多个力的平衡 若物体受多个力的作用而处于平衡状态 则这些力中的某一个力一定与其余力的合力大小相等 方向相反 规律方法 用正交分解法分析物体平衡问题的一般步骤 1 确定研究对象 2 分析物体的受力情况 画出受力示意图 3 建立直角坐标系 坐标系的原点建立在力的交点上 并且使尽量多的力与坐标轴重合 4 分别沿x y轴方向列出平衡方程 即fx 0 fy 0 5 求解 探究归纳 共点力的平衡条件1 从运动学角度分析静态平衡状态 物体的速度v 0 物体的加速度a 0 动态平衡状态 物体的速度v 0 物体的加速度a 0 2 从动力学角度分析处于平衡状态的物体不受力或虽然受力但合力为零 物体不受力只是一种理想的情况 典例1 如图所示 用三根细绳将质量为m的物体挂起 oa与竖直方向夹角为 ob沿水平方向 求绳oa ob对o点的拉力分别为多大 思路点拨 解答本题应把握以下三点 1 正确确定研究对象 2 对物体正确受力分析 3 运用力的合成或分解求解 解析 解法一 以物体为研究对象 得出oc绳的拉力f 再以o点为研究对象 o点受ao对o点的拉力f1 bo对o点的拉力f2 oc对o点的拉力f 如图所示 由于三力平衡 故f1 f2合力与f大小相等 方向相反 用平行四边形定则作出f1 f2的合力f f1 f2和f 构成直角三角形 得 f2 ftan mgtan 解法二 建立直角坐标系如图所示水平方向上 f2 f1sin 0竖直方向上 f1cos mg 0联立以上两式解得答案 规律方法 处理三力平衡问题的方法 1 合成与分解法 即把其中的两个力合成为一个力 则第三个力与该力必等大反向 或者把其中一个力沿另外两个力的方向分解 从而转化为两个二力平衡问题 2 相似法 三力平衡时若三力不共线 则可首尾相连组成一个封闭的力三角形 若与某一几何三角形相似 就可以借助比例由几何关系分析或计算力 变式训练 2012 青岛高一检测 如图所示 处于水平地面上的物体 在斜向上的拉力f的作用下做匀速直线运动 则物体所受拉力f与地面摩擦力f的合力方向一定是 a 斜向右上方b 竖直向上c 斜向左上方d 无法确定 解析 选b 物体做匀速直线运动 合外力为零 对拉力f正交分解如图所示 f1与f合力为零 所以f与f的合力为f2 方向竖直向上 选b 平衡的种类和稳度1 影响稳度的因素有哪些 请举例进行分析 提示 影响稳度的因素有两个 一是重心的高低 二是支持面的大小 以赛车为例 赛车具有 身矮轮宽 的模样 身矮 是为了降低重心 轮宽 是为了增大支持面 这种构造可保证在高速行驶时有较大的稳度 2 如果有轻重不同的货物 在装上货车时 为保证货物及车的稳定 应怎样装车 提示 1 把重的货物放在下面 轻的货物放在上面 降低重心 2 可使下面的货物面积大一些 往上面积逐渐减小 即增大支持面 知识点拨 重心高度变化与平衡种类之间的关系使物体稍微偏离原来的平衡状态 物体的重心位置在竖直方向上的变化与物体处于何种平衡之间的关系如下 探究归纳 平衡的种类和稳度1 三种平衡 1 不稳定平衡 2 稳定平衡 3 随遇平衡 2 影响稳度大小的因素 1 重心的高低 2 支持面的大小 典例2 如图所示 羽毛球a b以不同方式放置在水平桌面上 则a b分别属于哪类平衡 a 随遇平衡 稳定平衡b 不稳定平衡 稳定平衡c 稳定平衡 不稳定平衡d 稳定平衡 随遇平衡 思路点拨 解答本题需要熟练掌握不稳定平衡 稳定平衡 随遇平衡的定义 根据定义进行判断 解析 选b 当羽毛球偏离平衡位置时 a球的重心会降低 不能自动回到原来的平衡位置而继续保持平衡状态 属于不稳定平衡 b球偏离平衡位置时 重心升高 能自动回到原来的平衡位置 属于稳定平衡 所以b正确 a c d错误 变式训练 下面关于稳度的说法错误的是 a 平放的砖的稳度大于竖放的砖的稳度b 实验室的天平 铁架台都安装在面积较大且较重的底座上 其做法是为了增大稳度c 装载车船 要把轻货放在下面 重货放在上面 以增大稳度d 照相机架 高压电线铁塔有相当大的支撑面以增大稳度 解析 选c 降低重心 增大支持面的面积可以增大稳度 故a b d正确 c中的做法只会使重心升高 故c错误 温馨提示 共点力的平衡问题 涉及受力分析 力的合成 力的分解等知识 在高考中占有重要地位 每年高考都有所考查 典例 2012 青岛高一检测 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