高中物理 平衡应用：动态平衡课件 沪科版必修1

1、平衡条件的应用平衡条件的应用-动态平衡动态平衡 复习：复习： （1 1）如果一个物体能够保持）如果一个物体能够保持 _ _ 或或 ，我们就说物体处于平衡状态。，我们就说物体处于平衡状态。 （2 2）当物体处于平衡状态时：）当物体处于平衡状态时： a a：物体所受各个力的合力等于：物体所受各个力的合力等于 ，这就，这就是物体在共点力作用下的平衡条件。是物体在共点力作用下的平衡条件。 b b：它所受的某一个力与它所受的其余外力的：它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是合力关系是 。 本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题实际问题 一、物体的

2、物体静态平衡一、物体的物体静态平衡1.1.概念：物体在力的作用下处于静止的平衡状态，概念：物体在力的作用下处于静止的平衡状态，称为静态平衡称为静态平衡2 2、受力特点：处于静态平衡的物体所受共点力的、受力特点：处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零合力为零二、物体的动态平二、物体的动态平衡衡1.1.概念：物体在力的作用下处于匀速直线运动的平概念：物体在力的作用下处于匀速直线运动的平衡状态，我们称之称为静态平衡衡状态，我们称之称为静态平衡2 2、受力特点：处于静态平衡的物体所受共点力的、受力特点：处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零合力为零例例1 1、如图所示，一个半径为、如图所示，一个半径为

3、r r，重为，重为G G的圆球被长为的圆球被长为2r2r的细线悬挂在墙上，求细线对球的拉力的细线悬挂在墙上，求细线对球的拉力F F1 1和墙和墙对球的压力对球的压力F F2 2. .解：物体受力如图解：物体受力如图: :细线对球细线对球的拉力的拉力F F和墙对球的支持力和墙对球的支持力N N的的合力合力F F合合 r1sin =2r2合0FG2 3GF =3cos3032合3N = F tan =G3例例2 2、在水平地面上有一质量为、在水平地面上有一质量为10kg10kg的物体，它受的物体，它受到与水平方向成到与水平方向成37370 0角斜向上的角斜向上的50N50N的拉力作用，的拉力作用，

4、在水平方向做匀速直线运动，在水平方向做匀速直线运动，g=10m/sg=10m/s2 2，求物体，求物体与地面间的动摩擦因数（与地面间的动摩擦因数（sin37sin370=0=0.6,cos370.6,cos370 0=0.8=0.8） (2)：N + Fsin37 -mg = 0 沿沿y y轴轴方方向向(1)Fcos37 - f = 0 沿沿x x轴轴方方向向： (3)：f = N 又又因因为为11fFcos37=Nmg -Fsin3750 0.8= 0.510 -50 0.6例题例题3 3：如右图所示，重力为：如右图所示，重力为G G的电灯通过两根细绳的电灯通过两根细绳OBOB与与OAOA悬

5、挂于悬挂于两墙之间，细绳两墙之间，细绳OBOB的一端固定于左墙的一端固定于左墙B B点，且点，且OBOB沿水平方向，细沿水平方向，细绳绳OAOA挂于右墙的挂于右墙的A A点。点。1 1当细绳当细绳OAOA与竖直方向成与竖直方向成角时，两细绳角时，两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B分别是多大分别是多大? ? 分析与解分析与解: : 根据题意根据题意, ,选择电灯受力分析选择电灯受力分析, ,它分别受它分别受到重力到重力G G，两细绳，两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B ，可，可画出其受力图，由于电灯处于平衡状态画出其受力图，由于电灯处于平衡

6、状态, ,则则两细绳两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B 的合力的合力F F与重力与重力大小相等，方向相反，构成一对平衡力。大小相等，方向相反，构成一对平衡力。F FA A = = G/CoSG/CoS，F FB B = = G/CotG/Cot根据力的三角关系可得：根据力的三角关系可得：2 2保持保持O O点和细绳点和细绳OBOB的位置，在的位置，在A A点下移的点下移的过程中，细绳过程中，细绳OAOA及细绳及细绳OBOB的拉力如何变化的拉力如何变化? ? F FA A = = G/CoSG/CoS，F FB B = = G/CotG/CotA分析与解分析与解: :

7、 在在A A点下移的过程中，细绳点下移的过程中，细绳OAOA与竖直方与竖直方向成向成角不断增大。角不断增大。F FA A 、F FB B 不断增大不断增大 例题例题1 1：如右图所示，重力为：如右图所示，重力为G G的电灯通过两根细绳的电灯通过两根细绳OBOB与与OAOA悬挂于悬挂于两墙之间，细绳两墙之间，细绳OBOB的一端固定于左墙的一端固定于左墙B B点，且点，且OBOB沿水平方向，细沿水平方向，细绳绳OAOA挂于右墙的挂于右墙的A A点。点。1 1当细绳当细绳OAOA与竖直方向成与竖直方向成角时，两细绳角时，两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B分别是多大分别是多

