高考物理一轮总复习课件4.ppt

1 第4讲共点力作用下物体的平衡 力物体的平衡 第一章 2 一 共点力作用点相同或力的作用线 或力的作用线的延长线 相交于同一点的力 二 共点力作用下物体的平衡1 平衡状态物体处于静止或匀速直线运动状态叫平衡状态 3 以下情况中 物体处于平衡状态的是 a 做匀速圆周运动的物体b 做竖直上抛运动的物体经过最高点时c 水平弹簧振子经过弹簧自由长度位置时d 单摆摆球经过最低点时 思考1 c 4 处于平衡状态的特征是 加速度为零 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度 做竖直上抛运动的物体经过最高点时 虽然速度为零 但仍然具有重力加速度 不是静止状态 水平弹簧振子经过弹簧自由长度位置时 弹力为零 加速度为零 单摆摆球经过最低点时具有向心加速度 所以 上述各选项中只有c正确 a b d均是错误的 5 2 共点力作用下物体的平衡条件作用在物体上的合外力f 0 3 平衡条件的推论 1 二力平衡 物体在两个共点力的作用下处于平衡状态 则这两个力必定大小相等 方向相反 为一对平衡力 等大 反向 共线 同体 6 2 三力平衡 如果物体在三个共点力作用下处于平衡状态 其中任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反 平行移动三个力的图示时 三个力首尾相接构成封闭三角形 三力交汇原理 如果物体在受到三个非平行力作用下处于平衡状态 这三个力一定是共点力 而且必定在同一个平面内 7 3 多力平衡 当物体受到n个共点力作用而处于平衡状态时 其中任意一个力与其余n 1个力的合力大小相等 方向相反 4 当物体处于平衡状态时 将物体所受的所有外力沿任意两个相互垂直的方向正交分解后有fx 0 fy 0 8 如图1 4 5 有一个直角支架aob ao水平放置 表面粗糙 ob竖直向下 表面光滑 ao上套有小环p ob上套有小环q 两环质量均为m 两环由一根质量可忽略 不可伸长的细绳相连 并在某一位置平衡 现将p环向左移一小段距离 两环再次达到平衡 那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较 ao杆对p环的支持力fn 摩擦力ff 细绳上拉力ft的变化情况是 图1 4 5 b 9 a fn不变 ft变大 ff变大b fn不变 ft变小 ff变小c fn变大 ft变大 ff变小d fn变大 ft变小 ff变大整体法与隔离法 力的分解 10 因为对系统来说fn ff是外力 所以可选取整体为研究对象 所受的外力有重力2mg ob杆对q环的水平向左的弹力fb oa对p环的支持力fn和水平向右的摩擦力ff 画出受力示意图如图 a 根据平衡条件得 fn 2mg ff fb 因为对系统来说 ft是内力 此外fb也还是未知量 所以应当再运用隔离法进行分析 以q为研究对象 11 解法一 解析法画出受力示意图并将ft沿水平和竖直方向进行分解 如图 b 设细绳与竖直方向的夹角为 根据平衡条件得 fb ftsin ftcos mg 12 由 可知 fn不变 当p向左平移一段距离后 变小 由 可知ft变小 因ft变小 也变小 由 可知fb变小 由 可知ff也变小 13 解法二 图解法先画出大小 方向均不变的重力g1 接着画方向不变的fb 最后画大小 方向均变化的ft 三力构成封闭三角形 当p向左平移一段距离后 细绳与竖直方向的夹角变小 由图 c 中可看出fb ft均会变小 再由 可知 fn不变 由 可知ff变小 14 球体刚好离开地面时 水平推力最小 球离开地面的临界条件是球对地面的压力为零 而此时 球和木块的位置都还没有改变 15 当球刚脱离地面时 球受力如图 a 所示 根据三力交汇原理知 三个非平行力的延长线应相交于球心 以球为研究对象 力fn1 g fn平移构成力三角形如图 b 与 oab相似 由相似三角形知识得 解得 16 以球和木块构成的整体为研究对象 系统在水平方向受两个力 即fn1和f 据平衡条件得 f fn1 即 17 如图1 4 7中 ac为竖直墙面 ab为均匀横梁 其重为g 处于水平位置 bc为支撑横梁的轻杆 它与竖直方向成 角 a b c三处均用铰链连接 轻杆所承受的力为 a gcos b g 2cos c g cos d 2gcos 二力平衡条件 三力交汇原理及三力平衡条件 图1 4 7 b 18 以轻杆为研究对象 因为它受两个力而平衡 c处的转轴对它的作用力和b处的转轴对它的作用力 根据二力平衡条件知 两力应大小相等 方向相反 即两力都应沿着轻杆方向 19 以横梁为研究对象 它在三个非平行力作用下而平衡 重力g b处转轴对它的作用力f1 a处转轴对它的作用力f2 f1的方向沿着轻杆背离c点 作f1 重力g的延长线相交于o点 根据三力交汇原理 连接o点与a处转轴 得出a处转轴对横梁的作用力f2的方向如图 20 将ab杆所受的三个力平行移至它们延长线的交点o 合成f1 f2得合力f 根据平衡条件知 f g 因为 aoc ff1o 所以有 21 2011 江苏卷 如图1 4 9所示 石拱桥的正中央有一质量为m的对称楔形石块 侧面与竖直方向的夹角为a 重力加速度为g