高考物理总复习 第4讲 共点力的平衡课件 新人教版必修1.ppt

同一点 延长线 静止 匀速直线运动 合外力 0 思考1物体的速度为零 这和物体处于静止状态是一回事吗 为什么 提示 物体处于静止状态 不但速度为零 而且加速度 或合外力 为零 有时 物体速度为零 但加速度不一定为零 如竖直上抛的物体到达最高点时 摆球摆到最高点时 加速度都不为零 都不属于平衡状态 因此 物体的速度为零与静止状态不是一回事 相等 相反 平衡力 合力 相等 相反 合力 相等 相反 力的三角形法与正交分解法是解决共点力平衡问题最常见的两种解法 三力平衡适于用力的三角形法求解 简捷 直观 多力平衡问题适于用正交分解法求解 但有时有冗长的演算过程 因此需灵活处理 本题为常规的物体平衡问题 对三力平衡问题 可以用力的合成法 三角形法 正交分解法求解 若三力中其中两力的大小相等或两力的方向垂直 一般采用正交分解法比较简捷 尝试解答 解法一 图解法受力分析如图所示 重力的大小和方向都不变 可知fn1 fn2的合力大小 方向都不变 当木板向下转动时 fn1 fn2变化如图所示 即fn1 fn2都减小 所以b正确 解决动态平衡问题的常用方法 a 物块对木板的压力不变b 木板对物块的支持力不变c 物块对木板的作用力减小d 物块受到的静摩擦力增大 解析 作出木板与物块在转动过程中的一个状态下的受力示意图 见右图 由共点力平衡条件知ff mgsin 90 fn mgcos 90 因 减小故ff增大 fn减小 另外fn和ff的合力与g等大反向 构成平衡力 故fn和ff静的合力不变 缓慢转动时 板对物块的作用力不变 答案 d 对应学生用书p34 一 整体法与隔离法整体法和隔离法是我们在受力分析时常用的两种基本方法 解决物体的平衡问题时 应先对物体进行受力分析 当分析相互作用的两个或两个以上物体的受力情况及分析外力对系统的作用时 或者当系统内各物体具有相同的加速度且不需要考虑系统内物体间的相互作用力时 宜用整体法 而在分析系统内各物体 或一个物体各部分 间的相互作用时或者当系统内各部分的加速度不同时常用隔离法 运用隔离法选择研究对象分析物体受力时 应按照由易到难的原则 整体法和隔离法不是独立的 对一些较复杂问题 通常需要多次选取研究对象 交替使用整体法和隔离法 思路启迪 解答本题时应注意以下三点 1 a b一起向右匀速运动 系统合力为零 2 a与杆间的摩擦力为滑动摩擦力 3 风对b球的风力始终沿水平方向 尝试解答 先取a b整体为研究对象受力分析如图甲所示 由平衡条件得 fan ma mb g ffa f 可知杆对a的支持力与风力f无关 c正确 解答问题时 决不能把整体法和隔离法对立起来 而应该把两种方法结合起来 从具体问题的实际情况出发 灵活选取研究对象 恰当选择用隔离法和整体法 2012 高考山东卷 如右图所示 两相同轻质硬杆oo1 oo2可绕其两端垂直纸面的水平轴o o1 o2转动 在o点悬挂一重物m 将两相同木块m紧压在竖直挡板上 此时整个系统保持静止 ff表示木块与挡板间摩擦力的大小 fn表示木块与挡板间正压力的大小 若挡板间的距离稍许增大后 系统仍静止且o1 o2始终等高 则 a ff变小b ff不变c fn变小d fn变大 解析 选三个物体整体为研究对象 在竖直方向受力 总重力和两挡板对两木块向上的摩擦力ff 根据平衡条件g 2ff 所以ff不变 b正确 以o点为研究对象 设两杆对o点的作用力f与水平方向的夹角为 如右图所示 则2fsin mg 当两挡板的距离增大后 减小 所以f增大 木块对挡板的正压力fn fcos 所以fn增大 d正确 正确选取研究对象 若研究问题中存在多个物体 本着 先整体后隔离 的原则 二 物理思维方法 假设推理法在共点力平衡问题中 若所研究的物体或关联物体的状态 受力关系不能确定或题中的物理现象 过程存在多种可能的情况时常用假设法求解 即假设其达到某一状态或受某力作用 然后利用平衡条件 正交分解等方法进行判定 1 若拖把头在地板上匀速移动 求推拖把的力的大小 2 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为 已知存在一临界角 0 若 0 则不管沿拖杆方向的推力多大 都不可能使拖把从静止开始运动 求这一临界角的正切tan 0 思路启迪 本题的难点在第 2 问 审题时一是要注意分解题设物理过程 二是要根据不同的物理过程建立不同的物理情境 第 2 问中的第一句话 设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力与此时地板对拖把的正压力的比值为 是一个独立的物理过程 所给物理情境是能使拖把在地板上从静止开始运动 能使 表达的是临界状态 结合 能使 二字 则可将 n理解为拖把所受最大静摩擦力 这就是这句话的本意 解题样板 1 设该同学沿拖杆方向用大小为f的力推拖把 将推拖把的力沿竖直和水平方向分解 根据平衡条件有 mg n 2分 f 2分 式中n和f分别为地板对拖把的正压力和摩擦力 则有f n 1分 联立 式得f 1分 2 若不管沿拖杆方向用多大的力都不能使拖把从静止开始运动 