8、大? ? 2 2保持保持O O点和细绳点和细绳OBOB的位置，在的位置，在A A点下移的点下移的过程中，细绳过程中，细绳OAOA及细绳及细绳OBOB的拉力如何变化的拉力如何变化? ? 3 3保持保持O O点和绳点和绳OAOA的位置，在的位置，在B B点上移的过点上移的过程中，细绳程中，细绳OAOA及细绳及细绳OBOB的拉力如何变化的拉力如何变化? ?F FA A 、F FB B 不断增大不断增大 分析与解分析与解: : 在在B B点上移的过程中点上移的过程中, ,应用力的图解法应用力的图解法, ,可发现两细绳可发现两细绳OAOA、OBOB的拉力变化规律。的拉力变化规律。F FA A不断减小，不

9、断减小，F FB B 先减小后增大先减小后增大例题例题1 1：如右图所示，重力为：如右图所示，重力为G G的电灯通过两根细绳的电灯通过两根细绳OBOB与与OAOA悬挂于悬挂于两墙之间，细绳两墙之间，细绳OBOB的一端固定于左墙的一端固定于左墙B B点，且点，且OBOB沿水平方向，细沿水平方向，细绳绳OAOA挂于右墙的挂于右墙的A A点。点。1 1当细绳当细绳OAOA与竖直方向成与竖直方向成角时，两细绳角时，两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B分别是多大分别是多大? ? F FA A = = G/CoSG/CoS，F FB B = = G/CotG/Cot小结：小结：

10、解这种题型首先对动态平衡的物体受力分析，确解这种题型首先对动态平衡的物体受力分析，确定三个力的特点；找出不变力，则另两个变力的合力定三个力的特点；找出不变力，则另两个变力的合力就与该不变力构成一对平衡力，用力的合成分解法、就与该不变力构成一对平衡力，用力的合成分解法、图解法或力的矢量三角形与结构三角形相似法解决。图解法或力的矢量三角形与结构三角形相似法解决。求解共点力体用下平衡问题的解题一般步骤：求解共点力体用下平衡问题的解题一般步骤： 1)1)确定研究对象确定研究对象( (物体或结点物体或结点) )； 2)2)对研究对象进行受力分析，并画受力图；对研究对象进行受力分析，并画受力图； 3)3)

11、分析判断研究对象是否处于平衡状态；分析判断研究对象是否处于平衡状态； 4)4)根据物体的受力和己知条件，运用共点力平衡条根据物体的受力和己知条件，运用共点力平衡条 件，选用适当方法计算求解。件，选用适当方法计算求解。练习1三、物体受力分析的方法三、物体受力分析的方法隔离法：隔离法： 把某物体从众多的物体中隔离出来，作为把某物体从众多的物体中隔离出来，作为研究对象。分析时，只分析周围物体对它的作研究对象。分析时，只分析周围物体对它的作用力，而不分析它对周围物体的作用力。用力，而不分析它对周围物体的作用力。整体法：整体法： 把几个把几个运动状态一样的运动状态一样的物体看作一个物体物体看作一个物体去

12、作研究对象去作研究对象。方法同隔离法一样。方法同隔离法一样。受力分析的步骤受力分析的步骤1、先画已知力；、先画已知力；2、再画重力、电场力、磁场力；、再画重力、电场力、磁场力；3、找接触面，画接触力（弹力、摩擦力）；、找接触面，画接触力（弹力、摩擦力）；4、若物体运动状态一致，可把物体视为一个、若物体运动状态一致，可把物体视为一个质点，把作用点集中到质点上；质点，把作用点集中到质点上；5、检查有无漏力、错力。、检查有无漏力、错力。受力分析的注意事项受力分析的注意事项1、物体所受的力都有其施力物体，否则该力不、物体所受的力都有其施力物体，否则该力不存在；存在；2、受力分析时，只考虑根据、受力分析

13、时，只考虑根据性质性质命名的力；命名的力；3、对于摩擦力应充分考虑物体与接触面是否有、对于摩擦力应充分考虑物体与接触面是否有相对运动和相对运动趋势；相对运动和相对运动趋势；4、受力分析时，要抓主要矛盾，忽略次要矛盾；、受力分析时，要抓主要矛盾，忽略次要矛盾；5、根据物体的运动状态去检查物体的受力情况。、根据物体的运动状态去检查物体的受力情况。练习题练习题1、如下图所示，、如下图所示，A、B两物体保持相对静止，两物体保持相对静止，且一直在水平地面向右作匀速运动，试分析且一直在水平地面向右作匀速运动，试分析A、B的受力。的受力。2 2、画出下列情况，在地面上、画出下列情况，在地面上A A、B B、

