《高三物理力与平衡》ppt课件

1、1.;1. 按性质分：按性质分： 重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力场力、磁场力 长程：引力相互作用、电磁相互作用；长程：引力相互作用、电磁相互作用； 短程：强相互作用、弱相互作用。短程：强相互作用、弱相互作用。 宏观物体间只存在前两种长程相互作用。宏观物体间只存在前两种长程相互作用。2. 按效果分：按效果分： 压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力 v3按产生条件分按产生条件分 场力场力（即（即“非接触力非接触力”），），如万有引力、电场力、如万有引力、电场力、磁场力等）、磁场力等）、接触

2、力接触力（如弹力、摩擦力）。（如弹力、摩擦力）。一一. 力的分类力的分类2f 与与 G 的比值不超过的比值不超过 0.35% 1地球上一切物体都受到地球的吸引，这种地球上一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力吸引而使物体受到的力叫做重力。重力俗称。重力俗称重量重量。 2 重力实际上是万有引力的一个分力。重力实际上是万有引力的一个分力。3 “在地面附近，可认为重力近似等于万有引力在地面附近，可认为重力近似等于万有引力”4 重心重心，可能在物体内，也可能在物体外，可能在物体内，也可能在物体外 二二. 重力重力FGfmgRMmG231弹力的产生条件弹力的产生条件

3、弹力的产生条件是两个物体直接弹力的产生条件是两个物体直接接触接触，并，并发生发生弹性形变弹性形变。2弹力的方向弹力的方向 压力、支持力的压力、支持力的方向总是垂直于接触面方向总是垂直于接触面。 绳对物体的拉力总是绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向沿着绳收缩的方向。 三三. 弹力弹力4例例1如图所示，光滑但质量分布不均的小球，球如图所示，光滑但质量分布不均的小球，球心在心在O，重心在，重心在P，静止在竖直墙和桌边之间。试，静止在竖直墙和桌边之间。试画出小球所受的弹力。画出小球所受的弹力。 下列说法正确的是：（下列说法正确的是：（ ）A. P与与O一定重合一定重合B. P与与O一定在同一条竖直线上

4、一定在同一条竖直线上C. P与与O一定在同一条水平线上一定在同一条水平线上D. P与与O不一定在同一条竖直线上不一定在同一条竖直线上OP 对于圆球形物体，所受的弹力必须指向球心，而不一定指向重心。 P5例例2如图所示，均匀杆重力不可忽略，静止，试如图所示，均匀杆重力不可忽略，静止，试画出杆所受的弹力。画出杆所受的弹力。当当轻质杆轻质杆只有只有两点受力而平衡两点受力而平衡时，杆中时，杆中弹力沿杆弹力沿杆方向方向6（有明显形变的物体如弹簧、橡皮条等有明显形变的物体如弹簧、橡皮条等）可由胡可由胡克定律计算克定律计算：F=kx，还可以表示成，还可以表示成F=kx，即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量

5、成正即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。（比。（） （没有明显形变的物体如桌面、绳、杆等）（没有明显形变的物体如桌面、绳、杆等）需由需由物体的受力情况和运动情况决定物体的受力情况和运动情况决定（）v 一根弹簧剪断成两根后，每根的劲度一根弹簧剪断成两根后，每根的劲度 k 都比都比原来的劲度大；原来的劲度大； 两根弹簧串联后总劲度变小；两根弹簧并联后总两根弹簧串联后总劲度变小；两根弹簧并联后总劲度变大。劲度变大。3. 弹力的大小弹力的大小7v例例3如右边的左图所示，一根轻弹簧竖直地放在如右边的左图所示，一根轻弹簧竖直地放在水平桌面上，下端固定，上端放一个重物。稳定后水平桌面上，下端固定，