应有 n 2分 这时 式仍满足 联立 式得sin cos 1分 现考察使上式成立的 角的取值范围 注意到上式右边总是大于零 且当f无限大时极限为零 有sin cos 2分 使上式成立的 角满足 这里 0是题中所定义的临界角 即当 时 不管沿拖杆方向用多大的力都推不动拖把 临界角的正切为tan 0 3分 平衡物体的临界状态是指物体所处平衡状态将要变化的状态 涉及临界状态的问题叫临界问题 解决这类问题一定要注意 恰好出现 或 恰好不出现 的条件 解决临界问题的方法 极限假设法 即通过恰当地选取某个物理量 将其推向极端 极大 或 极小 极左 或 极右 等 从而把比较隐蔽的临界现象 或 各种可能性 暴露出来 使问题明朗化 以便很简捷地得出结论 运用假设法解题的基本步骤是 1 明确研究对象 2 画受力图 3 假设可能发生的临界现象 4 列出满足发生的临界现象的平衡方程求解 如右图所示 固定斜面上有一光滑小球 分别与一竖直轻弹簧p和一平行斜面的轻弹簧q连接着 小球处于静止状态 则关于小球所受力的个数不可能的是 a 1b 2c 3d 4 解析 设斜面倾角为 小球质量为m 假设轻弹簧p对小球的拉力恰好等于mg 则小球受二力平衡 假设轻弹簧q对小球的拉力等于mgsin 小球受到重力 弹簧q的拉力和斜面的支持力作用 三力平衡 如果两个弹簧对小球都施加了拉力 那么除了重力 小球只有再受到斜面的支持力才能保证小球受力平衡 即四力平衡 小球只受单个力的作用 合力不可能为零 小球不可能处于静止状态 答案 a 易错分析 一是绳的拉力特点没有掌握好 错误地认为两段细绳在b点相连 其拉力大小相等 所以绳bc的拉力f2等于重物的重力mg 二是错误地认为带铰链的杆的弹力不一定沿杆 其方向要利用力的平衡条件来判断 设横梁对b点的弹力为f1 根据平行四边形定则作f2 g的合力f3 则f1与f3为平衡力 两者大小相等 方向相反 如图所示 因为 f2bg 120 所以f1 f2 f3 g 60n 正确解答 设横梁a对b点的弹力为f1 因横梁a端用铰链固定 故f1的方向沿横梁方向 绳bc对b点的拉力为f2 由于b点静止 b点所受的向下的拉力大小恒定为重物的重力 根据受力平衡的特点 横梁的弹力f1与绳bc对b点的拉力f2的合力一定竖直向上 大小为g 如图所示 1 当绳子跨过光滑的滑轮 钉子等光滑结点时 结点是 活结 结点上连接的两段绳子为同一根绳子 绳子的张力处处相等 当绳子跨过的滑轮 钉子等结点不光滑 或将绳子系在某点 系在另一绳子上时 结点为 死结 结点上连接的两段绳子不是一根绳子 每段绳子的张力一般不相等 2 对于一端有铰链的轻杆 其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向 对于一端 插入 墙壁或固定的轻杆 其提供的弹力方向可以沿杆 也可以不沿杆 需要利用力和运动的关系来判断 如图所示 质量均可忽略的轻绳与轻杆承受弹力的最大值一定 轻杆a端用铰链固定 滑轮在a端正上方 滑轮大小及摩擦均可忽略 b端吊一重物 重力大小为g 现将绳的一端拴在杆的b端 用拉力f将b端缓慢上拉 均未断 在ab杆达到竖直前 以下分析正确的是 a 绳子越来越易断b 绳子越来越不易断c ab杆越来越易断d ab杆越来越不易断 对应学生用书p36 1 2012 潍北市一模 2011年10月7日 16日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 双臂缓慢张开到右图所示的位置 此时连接吊环的绳索与竖直方向的夹角为 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 2 2012 山东临沂期中 在某驾校的训练场地上 有一段圆弧形坡道 如右图所示 若将同一辆车先后停放在a点和b点 下述分析和比较正确的是 a 车在a点受坡道的支持力大于在b点受的支持力b 车在a点受坡道的摩擦力大于在b点受的摩擦力c 车在a点受的合外力大于在b点受的合外力d 车在a点受的重力的下滑分力大于在b点受的重力的下滑分力 解析 本题可以把汽车所处的两个位置看做是汽车静止在两个倾角不同的地面上 设a点和b点位置所对应的斜面倾角分别为 1和 2 则 1mgcos 2 mgsin 1n2 f1 f2 选项a正确 b错误 车在两个位置均处于静止状态 合外力均为零 选项c错误 车在a点受的重力的下滑分力mgsin 1小于在b点受的重力的下滑分力mgsin 2 选项d错误 本题答案为a 答案 a 3 如图所示 两球a b用劲度系数为k1的轻弹簧相连 球b用长为l的细绳悬于o点 球a固定在o点正下方 且点o a之间的距离恰为l 系统平衡时绳子所受的拉力为f1 现把a b间的弹簧换成劲度系数较大且为k2的轻弹簧 仍使系统平衡 此时绳子所受的拉力为f2 则f1与f2的大小之间的关系为 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法确定 4 2012 重庆名校模拟 两个相同的小球a和b 质量均为m 用长度相同的两根细线把a b两球悬挂在水平天花板上的同一点o 并