高中物理 4.24.3 平衡条件的应用 平衡的稳定性课件 教科版必修1.ppt

第四章物体的平衡 4 2 4 3平衡条件的应用平衡的稳定性 高中物理 必修一 教科版 目标定位 力的平衡平衡条件的应用 进一步理解共点力作用下物体的平衡条件 掌握利用平衡条件解决有关物体平衡问题的思路 方法 提高解决物理问题的能力 了解平衡的分类和稳度 1 2 3 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 预习导学 1 n fsin g 一 关于移动货物箱的疑问 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 力的平衡平衡条件的应用 二 如何选择绳子的粗细 foa sin30 fob sin30 foa cos30 fob cos30 foc 三 平衡的分类 稳定高低支持面低大大 课堂讲义 一 共点力平衡问题的求解方法 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 1 矢量三角形法 一个物体受三个力作用而平衡时 则其中任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反 且这三个力首尾相接构成封闭三角形 可以通过解三角形求解相应力的大小和方向 2 正交分解法 当物体受多个共点力作用时 可用正交分解法求解 即将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解 然后分别在这两方向上列平衡方程 3 矢量图解法 力的平衡平衡条件的应用 当物体所受的力变化时 根据物体的受力特点进行受力分析 画出平行四边形或三角形 注意明确各个力的变化量和不变量 结合数学规律对比分析 使动态问题静态化 抽象问题形象化 问题将变得易于分析处理 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1在科学研究中 可以用风力仪直接测量风力的大小 其原理如图所示 仪器中一根轻质金属丝 悬挂着一个金属球 无风时 金属丝竖直下垂 当受到沿水平方向吹来的风时 金属丝偏离竖直方向一个角度 风力越大 偏角越大 通过传感器 就可以根据偏角的大小指示出风力的大小 那么风力大小f跟金属球的质量m 偏角 之间有什么样的关系呢 试用三角形法和正交分解法两种方法求解 力的平衡平衡条件的应用 mg t f 方法一力的三角形法 由矢量三角形可得 f mgtan 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例1在科学研究中 可以用风力仪直接测量风力的大小 其原理如图所示 仪器中一根轻质金属丝 悬挂着一个金属球 无风时 金属丝竖直下垂 当受到沿水平方向吹来的风时 金属丝偏离竖直方向一个角度 风力越大 偏角越大 通过传感器 就可以根据偏角的大小指示出风力的大小 那么风力大小f跟金属球的质量m 偏角 之间有什么样的关系呢 试用三角形法和正交分解法两种方法求解 力的平衡平衡条件的应用 mg t f 方法二正交分解法 水平方向 f合x tsin f 0 水平方向 f合y tcos mg 0 解得 f mgtan 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例2物体a在水平力f1 400n的作用下 沿倾角 60 的斜面匀速下滑 如图所示 物体a受的重力g 400n 求斜面对物体a的支持力和a与斜面间的动摩擦因数 解析对a g fn f1 f f1y 在沿斜面方向上 在垂直斜面方向上 力的平衡平衡条件的应用 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 力的平衡平衡条件的应用 例3如图所示 用竖直档板将小球夹在挡板和光滑斜面之间 若缓慢转动挡板 使其由竖直转至水平的过程中 则以下说法正确的是 a 挡板对小球的压力是先增大后减小b 挡板对小球的压力是先减小后增大c 斜面对小球的支持力是减小后增大d 斜面对小球的支持力是一直逐渐减小 bd 借题发挥 求解共点力作用下物体的动态平衡问题 要先对研究对象进行受力分析 画出受力分析图 应用平衡条件 建立平衡方程 列方程时要把握好变力与恒力的关系 做出准确的定性分析 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 1 选取研究对象 二 解共点力平衡问题的一般步骤 2 对所选取的研究对象进行受力分析 并画出受力分析图 力的平衡平衡条件的应用 3 对研究对象所受的力进行处理 