《名师伴你行》高考物理一轮复习 3.3 共点力的平衡课件 新课标.ppt

1 处理共点力平衡问题常用的方法 要点一共点力平衡问题的处理方法 学案3共点力的平衡 2 解决动态平衡 临界与极值问题的常用方法 1 选取研究对象根据题目要求 选取某物体 整体或局部 作为研究对象 在平衡问题中 研究对象常有三种情况 1 单个物体 若是有关共点力平衡的问题 可以将物体受到的各个力的作用点全部画到物体的几何中心上 否则各个力的作用点不能随便移动 应画在实际作用位置上 2 多个物体 系统 在分析外力对系统的作用时 用整体法 在分析系统内各物体间的相互作用时 用隔离法 其关键是找物体之间的联系 相互作用力是它们相互联系的纽带 3 几个物体的结点 几根绳或绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象 2 分析研究对象的受力情况 并作出受力图 1 确定物体受到哪些力的作用 不能添力 也不能漏力 受力分析通常按重力 弹力 摩擦力等力的顺序来分析 2 准确画出受力示意图 力的示意图关键是力的方向要确定 要培养准确画图的习惯 3 选取研究方法 合成法或分解法在解题中采用合成法还是分解法应视具体问题而定 通常利用正交分解法求解平衡问题 4 利用平衡条件建立方程并求解 1 利用合成法分解问题时 其平衡方程为 f合 0 2 利用分解法特别是正交分解法分析平衡问题时 其平衡方程为 fx 0 fy 0 3 关于坐标轴的选取 一般选外力多的方向为坐标轴 使力的分解个数少 计算简化 名师支招 1 物体受三个力平衡时 利用力的分解法或合成法比较简单 2 解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合 使需要分解的力最少 物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法 要点二应用平衡条件解题的一般步骤 例1 在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc 在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体 m1 m2 如图3 3 1所示 若三角形木块和两物体都是静止的 则粗糙水平面对三角形木块 a 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向右b 有摩擦力的作用 摩擦力的方向水平向左c 有摩擦力的作用 但摩擦力的方向不能确定 因m1 m2 1 2的数值均未给出d 以上结论都不对 热点一 整体法 和 隔离法 在共点力平衡问题中的应用 图3 3 1 d 名师支招 灵活地选取研究对象可以使问题简化 对于都处于平衡状态的两个物体组成的系统 在不涉及内力时 优先考虑整体法 解析 解法一 隔离法 把三角形木块隔离出来 它在两个斜面上分别受到两木块对它的压力fn1 fn2 摩擦力f1 f2 由两木块的平衡条件知 这四个力的大小分别为fn1 m1gcos 1fn2 m2gcos 2f1 m1gsin 1f2 m2gsin 2它们的水平分力的大小 如图3 3 2所示 分别为fn1x fn1sin 1 m1gcos 1sin 1fn2x fn2sin 2 m2gcos 2sin 2f1x f1cos 1 m1gcos 1sin 1f2x f2cos 2 m2gcos 2sin 2其中fn1x f1x fn2x f2x即它们的水平分力互相抵消 木块在水平方向无滑动趋势 因此不受粗糙水平面的摩擦力作用 解法二 整体法 由于三角形木块和斜面上的两物体都静止 可以把它们看成一个整体 如图3 3 3所示 竖直方向受到重力 m1 m2 m g和支持力fn的作用处于平衡状态 水平方向无任何滑动趋势 因此不受粗糙水平面的摩擦力作用 图3 3 2 图3 3 3 1 答案 m m gmgtan 如图3 3 4所示 质量为m的直角三棱柱a放在水平地面上 三棱柱的斜面是光滑的 且斜面倾角为 质量为m的光滑球b放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间 a和b都处于静止状态 求地面对三棱柱的支持力和摩擦力各为多少 图3 3 4 例2 如图3 3 5所示 一个质量为m 8kg的物体置于倾角为37 的斜面上 在水平力f作用下保持静止 求下列情况下物体与斜面之间的静摩擦力的大小和方向 g取10m s2 1 f 50n 2 f 60n 3 f 70n 名师支招 1 正交分解法是解决共点力平衡问题的普遍方法 尤其是多力作用下物体处于平衡状态时 用正交分解法更为简捷方便 2 建立坐标系时 应以尽量少分解力 解决问题方便为原则 图3 3 5 图3 3 6 解析 设物体所受到的静摩擦力沿斜面向下 则物体受力如图3 3 6所示 据平衡条件可得fcos f mgsin 0 fn fsin mgcos 0 由 得f fcos mgsin 1 f 50n时 f 50 0 8 80 0 6 n 8n 负号表明f方向沿斜面向上 2 f 60n时 f 60 0 8 80 0 6 n 0 3 f 70n时 f 70 0 8 80 0 6 n 8n 方向沿斜面向下 答案 1 8n 沿斜面向上 2 0 3 8n 沿斜面向下 热点二用正交分解法解决共点力平衡问题 2 两个可视为质点的小球a和b 用质量可忽略的刚性