教科版必修1 第4章2共点力平衡条件的应用3平衡的稳定性（选学） 学案.doc

2共点力平衡条件的应用3平衡的稳定性（选学）学习目标重点难点1熟练应用合成与分解法（正交分解法、相似三角形法）等方法解决平衡类问题2进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能重点：对静态平衡和某一方向上平衡的理解和应用难点：用图解法、三角形相似法处理平衡问题1从某种角度来说，物体的平衡可分为物体的_平衡和_平衡两种形式2解答平衡问题常用的方法有合成法、_法、相似三角形法、矢量三角形法、_法3物体就整体而言并不一定处于平衡状态，但它却可以在某一方向上大致保持平衡，若在某一方向上平衡，则这一方向上的合力为_4平衡的种类：种类稳定平衡_随遇平衡主要区别_不能回到平衡位置_举例不倒翁_电动机的转子5稳度指的是物体的_程度物体的稳度大小由重心的_和_的大小两个因素决定，重心越_，支持面越_，稳度就越_在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：1静态动态2分解正交分解3零4不稳定平衡自动回到平衡位置既不升高也不降低杂技演员5稳定高低支持面低大大一、物体的静态平衡1某时刻速度等于零的物体一定处于平衡状态吗？举例说明2静态平衡的充要条件是什么？3由静态平衡，思考何为动态平衡？4静态平衡与动态平衡有何相同点，有何不同点？如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，o点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m1和m2的小球，当它们处于平衡状态时质量为m1的小球与o点的连线和水平线夹角为60，则两个小球的质量比为（）abc d1研究对象的选取（1）问题中只有一个物体，一个过程，研究对象没有选择余地，就是研究这个物体和这个过程（2）问题中是一个连接体，又有多个过程，先研究谁，再研究谁；是研究一个物体好还是研究多个物体好，这在审题中需要认真思考（3）原则：先被研究的应该是受力最简单、已知量足够多的，这样通过研究后又可将研究结果作为一个已知条件，为下一个研究创造条件2解答本类问题的方法（1）解答本类问题时明确研究对象的运动状态（2）如果研究对象处于平衡状态，则建立直角坐标系，受力分析，运用平衡条件列出已知量和未知量的关系二、物体的动态平衡1如果运动物体在某个方向上平衡，是否意味着物体在任意方向上都平衡？2如果物体保持静止或匀速直线运动状态，物体在任意方向上是否都平衡？3从运动学角度和力学角度如何理解物体在某个方向的平衡？如图所示，轻杆ac一端链接在墙上，另一端用轻绳拉住，杆处于水平位置现将一挂于a端附近的重物逐渐移向c端移近，则移动过程中绳中拉力t和铰链对杆的作用力n的变化情况如何？1所谓动态平衡问题，就是通过控制某一物理量，使物体的状态发生缓慢变化2解决平衡问题的基本方法：（1）力的三角形物体受到同一平面内三个互不平行的力作用而达到平衡时，若这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成一个三角形，则这三个力的合力必为零，再根据数学知识可求得未知力（2）力的合成法物体受三个力作用而平衡时，其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向，可利用力的平行四边形定则，根据数学知识求解（3）正交分解法将不在坐标轴上的各力分别分解到x轴上和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件fx合0，fy合0解题，多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡值得注意的是：对x、y方向选择时，尽可能使落在x、y轴上的力最多，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力（4）图解法：所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短关系或变化情况，做一些较为复杂的定性分析，从图上就可看出结果，得出结论（5）相似三角形法：如果在对力利用平行四边形定则运算的过程中，力的三角形与几何三角形相似，则可根据相似三角形对应边成比例等性质求解（6）整体法和隔离法当一个系统处于平衡状态时，组成系统的每一个物体都处于平衡状态一般地，当求系统内部间的相互作用时，用隔离法；求系统受到的外力作用时，用整体法1一木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即f1、f2和摩擦力作用，木块处于静止状态，其中f110 