6、上端放一个重物。稳定后弹簧的长为弹簧的长为L。现将该轻弹簧截成等长的两段，将。现将该轻弹簧截成等长的两段，将该重物也等分为重量相等的两块，按右图连接，稳该重物也等分为重量相等的两块，按右图连接，稳定后两段弹簧的总长度为定后两段弹簧的总长度为L。则。则 ( ) AL = L BL L CL L D不知道弹簧的原长，故无法确定不知道弹簧的原长，故无法确定8例例5如图所示，将一个金属块如图所示，将一个金属块M用被压缩的弹簧卡在用被压缩的弹簧卡在矩形箱子的顶部在箱子的上顶板和下底板上分别矩形箱子的顶部在箱子的上顶板和下底板上分别装有压力传感器当箱子静止时，上、下两只压力装有压力传感器当箱子静止时，上、

7、下两只压力传感器的示数依次为传感器的示数依次为 6N 和和 10N当箱子沿竖直方当箱子沿竖直方向向上运动时，发现上、下两只压力传感器是示数向向上运动时，发现上、下两只压力传感器是示数之比为之比为1 2，求这时箱子的加速度大小和方向。，求这时箱子的加速度大小和方向。（取取g=10m/s2） 2.5m/s2，方向竖直向上，方向竖直向上上面传感器有示数上面传感器有示数弹簧长度一定没变弹簧长度一定没变弹簧中弹力一定没变弹簧中弹力一定没变M研究对象，箱子还是研究对象，箱子还是M ？运动起来后，运动起来后，M 受的力发生了哪些变化？受的力发生了哪些变化？两端的力在两端的力在都一定相等！都一定相等！M 的受

8、力情况如何？的受力情况如何？9例例4如图所示，两物体重分别为如图所示，两物体重分别为G1、G2，两弹簧，两弹簧劲度分别为劲度分别为 k1、k2，弹簧两端与物体和地面相连。，弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力用竖直向上的力 F 缓慢向上拉缓慢向上拉 G2，使下面弹簧刚，使下面弹簧刚好恢复原长，求该过程好恢复原长，求该过程 F 向上拉的距离。向上拉的距离。G1G2FG1G2k2k1)k1k1(GG2121变化过程是什么样的？变化过程是什么样的？（情景再现）（情景再现）如何处理这样一个变化过程？如何处理这样一个变化过程？（情景建模）（情景建模）10例例. 在在粗糙水平地面粗糙水平地面上与墙平行

9、放着一个截面为半圆上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体的柱状物体A，A与竖直墙之间放一与竖直墙之间放一光滑圆球光滑圆球B，整，整个装置处于静止状态。现对个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设的作用线通过球心，设墙对墙对B的作用力为的作用力为F1，B对对A的作用力为的作用力为F2，地面对，地面对A的作用力为的作用力为F3。若。若F缓慢缓慢增大而整个装置仍保持静止增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此，截面如图所示，在此过程中过程中AF1保持不变，保持不变，F3缓慢增大缓慢增大BF1缓慢增大，缓慢增大，F3保持不变保持不变CF2缓慢增大，缓慢增

10、大，F3缓慢增大缓慢增大DF2缓慢增大，缓慢增大，F3保持不变保持不变 ABFF1F2FF2fGBGA11例例. 如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜面上有两个用轻的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连的物块质弹簧相连的物块A、B，它们的质量分别为，它们的质量分别为mA、mB，弹簧的劲度系数为，弹簧的劲度系数为k，C 为一固定挡板。系统为一固定挡板。系统处于静止状态。现开始用一恒力处于静止状态。现开始用一恒力 F 沿斜面方向拉沿斜面方向拉物块物块 A 使之向上运动，求物块使之向上运动，求物块 B 刚要离开刚要离开 C 时物时物块块 A的加速度的加速度 a 和从开始到此时物块和从开始到此时物块

11、 A 的位移的位移d.ABAmgmmFasinkgmmdBAsin121摩擦力产生条件：两物体摩擦力产生条件：两物体相互接触相互接触、相互挤压相互挤压、接触面粗糙接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势有相对运动或相对运动的趋势. 这这四个条件缺一不可四个条件缺一不可.2. 摩擦力方向：摩擦力方向摩擦力方向：摩擦力方向与物体间相对运动（或与物体间相对运动（或相对运动趋势）的方向相反相对运动趋势）的方向相反，与物体的运动方向，与物体的运动方向无关。无关。(一般多利用平衡、牛顿定律等规律来判断一般多利用平衡、牛顿定律等规律来判断)四、摩擦力四、摩擦力 两物体间两物体间有弹力时不一定有摩擦有弹力时不一

