高一物理平衡的稳定性ppt课件

第二节共点力平衡条件的应用第三节平衡的稳定性 选学 课标定位 应用 利用平衡条件解决有关物体的平衡问题 理解 共点力作用下物体的平衡条件 认识 1 稳定平衡 不稳定平衡 随遇平衡 2 稳度 第三节 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课标定位 课前自主学案 一 移动货箱问题如图4 2 1所示 货箱重力为G F为它受到的拉 推 力 N为地面支持力 f为摩擦力 货箱受到四个共点力的作用 若它与地面之间的动摩擦因数为 则在向前拉的情况下 向前的拉力是 地面的支持力是 摩擦力是 能拉动货箱的条件是 在向前推的情况下 向前推的力是 地面的支持力是 摩擦力是 能推动货箱的条件是 Fcos N N或f Fcos N Fcos N或f Fcos N N 图4 2 1 二 绳子粗细的选择如图4 2 2所示 用绳子把排球网架的直杆垂直于地面拉住三段绳在同一平面内 OA OB两绳的拉力大小相同 夹角为60 图4 2 2图4 2 3 FAcos30 FBcos30 三 平衡的稳定性1 平衡的分类 1 稳定平衡 处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时 若物体能自动恢复到原先的状态 这样的平衡叫做稳定平衡 2 不稳定平衡 若物体不能自动回到原先的状态 这种平衡叫做不稳定平衡 3 随遇平衡 若物体在新的位置也能平衡 这种平衡叫做随遇平衡 2 决定平衡稳定性的因素平衡能否稳定取决于重力作用线与支持面的相对位置 3 稳度物体的稳定程度叫做稳度 核心要点突破 一 解决平衡问题的常用方法1 整体法与隔离法 所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析 研究的方法 隔离法是从研究问题的方便性出发 将物体系统中的某一部分隔离出来单独分析研究的方法 通过整体法分析物理问题 可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况 从整体上揭示事物的本质和变化规律 从而避开了中间环节的繁琐推算 能够灵巧地解决问题 2 相似三角形法 利用表示力的矢量三角形与表示实物的几何三角形相似的关系 建立方程求解 应用这种方法 往往能收到简捷的效果 3 三力汇交原理解题法 物体受三个力处于平衡状态 不平行必共点 例如 有一半圆形光滑容器 圆心为O 有一均匀直杆AB如图4 2 4所示放置 若处于平衡状态 则杆所受的重力G 容器对杆的弹力F和N是非平行力 由三力汇交原理可知 G F N必相交于一点C 图4 2 4 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图4 2 5所示 物体A B叠放在水平桌面上 在水平向右的恒力F作用下 A B正以共同的速度v向右做匀速直线运动 那么关于运动中物体受几个力的说法正确的是 图4 2 5 A A受4个 B受2个B A受5个 B受3个C A受5个 B受2个D A受4个 B受3个答案 C 二 解决共点力平衡问题的一般步骤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 将物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上 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 3 几个物体的结点 几根绳 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 3 对研究对象所受的力进行处理 一般情况下利用正交分解法 4 利用平衡条件建立方程 5 解方程 必要时对解进行讨论 特别提醒 1 解三角形多数情况下是解直角三角形 如果力的三角形并不是直角三角形 能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形 2 对于整体法与隔离法一般是结合起来应用 根据题目条件灵活选取先隔离还是先整体 不可将两种方法对立起来 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点 在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q 如图4 2 6所示 P Q均处于静止状态 则下列相关说法正确的是 图4 2 6 A P物体受4个力B Q受到3个力C 若绳子变长 绳子的拉力将变小D 若绳子变短 Q受到的静摩擦力将增大 解析 选AC 因墙壁光滑 故墙壁和Q之间无摩擦力 Q处于平衡状态 一定受重力 P对Q的压力 墙壁对Q的弹力 以及P对Q向上的静摩擦力等4个力作用 而P受重力 绳子的拉力 Q对P的弹力等4个力作用 A项正确 B项错 把P Q视为一整体 竖直方向有Fcos mQ mP g 其中 为绳子和墙壁的夹角 易知 绳子变长 拉力变小 P Q之间的静摩擦力不变 C项正确 D项错 课堂互动讲练 如图4 2 7所示 一根细绳上吊着A B两个小球 当两个大小相等 方向相反的水平力分别作用在两个小球上时 可能形成图所示的哪种情况 图4 2 7 图4 2 8 思路点拨 先以整体为研究对象判断上端悬线的位置情况 再以B球作为研究对象判断中间悬线的位置情况 不论是整体还是其中的一部分都应满足平衡条件 自主解答 把A B作为一个整体来研究 受到的水平方向的力等大 反向 故合力为零 因此A球上端的悬线应竖直 研究B球 受到水平向右的力 因此B球上端的悬线必偏离竖直方向向右 答案 B 方法总结 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 当求系统内各部分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 整体法的优点是研究对象少 未知量少 方程数少 求解较简捷 在实际应用中往往将二者结合应用 变式训练1如图4 2 9所示 质量为M的楔形物块静置在水平地面上 其斜面的倾角为 斜面上有一质量为m的小物块 小物块与斜面之间存在摩擦 用恒力F沿斜面向上拉小物块 物块和楔形物块始终保持静止 则地面对楔形物块的支持力为 图4 2 9 A M m gB M m g FC M m g Fsin D M m g Fsin 解析 选D F的分解情况如图所示 将M m视为一个系统 F的作用产生两个效果 一是使系统相对地面有向左运动的趋势 相当于分力F1的作用 二是将系统向上提起 相当于分力F2的作用 F2 Fsin 地面对楔形物块的支持力N M m g Fsin 故D正确 2011年高考安徽卷 一质量为m的物块恰好静止在倾角为 的斜面上 现对物块施加一个竖直向下的恒力F 如图4 2 10所示 则物块 A 仍处于静止状态B 沿斜面加速下滑C 受到的摩擦力不变D 受到的合外力增大 图4 2 10 思路点拨 物体不加力F时的受力情况 恰好静止 物体所受静摩擦力等于滑动摩擦力 可求出摩擦因数 加力F后再进行受力分析 判断运动状态 精讲精析 无力F时受力情况如图4 2 11甲 使物体下滑的力F1 mgsin 物体受到最大静摩擦力fmax N mgcos 物体恰好静止 受最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力 mgsin mgcos tan 当施加恒力F后 受力情况如图乙 图4 2 11 使物体下滑的力为 F2 mgsin Fsin 物体所受最大静摩擦力为 f max mgcos Fcos mgsin Fsin 即F2 f max 两者相等 物体仍处于静止状态 A正确 B错误 由于f max fmax 故C错误 物体始终静止 则受到的合力始终为零 D错误 答案 A 变式训练2放在水平地面上的物块 受到一个与水平面方向成 角斜向下的力F的作用 物块在水平地面上做匀速直线运动 如图4 2 12所示 如果保持力F的大小不变 而使力F与水平方向的夹角 减小 那么地面受到的压力N和物块受到的摩擦力f的变化情况是 A N变小 f变大B N变大 f变大C N变小 f变小D N变大 f变小 图4 2 12 解析