一般情况下 需要建立合适的直角坐标系 对各力沿坐标轴进行正交分解 4 建立平衡方程 若各力作用在同一直线上 可直接用f合 0的代数式列方程 若几个力不在同一直线上 可用fx合 0与fy合 0 联立列出方程组 5 对方程求解 必要时需对解进行讨论 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例4一物体置于粗糙的斜面上 给该物体施加一个平行于斜面的力 当此力为100n且沿斜面向上时 物体恰能沿斜面向上匀速运动 当此力为20n且沿斜面向下时 物体恰能在斜面上向下匀速运动 求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力 力的平衡平衡条件的应用 g n1 f1 f1 g2 平行于斜面方向 f1 mgsin f1 0 垂直于斜面方向 n1 mgcos 0 又f1 n1 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例4一物体置于粗糙的斜面上 给该物体施加一个平行于斜面的力 当此力为100n且沿斜面向上时 物体恰能沿斜面向上匀速运动 当此力为20n且沿斜面向下时 物体恰能在斜面上向下匀速运动 求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力 力的平衡平衡条件的应用 g n2 f2 f2 g2 平行于斜面方向 f2 mgsin f2 0 垂直于斜面方向 n2 mgcos 0 又f2 n2 f1 f2 f 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 例4一物体置于粗糙的斜面上 给该物体施加一个平行于斜面的力 当此力为100n且沿斜面向上时 物体恰能沿斜面向上匀速运动 当此力为20n且沿斜面向下时 物体恰能在斜面上向下匀速运动 求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力 力的平衡平衡条件的应用 g n2 f2 f2 g2 联立上式可得 f1 f2 f f1 f2 2 代入数据得 f 60n mgsin f 物体静止 f静 mgsin 40n 课堂讲义 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 针对训练如图所示 质量为m的木块静止地放在半径为r的半球体上 半球体与木块均处于静止状态 已知木块与半球体间的动摩擦因数为 木块与球心的连线与水平地面的夹角为 则下列说法正确的是 a 地面对半球体的摩擦力方向水平向左b 木块对半球体的压力大小为mgcos c 木块所受摩擦力大小为mgcos d 木块所受摩擦力大小为 mgcos 力的平衡平衡条件的应用 mg fn 有f则不能静止 故无f 先整体 再隔离木块 mg n f f mgcos n mgsin c 对点练习 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 用矢量三角形法解平衡问题1 物举重运动员在抓举比赛时 为了减小杠铃上升的高度和便于发力 抓握杠铃的两手间要有较大距离 使两臂上举后两臂间成钝角 手臂伸直后所受作用力沿手臂方向 一质量为75kg的运动员 在举起12kg的杠铃时 两臂成120 角 如图所示 则此时运动员的每只手臂对杠铃的作用力f及运动员对地面的压力n的大小分别为 g取10m s2 a f 1250n n 2000nb f 1250n n 3250nc f 625n n 2000nd f 722n n 2194n 力的平衡平衡条件的应用 解析分析杠铃受力 g f2 f1 120 120 f1 f2 g 1250n 以整体为研究对象 g g fn 二力平衡 fn 2000n a 对点练习 矢量图解法解动态平衡问题 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 2 如图 电灯悬挂于两墙之间 更换水平绳oa使连结点a向上移动而保持o点的位置不变 则a点向上移动时 a 绳oa的拉力逐渐增大b 绳oa的拉力逐渐减小c 绳oa的拉力先增大后减小d 绳oa的拉力先减小后增大 力的平衡平衡条件的应用 d 解析以结点o为研究对象 对点练习 目标定位 预习导学 课堂讲义 对点练习 正交分解法处理平衡问题3 如图所示 在倾角为 的固定光滑斜面上 质量为m的物体受外力f1和f2的作用 f1方向水平向右 f2的方向竖直向上 若物体静止在斜面上 则下列关系正确的是 a f1sin f2cos mgsin f2 mgb f1cos f2s