12、定有摩擦力，但有摩擦力时一定有弹力力，但有摩擦力时一定有弹力.13例例. 在下列各种情况下，标出物体在下列各种情况下，标出物体A所受的摩擦力的所受的摩擦力的方向，并求该摩擦力方向和物体方向，并求该摩擦力方向和物体A运动方向的夹运动方向的夹角。角。水平放置的传送带正以恒定速度运转，将物体水平放置的传送带正以恒定速度运转，将物体 A 无初速无初速地放在传送带左端，地放在传送带左端，A 和传送带达到相对和传送带达到相对静止以前；静止以前；A014水平放置的转盘正在逆时针匀速转动，一块橡皮水平放置的转盘正在逆时针匀速转动，一块橡皮 A 和转盘保持相对静止，随转盘一起转动；和转盘保持相对静止，随转盘一起

13、转动；A9015*小车正向右匀加速行驶，木块小车正向右匀加速行驶，木块A沿其后壁相对于沿其后壁相对于车向下匀速滑动，当小车的速度是车向下匀速滑动，当小车的速度是u u ，A相对于车相对于车的速度也是的速度也是 u u 时。时。Au uu u135163. 滑动摩擦力大小滑动摩擦力大小 只有滑动摩擦力才能用公式只有滑动摩擦力才能用公式 f =N N表示支持力表示支持力（不一定等于重力（不一定等于重力G）4静摩擦力大小静摩擦力大小 静摩擦力是被动力静摩擦力是被动力，其大小由物体的受力情况和，其大小由物体的受力情况和运动情况共同决定，取值范围是：运动情况共同决定，取值范围是：0f fm 必须明确：必

14、须明确：静摩擦力大小静摩擦力大小不能用不能用“f =N ”计算。计算。 （只有当静摩擦力达到最大值时，其最大值一般可认为等于滑动摩擦力，即近似认为：fm=N ）17例例6如图所示，三个物体质量相同，与水平地面间如图所示，三个物体质量相同，与水平地面间的动摩擦因数也相同，分别受到的动摩擦因数也相同，分别受到大小相同的大小相同的力力F1、F2、F3作用，其中作用，其中F1、F2与水平面的夹角相与水平面的夹角相同已知甲、乙、丙都没有离开地面则它们受同已知甲、乙、丙都没有离开地面则它们受到的摩擦力大小的关系是（到的摩擦力大小的关系是（ ）A甲、乙所受摩擦力大小可能相同甲、乙所受摩擦力大小可能相同B一定

15、是甲最大一定是甲最大C一定是乙最大一定是乙最大 D一定是丙最大一定是丙最大 F1甲甲乙乙丙丙F2F3都静止：都静止：f1 = f2 f3都运动：都运动：f1 f3 f218例例7如图所示，如图所示，A、B为两个相同木块，为两个相同木块，A、B间最间最大静摩擦力大静摩擦力 fm=5N，水平面光滑。拉力，水平面光滑。拉力F为为 6N 和和 12N 时，时，A、B间的摩擦力分别是多大？间的摩擦力分别是多大？FAB3N 5N 注意临界状态！注意临界状态！19例例8如图所示，长木板的左端有固定转动轴，靠近如图所示，长木板的左端有固定转动轴，靠近木板右端处静止放有一个木块。现将木板的右端提木板右端处静止放

16、有一个木块。现将木板的右端提升，使木板从水平位置开始升，使木板从水平位置开始缓慢地缓慢地逆时针转动。发逆时针转动。发现现当木板的倾角当木板的倾角 a 达到达到25时，木块开始沿木板向时，木块开始沿木板向下滑动下滑动。那么在。那么在 a 从从0逐渐增大到逐渐增大到40的过程中，下的过程中，下列说法中正确的是列说法中正确的是 （ ）A木块受的摩擦力逐渐减小木块受的摩擦力逐渐减小 B木块受的摩擦力先增大后减小木块受的摩擦力先增大后减小C木块受的合外力不断增大木块受的合外力不断增大 D木块受的合外力始终为零木块受的合外力始终为零 a20例例9如图所示，斜面如图所示，斜面 B 放在水平面上，木块放在水平

