高中物理 5.3力的平衡　平衡条件的应用课件 鲁教版必修1.ppt

第3节力的平衡平衡条件的应用 1 知道平衡状态和共点力的平衡条件 2 知道稳度的概念和影响稳度大小的因素 3 会利用共点力平衡的条件解答平衡问题 4 了解静态平衡 物体在某方向的平衡 1 猴子能够轻松地倒挂在树枝上 当其倒挂在树枝上静止时 下列说法正确的是 a 树枝对猴子的作用力和猴子所受的重力是一对平衡力b 猴子对树枝的作用力和猴子所受的重力是一对平衡力c 猴子对树枝的作用力和树枝对猴子的作用力是一对平衡力d 猴子很轻 其重力不需要平衡就能静止在空中 答案 a 解析 可以先将f1 f2两个力进行合成 合力为8n 方向向右 木块处于静止状态 所以木块还受到向左的摩擦力8n 撤去f1后 木块受2n的推力 方向向左 所以木块受2n的摩擦力 方向向右 水平方向合力为零 故正确答案为d 答案 d 1 什么是平衡状态 2 物体处于平衡状态的条件是什么 3 有哪些有用的推论 4 什么叫物体的静态平衡 一 共点力作用下物体的平衡条件1 平衡状态和共点力平衡 1 平衡状态 物体 或 的状态 2 共点力的平衡 物体受到 作用 且处于 状态 2 平衡条件 1 共点力平衡条件 物体所受共点力的 为零 即 2 平衡条件的推论物体受几个力而平衡 其中任意一个力与其他几个力的合力必然大小 方向 且作用在 表示这个物体所受力的矢量首尾相接可构成一 二 平衡的种类和稳度1 平衡的种类及特点 2 稳度概念及影响稳度的因素 1 稳度 物体的 2 影响因素 重心的 和支持面的 重心越 支持面越大 稳度就越大 1 将两脚左右分开 使两足间的距离约为30cm左右 你能从双脚站立不变姿势地改为单足站立吗 试一试 并说明可能或不可能的原因 仔细体验一下 你是如何从双足站立而变为单足站立的 提示 若保持双脚站立的姿势不变改为单足站立 是不可能的 因为两脚左右分开 使两足间的距离约为30cm左右 人体的重心和人体在同一个竖直面上 重心的作用线大致落在两足中间 假设单足站立能够平衡 重心的作用线就转移到一只脚上 在保持姿势不变的情况下 是无法做到的 从双足站立而变为单足站立 身体应该逐渐倾斜 将重心转移到一只脚上 三 平衡条件的应用1 物体的静态平衡 物体所受力的 为零 处于 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 时 在该方向上处于 状态 一 对物体的平衡状态的理解1 从动力学的角度理解 处于平衡状态的物体所受的合外力为零 反过来物体受到的合外力为零 它一定处于平衡状态 2 从运动学的角度理解平衡状态的物体处于静止或匀速直线运动状态 此种状态其加速度为零 即处于平衡状态的物体加速度为零 反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态 3 静态平衡与动态平衡 1 静态平衡是处于静止状态的平衡 合力为零 2 动态平衡是匀速直线运动状态的平衡 合力为零 4 平衡状态和平衡条件不同 1 平衡状态指物体的匀速直线运动或静止状态 平衡条件是指要使物体保持平衡状态时 作用在物体上的力要满足的条件 2 力的平衡是作用在同一物体上的几个力所满足的一种关系 物体的平衡是物体所处的一种状态 力的平衡是物体平衡的条件 物体平衡是力的平衡的结果 1 速度v 0 合力f合 0 物体处于平衡状态 2 速度v 0的时刻 f合 0 物体不是处于平衡状态 1 物体在共点力作用下 下列说法中正确的是 a 物体的速度在某一时刻等于零时 物体就一定处于平衡状态b 物体相对另一物体保持静止时 物体一定处于平衡状态c 物体所受合外力为零时 就一定处于平衡状态d 物体做匀加速运动时 物体处于平衡状态 解析 本题考查对平衡状态的判断 处于平衡状态的物体从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态 从受力上看 物体所受合外力为零 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 a错误 物体相对另一物体静止时 该物体不一定静止 如当另一物体做变速运动时 该物体也做变速运动 此时物体处于非平衡状态 故b错误 c选项符合平衡条件的判断 为正确选项 物体做匀加速运动 所受合外力不为零 所以不是平衡状态 故d错误 选c 答案 c 二 由平衡条件得出的结论1 物体在两个力作用下处于平衡状态 则这两个力必定等大反向共线 是一对平衡力 2 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时 