高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 第五节 共点力的平衡条件课件 粤教版必修1(1).ppt

第五节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第三章 知识点一 知识点二 考向一 考向二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 1 物体在共点力作用下的平衡条件是所受合外力为零 2 物体受到二力平衡时 这两个力必定等大反向 3 物体受到n个共点力平衡时 则任意一个力与其余 n 1 个力的合力必定等大反向 自学教材 1 物体处于或者保持运动的状态叫做平衡状态 2 物体如果受到的作用且处于平衡状态就叫做共点力的平衡 静止 匀速直线 共点力 重点诠释 静止 平衡状态 速度为零的区别物体的平衡状态包括静止和匀速直线运动两种状态 因此 静止的物体一定处于平衡状态 但处于平衡状态的物体却不一定静止 速度为零和静止的外在形式一样 但其受力本质不一定一样 静止是物体在一段时间内保持速度为零不变 其加速度为零的状态 而物体的瞬时速度为零时 物体不一定处于平衡状态 例如 将物体竖直上抛 物体到达最高点时瞬间速度为零 但加速度不为零 物体不处于平衡状态 故静止的物体一定处于平衡状态 但速度为零的物体不一定处于平衡状态 两者不可混淆 特别提醒 若物体做 缓慢 运动 速度的变化可以忽略不计 可认为是平衡状态 1 双选 下列物体中处于平衡状态的是 a 静止在粗糙斜面上的物体b 沿光滑斜面下滑的物体c 在平直路面上匀速行驶的汽车d 做自由落体运动的物体在刚开始下落的一瞬间 解析 沿光滑斜面下滑的物体处于加速状态 既不是静止状态 也不是匀速直线运动状态 故b错 做自由落体运动的物体在刚开始下落的瞬间 尽管速度为零 但受重力作用 合力不为零 处于非平衡状态 故d错 答案 ac 自学教材 1 二力平衡是指物体在两个共点力的作用下处于平衡状态 其平衡条件是这两个力 2 物体受多个共点力的作用而处于平衡状态 其平衡条件是所受 大小相等 方向相反 合外力为零 重点诠释 2 由平衡条件得出的结论 1 物体在两个力作用下处于平衡状态 则这两个力必定等大反向 是一对平衡力 2 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时 任意两个力的合力与第三个力等大反向 3 物体受n个共点力作用处于平衡状态时 其中任意一个力与剩余 n 1 个力的合力一定等大反向 4 当物体处于平衡状态时 沿任意方向物体所受的合力均为零 3 常用方法处理共点力的平衡问题 正确作出受力分析是关键 当物体受三个力 不平行 而平衡时 这三个力一定是共点力 常用以下两种方法处理问题 1 三角形法 根据平衡条件 任两个力的合力与第三个力等大反向 把三个力放于同一个三角形中 三条边对应三个力 再利用几何知识求解 三个力可以构成首尾相连的矢量三角形 这种方法一般用来讨论动态平衡问题较为方便 2 物体在共点力作用下 下列说法中正确的是 a 物体的速度在某一时刻等于零 物体就一定处于平衡状态b 物体相对另一物体保持静止时 物体一定处于平衡状态c 物体所受合力为零 就一定处于平衡状态d 物体做匀加速运动时 物体处于平衡状态 解析 处于平衡状态的物体 从运动形式上看 物体处于静止或匀速直线运动状态 从受力上来看 物体所受合力为零 某一时刻速度为零的物体 受力不一定为零 故不一定处于平衡状态 a错 物体相对另一物体静止时 该物体不一定静止 如当另一物体做变速运动时 该物体也做变速运动 此物体处于非平衡状态 故b错 c选项符合平衡状态的判断条件 故c正确 物体做匀加速运动 所受合力不为零 故物体不处于平衡状态 d错 答案 c 图3 5 1 例1 沿光滑的墙壁用网兜把一个足球挂在a点 如图3 5 1所示 足球的质量为m 网兜的质量不计 足球与墙壁的接触点为b 悬绳与墙壁的夹角为 求悬绳对球的拉力和墙壁对球的支持力大小 法三 正交分解法求解取足球和网兜作为研究对象 其受三个力作用 重力g mg 墙壁的支持力f1 悬绳拉力f2 如图丙所示 取水平方向为x轴 竖直方向为y轴 将f2分别沿x轴和y轴方向进行分解 由平衡条件可知 在x轴和y轴方向上的合力fx合和fy合应分别等于零 即 借题发挥 1 求解平衡问题时 一定要明确力的方向和给定的物理环境之间的几何关系 2 力的合成法一般常用来处理物体受三个或少于三个互成角度的共点力的平衡问题 而正交分解法常用于处理三个或三个以上互成角度的共点力的平衡问题 图3 5 2 解析 法一 合成法受力分析如图甲所示 小球m1受细线的拉力f 碗的支持力fn和重力m1g三力作用而处于平衡状态 法二 正交分解法小球m2受重力和细线的拉力处于平衡状态 由二力平衡条件得f m2g 以小球m1为研究对象 受力分析如图乙所示 以fn的方向为y轴 以垂直fn的方向为x轴建立坐标系 fn与f的夹角为60 m1g与y轴成30 角 图3 5 3 例2 两根长度相等的轻绳悬挂一质量为m的物体 上端分别固定在水平天花板上的m n点 m n两点间距为s 如图3 5 3所示 已知两根绳子所能经受的最大拉力均为f 则每根绳的长度不得短于多少 思路点拨 物体静止 处于平衡状态 则两根绳子上拉力的合力必须和物体的重力等大反向 在合力确定的情况下 分力夹角越大 分力就越大 而从题意可知 夹角越大 绳子就越短 所以当绳子上的拉力最大时绳子最短 借题发挥 物体所处的平衡状态将要破坏而尚未破坏的状态为临界状态 解答这类临界问题时可用