17、面上，木块 A 放在放在斜面上，用水平力斜面上，用水平力F推推 A 时，时，A、B都保持静止。都保持静止。若将推力若将推力F 稍为减小一点，（稍为减小一点，（A、B仍静止），则仍静止），则A、B间的摩擦力大小间的摩擦力大小 f1 和和 B、地间的摩擦力大小、地间的摩擦力大小 f2 的变化情况的描述正确的是（的变化情况的描述正确的是（ ）Af1 和和 f2 一定都减小一定都减小 Bf1 和和f2可能都不变可能都不变Cf1可能增大，可能增大，f2一定减小一定减小 Df1一定减小，一定减小，f2可能增大可能增大FAB211矢量的合成与分解都矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则遵从平行四边形定则（可简

18、（可简化成三角形定则）化成三角形定则） 2. 在用平行四边形定则时，分矢量和合矢量要画成在用平行四边形定则时，分矢量和合矢量要画成带箭头的实线，平行四边形的另外两个边必须画带箭头的实线，平行四边形的另外两个边必须画成虚线。成虚线。 五、力的合成与分解五、力的合成与分解22AF例例10A的质量是的质量是m，放在质量为，放在质量为M，倾角为，倾角为=30的斜面的斜面B上，上，A、B始终相对静止，共同沿水平面始终相对静止，共同沿水平面向右运动。当向右运动。当a1=0时和时和a2=0.75g时，时，B对对A的作用的作用力力FB各多大？各多大？ ABvaFBG 当a1=0时，FB大小为mg，方向竖直向上

19、 当a2=0.75g 时，FB大小为1.25mg，方向与竖直方向成37角斜向右上方 FB23例例11已知质量为已知质量为m、电荷为、电荷为q的小球，在匀强电场的小球，在匀强电场中由静止释放后沿直线中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动（向斜下方运动（OP和和竖直方向成竖直方向成角），那么所加匀强电场的场强角），那么所加匀强电场的场强E的的最小值是多少？最小值是多少？qmgsinEOPG24GF1F2例例12轻绳轻绳AB总长总长l，用轻滑轮悬挂重，用轻滑轮悬挂重G的物体。绳的物体。绳能承受的最大拉力是能承受的最大拉力是2G，将，将A端固定，将端固定，将B端缓慢端缓慢向右移动向右移动d而使绳不断，求

20、而使绳不断，求d的最大可能值的最大可能值 NA Bld415m25例例13如图所示，轻绳的如图所示，轻绳的一端固定在水平天花板上一端固定在水平天花板上的的A点，另一端固定在竖点，另一端固定在竖直墙上的直墙上的B点，图中点，图中OA=OB=l，轻绳长，轻绳长2l，不，不计质量和摩擦的小动滑轮计质量和摩擦的小动滑轮下悬吊质量为下悬吊质量为m的物体，的物体，将该装置跨在轻绳上，求将该装置跨在轻绳上，求系统达到静止时绳所受的系统达到静止时绳所受的拉力拉力T是多大？是多大？mAOB 30mgT33思考思考: 如将如将 B 点沿墙移动一些，结论又如何？点沿墙移动一些，结论又如何？261明确研究对象明确研究

21、对象：在进行受力分析时，研究对象可：在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体。研究对象确定以后，物体。研究对象确定以后，只分析研究对象所受的只分析研究对象所受的外力外力，不分析研究对象施予外界的力。，不分析研究对象施予外界的力。2按力的性质，顺序找力按力的性质，顺序找力：如重力、电场力、磁场：如重力、电场力、磁场力、弹力、摩擦力等（力、弹力、摩擦力等（切不可按力的作用效果来画切不可按力的作用效果来画力力（如向心力、动力等），这样（如向心力、动力等），这样容易漏分析或重复容易漏分析或重复分析分析）3需要合成或分解时，