14、C C三物体的受三物体的受力图。力图。（1 1）A A、B B、C C保持相对静止。保持相对静止。（2 2）在）在B B物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C仍保持相对静止。仍保持相对静止。（3 3）在）在A A物上向右加一恒力物上向右加一恒力F F，A A、B B、C C一起向右作匀速运动。一起向右作匀速运动。动态平衡动态平衡什么是动态平衡？ 物体处于一系列的平衡状态中，此过程中外力在发生变化，但合力始终为零。 变化的外力一般是被动力（微变弹力、静摩擦力）。 解决动态平衡问题的关键是：在变中找到不变。解决动态平衡的步骤 正确分析物体动态平衡问题，可分三步进行： 1、对

15、物体的初状态进行受力分析。 2、在变化过程中，找出不变的物理量。 3、应用平行四边形法则（三角形法则）进行判断。 解决动态平衡的方法 物理方法：三力平衡问题用合成法，多力平衡用分解法。 数学方法：三力平衡用图解法，多力平衡用公式法。例例1、如图、如图1所示，一个重为所示，一个重为G的球放在的球放在光滑斜面上，斜面倾角为光滑斜面上，斜面倾角为，在斜面上有，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住，使之处一光滑的不计厚度的木板挡住，使之处于静止状态，今使板与斜面夹角于静止状态，今使板与斜面夹角缓慢增缓慢增大，问：在此过程中，球对挡板、斜面大，问：在此过程中，球对挡板、斜面的压力如何变化？的压力如何变化

16、？(对挡板压力先减小后对挡板压力先减小后增大增大,对斜面始终减小对斜面始终减小)类型一、合力的大小、方向不类型一、合力的大小、方向不变，一个分力的方向不变。变，一个分力的方向不变。例例2 2、光滑的半球固定在水平地面上，、光滑的半球固定在水平地面上，球心正上方有一滑轮，轻绳的一端系球心正上方有一滑轮，轻绳的一端系一小球靠在半球上，另一端绕过定滑一小球靠在半球上，另一端绕过定滑轮后用力拉住，使小球静止，如图轮后用力拉住，使小球静止，如图3 3所示，现缓慢地拉绳，在使小球沿球所示，现缓慢地拉绳，在使小球沿球面上移过程中，半球对小球的支持力面上移过程中，半球对小球的支持力N N和绳对小球的拉力和绳对

17、小球的拉力T T的大小变化情况的大小变化情况如何？如何？(T(T变小变小,N,N变大变大) )类型二、合力大小方向不变，力类型二、合力大小方向不变，力三角形与几何三角形相似。三角形与几何三角形相似。例例3、如图、如图5所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸引小船，若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸的过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？的过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？(拉力变大拉力变大,浮力变小浮力变小)类型三、多力平衡，正交分类型三、多力平衡，正交分解用图解法进行分析。解用图解法进行分析。例例4、如图所示中、如图

18、所示中OA为弹性轻绳，其一端固定于天为弹性轻绳，其一端固定于天花板上的花板上的O点，另一端与水平地面上的滑块点，另一端与水平地面上的滑块A相相连连B为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的为紧挨绳的一光滑水平小钉，它到天花板的距离距离BO等于弹性绳的自然长度现用一水平力等于弹性绳的自然长度现用一水平力F作作用于用于A，使之向右缓慢地做直线运动，试分析在运，使之向右缓慢地做直线运动，试分析在运动过程中地面对物体的支持力动过程中地面对物体的支持力N、摩擦力、摩擦力f、拉力、拉力F如何变化。如何变化。(N不变不变,f不变不变,F变大变大)类型四、多力平衡，正交类型四、多力平衡，正交分解用公式法进行分析

19、。分解用公式法进行分析。动态平衡问题动态平衡问题什么是动态平衡？什么是动态平衡？ 物体处于一系列的平衡状态中，此过程中物体处于一系列的平衡状态中，此过程中外力在发生变化，但合力始终为零。外力在发生变化，但合力始终为零。 变化的外力一般是被动力（微变弹力、静变化的外力一般是被动力（微变弹力、静摩擦力）。摩擦力）。 解决动态平衡问题的关键是：在变中找到解决动态平衡问题的关键是：在变中找到不变。不变。解决动态平衡的步骤解决动态平衡的步骤 正确分析物体动态平衡问题，可分三步进正确分析物体动态平衡问题，可分三步进行：行： 1、对物体的初状态进行受力分析。、对物体的初状态进行受力分析。 2、在变化过程中，

20、找出不变的物理量。、在变化过程中，找出不变的物理量。 3、应用平行四边形定则（三角形定则）进、应用平行四边形定则（三角形定则）进行判断。行判断。 解决动态平衡的方法解决动态平衡的方法 物理方法：三力平衡问题用合成法，多力物理方法：三力平衡问题用合成法，多力平衡用分解法（正交分解法）。平衡用分解法（正交分解法）。 数学方法：三力平衡用图解法，多力平衡数学方法：三力平衡用图解法，多力平衡用公式法。用公式法。例例1、如图所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引、如图所示，人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船，若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸的小船，若水的阻力恒定不变，则在船匀速靠岸的过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？过程中，绳的拉力和船受到的浮力如何变化？点评：多力平衡，正交分解用图解法进行点评：多力平衡，正交分解用图解法