浙江省严州中学新安江校区高考物理 物体的平衡复习课件.ppt

2014高三物理新课标 严州中学新校区 两个可视为质点的小球a和b用质量可忽略的刚性细杆相连 放置在一个光滑的半球面内 如图所示 已知小球a和b的质量之比为 细杆长度是球面半径的倍 两球处于平衡状态时 细杆与水平面的夹角 是 a 45 b 30 c 22 5 d 15 d 07物体的平衡 b 一 共点力的平衡 1 求解平衡问题的方法 1 力的合成与分解运用了等效的思想观点 满足平行四边形定则 利用力的合成与分解可解决三力平衡的问题 分解 将其中一个力沿另外两个力的反方向分解 将三力变四力构成两对平衡力 合成 将某两个力进行合成 三力变二力 组成一对平衡力 2 物体受多个 三个以上 作用力平衡时 常用正交分解法 2 共点力作用下物体平衡的一般解题思路 变式题 l形木板p 上表面光滑 放在固定斜面上 轻质弹簧一端固定在木板上 另一端与置于木板上表面的滑块q相连 如图所示 若p q一起沿斜面匀速下滑 不计空气阻力 则木板p的受力个数为 a 3b 4c 5d 6 c 变式题 如图所示 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 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 d 动态平衡 是指物体所受的力一部分是变力 是动态力 力的大小和方向均要发生变化 但变化过程中的每一个定态均可视为平衡状态 所以叫动态平衡 这是力平衡问题中的一类难题 解决这类问题的一般思路是 把 动 化为 静 静 中求 动 二 动态平衡问题的分析 例2 如图所示 一小球放置在木板与竖直墙面之间 设墙面对球的压力大小为n1 球对木板的压力大小为n2 以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴 将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置 不计摩擦 在此过程中 a n1始终减小 n2始终增大b n1始终减小 n2始终减小c n1先增大后减小 n2始终减小d n1先增大后减小 n2先减小后增大 b 如图所示 两根光滑细杆a b水平平行且等高放置 一质量为m 半径为r的均匀细圆环套在两根细杆上 两杆之间的距离为 固定a杆 保持圆环位置不变 将b杆沿圆环内侧缓慢移动到最高点为止 在此过程中 a a杆对圆环的弹力逐渐增大b a杆对圆环的弹力先减小后增大c b杆对圆环的弹力逐渐减小d b杆对圆环的弹力先减小后增大 d 例3 如图所示 能承受最大拉力为10n的细线oa与竖直方向成45 角 能承受最大拉力为5n的细线ob水平 细线oc能承受足够大的拉力 为使oa ob均不被拉断 oc下端所悬挂物体的最大重力是多少 三 平衡中的临界极值问题 mg 5n c 1 临界状态 是从一种物理现象转变为另一种物理现象 或从一个物理过程转入到另一个物理过程的转折状态 临界状态也可理解为 恰好出现 和 恰好不出现 某种现象的状态 常见的临界状态有 1 两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0 主要体现为两物体间的弹力为0 2 绳子断与不断的临界条件为作用力达到最大值 3 存在摩擦力作用的两物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为静摩擦力达到最大 2 极值问题 是指研究某一过程中某物理量变化时出现最大值或最小值的问题 3 临界极值问题的求解方法 1 假设法运用假设法解题的基本步骤 明确研究对象 画受力图 假设可发生的临界状态 列出满足所发生的临界状态的平衡方程求解 2 图解法即根据物体的平衡条件作出力的矢量三角形 然后由图进行动态分析 确定极值 此法简便 直观 四 共点力平衡中的范围问题 例3 跨过定滑轮的轻绳两端分别系着物体a和物体b 物体a放在倾角为 的斜面上 如图所示 已知物体a的质量为m 物体a与斜面间的动摩擦因数为 tan 滑轮的摩擦不计 要使物体a静止在斜面上 求物体b的质量mb的取值范围 按最大静摩擦力等于滑动摩擦力处理 变式题 倾角为 37 的斜面与水平面保持静止 斜面上有一重为g的物体a 物体a与斜面间的动摩擦因数 0 5 现给a施以一水平力f 如图所示 设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 sin370 0 6 cos370 0 8 如果物体a能在斜面上静止 水平推力f与g的比值可能是 a 3b 2c 1d 0 5 bcd a fa fb都增大b fa增大 fb减小c fa增大 fb先增大后减小d fa增大 fb先减小后增大 d 四 动态平衡的变力问题 五 多力平衡问题 例4 如图所示 轻杆的一端固定一光滑球体 杆的另一端o为自由转动轴 而球又搁置在光滑斜面上 若杆与墙面的夹角为 斜面倾角为 开始时 且 90 则为使斜面能在光滑水平面上向右做匀速直线运动 在球体离开斜面之前 作用于斜面上的水平外力f的大小及轻杆所受球体的作用力t和地面对斜面的支持力fn的大小变化情况是 a f逐渐增大 t逐渐减小 fn逐渐减小b f逐渐减小 t逐渐减小 fn逐渐增大c f逐渐增大 t先减小后增大 fn逐渐增大d f逐渐减小 t先减小后增大 fn逐渐减小 c 变式题 如图所示 板a的质量为m 滑块b的质量为2m 板a用绳拴住 绳与斜面平行 滑块b沿倾角为 的斜面在a板的中间一段匀速下滑 若a b之间以及b与斜面间的动摩擦因数相同 求动摩擦因数 六 复杂平衡问题 1 单一物体受多个力作用的平衡问题物体在多个力尤其是包括静摩擦力 微小形变产生的弹力作用下处于平衡状态 必须准确 全面地进行受力分析 结合物体的平衡条件 用假设法对各接触部位是否存在静摩擦力和弹力仔细推敲 2 多个物体组成的物体系平衡问题对研究对象进行灵活选择和变换是解决多物体组成的物体系的关键 在多物体 多过程问题中 当所涉及的物理问题是整体与外界作用时 一般首先考虑应用整体分析法 整体法不必考虑内力的作用 可使问题简单明了 例3 如图所示 两个完全相同的光滑球的质量均为m 放在竖直挡板和倾角为 的固定斜面间 若缓慢转动挡板至与斜面垂直 则在此过程中 a a b两球间的弹力不变b b球对挡板的压力逐渐减小c b球对斜面的压力逐渐增大d a球对斜面的压力逐渐增大 ab 变式题 如图所示 三个物块重均为100n 小球p重20n 作用在物块2的水平力f 30n 整个系统平衡 则物块3与桌面间的摩擦力为 a 20nb 10nc 0nd 5 86n b 1 如图所示的水平面上 橡皮绳一端固定 另一端连接两根弹簧 连接点p在f1