22、必须正确画出相应的平行四需要合成或分解时，必须正确画出相应的平行四边形或三角形（边形或三角形（注意实线、虚线和箭头这些细节注意实线、虚线和箭头这些细节）。）。 六、物体的受力分析六、物体的受力分析27例例14小球质量为小球质量为m，电荷为，电荷为+q，以初速度，以初速度v向右滑向右滑入水平绝缘杆，匀强磁场方向如图所示，球与杆入水平绝缘杆，匀强磁场方向如图所示，球与杆间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为。试描述小球在杆上的运动。试描述小球在杆上的运动情况。情况。 vN fmgF fmgFNmgFqBmgv qBmgv qBmgv 28例例15一航天探测器完成对月球的探测任务后，在一航天探测器完成对月

23、球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷动。探测器通过喷气而获得推动力。以下关于喷气方向的描述中正确的是（气方向的描述中正确的是（ ）A探测器加速运动时，沿速度的反方向喷气探测器加速运动时，沿速度的反方向喷气B探测器加速运动时，竖直向下喷气探测器加速运动时，竖直向下喷气C探测器匀速运动时，竖直向下喷气探测器匀速运动时，竖直向下喷气D探测器匀速运动时，不需要喷气探测器匀速运动时，不需要喷气 291共点力共点力：

24、几个力：几个力作用于物体的同一点作用于物体的同一点，或或它们它们的的作用线交于同一点作用线交于同一点（该点不一定在物体上），（该点不一定在物体上），这几个力叫共点力这几个力叫共点力2共点力的平衡条件：合力为零共点力的平衡条件：合力为零v3三力平衡，不平行则共点三力平衡，不平行则共点4解题途径解题途径 物体在两个共点力作用下平衡，这两个力一定等物体在两个共点力作用下平衡，这两个力一定等值反向；值反向；在三个共点力作用下平衡，往往采用平在三个共点力作用下平衡，往往采用平行四边形定则（或三角形定则）和正交分解法行四边形定则（或三角形定则）和正交分解法。在在四个四个或或四个以上四个以上共点力作用下平衡

25、时，共点力作用下平衡时，往往采往往采用正交分解法。用正交分解法。 七、共点力作用下物体的平衡七、共点力作用下物体的平衡30例例16重重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2各各如何变化？如何变化？F1F2GF1逐渐变小，逐渐变小，F2先变小后变大先变小后变大31F例例17光滑半圆柱体中心轴线正上方有一个定滑轮。光滑半圆柱体中心轴线正上方有一个定滑轮。一只小球被一根细线系住，线跨过定滑轮拉住小一只小球被一

26、根细线系住，线跨过定滑轮拉住小球保持静止。这时拉力大小为球保持静止。这时拉力大小为F，小球对圆柱体，小球对圆柱体的压力大小为的压力大小为N。若将细线再向右拉动一小段距。若将细线再向右拉动一小段距离再次使小球静止，则离再次使小球静止，则F、N的大小各是多少？如的大小各是多少？如何变化？何变化？ GNF合合GHRN GHLF 减小减小不变不变根据根据矢量三角形矢量三角形与与实物三角形实物三角形间的间的相似相似性求解性求解32B例例18. 如图所示，物体如图所示，物体A靠在竖直墙面上，在竖直向靠在竖直墙面上，在竖直向上的推力上的推力F作用下，作用下，A、B保持静止。物体保持静止。物体A、B的的受力的个数分别为受力的个数分别为 A4，3 B3，3 C3，4 D5，4 ABFAFNfG1f NG233例重例重G的均匀绳两端悬于水平天花板上的的均匀绳两端悬于水平天花板上的A、B两两点。静止时绳两端的切线方向与天花板成点。静止时绳两端的切线方向与天花板成角。角。求绳的求绳的A端所受拉力端所受拉力F1和绳中点和绳中点C处的张力处的张