2.共点力平衡条件的应用

共点力平衡条件的应用 复习导入 1 如果一个物体能够保持 或 物体就处于平衡状态 2 当物体处于平衡状态时 a 物体所受各个力的合力等于 这就是物体在共点力作用下的平衡条件 b 它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是 本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题 一 物体的静态平衡 1 静态平衡 物体在力的作用下处于静止的平衡状态 称为静态平衡 2 受力特点 处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零 二 物体的动态平衡 1 动态平衡 物体在力的作用下处于匀速直线运动的平衡状态 我们称为动态平衡 2 受力特点 处于动态平衡的物体所受共点力的合力为零 典例分析 典例1 如图所示 一个半径为r 重为G的圆球被长为2r的细线悬挂在墙上 求球对细线的拉力F 和球对墙的压力N 为 解法1 合成法 1 若合成细线对球的拉力F和支持力N 其合力的竖直向上 大小与物块重力大小相等 2 若合成重力G和支持力N 其合力的方向沿线的反向延长线向下 大小与线的拉力T的大小相等 3 若合成重力G与线的拉力F 其合力的方向垂直墙壁向左 大小与墙壁对球的支持力N的大小相等 解 物体受力如图 细线对球的拉力F和墙对球的支持力N的合力F合 结合相互作用力的关系可得 总结 推论 一个物体受到几个力作用而处于平衡状态 其中任意一个力必定与余下的力的合力等大反向 解法2 分解法 物体受力如图 把重力G分解为F1和F2 由共点力平衡条件可知 所以 解法3 正交分解法 物体受力如图 建立平面直角坐标系 把细线的拉力分解为两个力 由共点力平衡条件可知 解得 总结 解共点力平衡问题的一般步骤 1 选取研究对象 2 对所选取的研究对象进行受力分析 并画出受力图 3 对研究对象所受力进行处理 选择适当的方法 合成法 分解法 正交分解法等 4 建立适当的平衡方程 5 对方程求解 必要时需要进行讨论 课堂针对训练 1 如图所示 细绳 与 所能承受的最大拉力相同 长度 则在不断加重重物 的过程中 绳 不会断 绳先被拉断 绳先被拉断 绳和 绳同时被拉断 因无具体数据 故无法判断哪条绳先被拉断 2 如图所示 某个物体在F1 F2 F3和F4四个共点力作用下处于静止状态 若F4的方向沿逆时针转过60 而保持其大小不变 其余三个力的大小和方向均保持不变 则此时物体所受到的合力大小为 典例2 如图所示 人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船 若水的阻力恒定不变 则在船匀速靠岸的过程中 绳的拉力和船受到的浮力如何变化 A 绳的拉力不断增大B 小船受的浮力不断增大C 绳的拉力不断减小D 小船受的浮力不断减小 拉力T变大 浮力F变小 点评 多力平衡 正交分解用计算法进行分析 典例3 光滑的半球固定在水平地面上 球心正上方有一滑轮 轻绳的一端系一小球靠在半球上 另一端绕过定滑轮后用力拉住 使小球静止 如图3所示 现缓慢地拉绳 在使小球沿球面上移过程中 半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况如何 A N变大 T变小B N变小 T变大C N变小 T先变小后变大D N不变 T变小 点评 合力大小方向不变 力的矢量三角形与几何三角形相似 总结 解这种题型首先对动态平衡的物体受力分析 确定三个力的特点 找出不变力 则另两个变力的合力就与该不变力构成一对平衡力 用力的合成或分解法 图解法或力的矢量三角形与几何三角形相似法等求解 板书设计 1 平衡状态 物体在力的作用下处于静止或者匀速直线运动 称为平衡状态2 平衡条件 处于平衡状态的的物体所受共点力的合力为零 推论 一个物体受到几个力作用而处于平衡状态 其中任意一个力必定与余下的力的合力等大反向 3 解共点力平衡问题的一般步骤 1 选取研究对象 2 对所选取的研究对象进行受力分析 并画出受力图 3 对研究对