n，f22 n若撤去f1，则木块在水平方向受到的合力为（）a10 n，方向向左b6 n，方向向左c2 n，方向向左 d零2如图所示，某个物体在f1、f2、f3、f4四个力的作用下处于静止状态，若f4的方向沿逆时针转过60而保持其大小不变化，其余三个力的大小和方向不变，则此时物体所受到的合力大小为（）abcf4 df43如图所示，在倾角为的光滑斜面上，放一个质量为m的小球，球被光滑的竖直挡板挡住，则球对斜面的压力n1的大小和球对竖直挡板的压力n2的大小分别是（）an1=mgcos，n2=mgcotbn1=，n2=mgcotcn1=mgcos ，n2=mgtandn1=，n2=mgtan4用一根细绳沿水平方向把电灯拉至如图所示的位置，细绳的一端固定在墙上的o点，此时电线ab与ob对灯的拉力分别是f1、f2，如果把细绳固定在墙上的o点，则f1与f2的变化情况为（）af1、f2都增大bf1增大，f2不变cf1、f2都减小df1减小、f2不变5如图所示，一小物体重力为100 n，用细线ac、bc和轻弹簧吊起处于平衡状态，已知弹簧原长为1.5 cm，k8 000 n/m，细线ac长4 cm，bac30，cba60，求细线ac对物体的拉力大小提示：用最精练的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：1答案：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2答案：静态平衡的充要条件是合力为零、速度为零3答案：当物体做匀速直线运动时，速度不为零，但合力为零，物体处于动态平衡状态此外，物理中的缓慢移动可认为物体的移动速度很小，且速度变化不大可认为是匀速移动因此，习题中出现“缓慢移动”都可理解为物体处于动态平衡状态4答案：相同点是合力为零；不同点是静态平衡时物体保持静止，速度为零，而动态平衡时速度不为零，且速度大小方向始终不变迁移与应用1：a解析：对m1n受力分析，受三个力m1g、n和t，水平方向合外力为零，nt竖直方向有：2ncos 30m1g，又tm2g，所以2m2gm1g，解得活动与探究2：1答案：答案是否定的运动物体在某个方向上平衡，是指运动的物体在某一方向上合力为零，但在其他方向上合力可以不为零，如果在某个方向上合力不为零，则在该方向上物体就不处于平衡状态2答案：答案是肯定的如果物体保持静止或匀速直线运动状态，则物体处于平衡状态，由共点力作用下物体的平衡条件可知物体受到的合力为零，即f合0，则在任意方向上受到的合力也为零，即在任意方向上物体都平衡3答案：从运动学角度看，物体在某个方向的平衡是指物体在某一方向上加速度为零；从力学角度看，物体在某个方向的平衡是指物体在某一方向上合力为零迁移与应用2：答案：t不断减小n先减小后增大解析：轻质杆始终受到三个力的作用：悬挂重物的绳的拉力f，大小、方向均不变；绳的拉力t，方向不变，大小在变；铰链处作用力n大小、方向均在变因杆处于静止状态，所以n与t的合力必与f等值而反向，且此三力必为共点力，即n的作用线必过t与f作用线的交点，如图中虚线所示根据以上分析，可得如图所示，由图可见，随着重物的不断左移，铰链对杆的作用力n的方向与杆的夹角不断增大，因而t不断减小，而n先减小后增大当堂检测1d2c解析：由共点力的平衡条件可知，f1、f2、f3的合力应与f4等值反向当f4的方向沿逆时针转过60而保持其大小不变时，f1、f2、f3的合力的大小仍为f4但方向与f4成120，由平行四边形定则可得，此时物体所受的合力大小为f4所以本题正确的选项应为c3d解析：小球受三个力作用：重力mg、斜面对球的支持力n1、挡板对球的支持力n2，三力平衡，任两个力的合力和第三个力构成平衡力受力分