任意两个力的合力与第三个力等大反向共线 3 物体受n个共点力作用处于平衡状态时 其中任意一个力与剩余 n 1 个力的合力一定等大反向共线 4 当物体处于平衡状态时 沿任意方向物体所受的合力均为零 解析 物体受重力mg 拉力t 支持力n和摩擦力f共同作用处于平衡状态 则四个力的合力为零 即有f与t的合力的大小等于重力和支持力的合力的大小 方向相反 答案 c 解析 在共点力作用下处于平衡状态的物体 必然同时具备两个特点 从运动状态来说 物体保持静止或匀速运动 加速度为零 从受力情况来说 合力为零 显然 静止在粗糙斜面上的物体和匀速行驶的汽车都处于平衡状态 而沿光滑斜面由静止加速下滑的物体 加速度不等于零 不处于平衡状态 做自由落体运动的物体在刚开始下落时 尽管速度v 0 但加速度a g 0 合力f g 0 故也不处于平衡状态 答案 ac 判断物体是否处于平衡状态的方法 1 根据物体的运动状态 看运动状态是静止 还是匀速运动 2 根据物体的受力情况 看合力是否为零 1 1 下列说法中表明物体处于平衡状态的是 a 物体做匀速直线运动b 物体静止c 物体做匀加速直线运动d 物体做匀变速直线运动 解析 只有物体保持静止或物体做匀速直线运动 或物体的速度保持不变 才说明物体处于平衡状态 c选项中物体做匀加速直线运动和d选项中物体做匀变速直线运动速度的大小在变 所以不正确 正确选项为a b 答案 ab 当t2达到最大值200n时 mpg 115 6n t1 231 2n 200n 由此可看出 ac段绳的拉力达到最大值 bc段绳的拉力已经超过其最大承受拉力 在该条件下 bc段绳子早已断裂 从以上分析可知 c点悬挂物体的重力最多为100n 这时bc段绳子即将拉断 答案 100nbc 处理平衡问题的物理思想方法 1 力的合成法物体受三个共点力作用而平衡时 其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向共线 可利用力的平行四边形定则 根据正弦定理 余弦定理或相似三角形等数学知识求解 答案 a 当板bc逐渐放至水平的过程中 n 1的方向不变 大小逐渐减小 n 2的方向发生变化 大小也逐渐减小 如右上图所示 由牛顿第三定律可知 n1 n 1 n2 n 2 故答案b正确 n 2 g cos 当板bc逐渐放至水平的过程中 逐渐减小 所以由上式可知 n 1减小 n 2也减小 由牛顿第三定律可知 n1 n n2 n 故答案b正确 答案 b 动态平衡问题的解题方法 1 图解法 对研究对象进行受力分析 用平行四边形定则画出不同状态下力的矢量图 然后根据有向线段长度的变化判断各力的变化情况 利用图解法解题的条件 物体受三个力的作用而处于平衡状态 一个力不变 另一个力的方向不变 第三个力的大小 方向均变化 2 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析 列出平衡方程 写出函数关系式 再根据自变量的变化进行分析 得出结论 t3 是t1与t2的合力 且t3 t3 在a点向上移动的过程中 t3的大小和方向都保持不变 t2 的方向保持不变 由图解法可知 当绳oa垂直于ob时 绳oa中的拉力最小 所以 绳oa的拉力先减小后增大 绳ob的拉力逐渐减小 答案 bd 在处理力的平衡问题的时候 受力分析和分步分段处理问题的思维习惯没有形成 凌乱的思路很容易导致错误的产生 质量为10kg的物体放在水平面上 它与水平面间的动摩擦因数为0 2 在与水平方向成30 角的拉力f作用下匀速运动 求f的大小 g 10m s2 错因分析 造成错解的原因主要有以下三个方面 1 没有养成画受力图的好习惯 2 片面地认为正压力就是重力 3 不善于根据物理规律 定律 定理等 分步列出方程 所谓正压力指垂直于接触面的相互挤压力 与重力没有必然的联系 如下图所示 甲中正压力与重力相等 乙中正压力小于重力 丙中正压力与重力无关 1 下列说法正确的是 a 只有静止的物体才处于平衡状态b 只要物体的速度为零 它就一定处于平衡状态c 只要物体的速度不等于零 它一定不处于平衡状态d 只有加速度为零的物体才处于平衡状态 解析 物体静止或物体做匀速直线运动就处于平衡状态 由运动学公式知a 0时 物体静止或做匀速直线运动 故处于平衡状态 平衡状态与速度大小无关 故a b c均错 d正确 答案 d 答案 d 3 长方体木块静止在倾角为 的斜面上 那么木块对斜面作用力的方向 a 沿斜面向下b 垂直斜面向下c 沿斜面向上d 竖直向下 答案 d 解析 由平衡条件可得 f拉cos mg f拉sin f风 可以看出b d正确 答案 bd 5