高一物理平衡的稳定性

1、第二节共点力平衡条件的应用第二节共点力平衡条件的应用第三节平衡的稳定性第三节平衡的稳定性(选学选学)课标定位：课标定位：应用：应用：利用平衡条件解决有关物体的平衡问题利用平衡条件解决有关物体的平衡问题理解：理解：共点力作用下物体的平衡条件共点力作用下物体的平衡条件认识：认识：1.稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡2稳度稳度第第三三节节核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课前自主学案课前自主学案一、移动货箱问题一、移动货箱问题如图如图421所示，货箱重力为所示，货箱重力为G，F为它受到的为它受到

2、的拉拉(推推)力，力，N为地面支持力，为地面支持力，f为摩擦力，货箱受到为摩擦力，货箱受到四个共点力的作用若它与地面之间的动摩擦因四个共点力的作用若它与地面之间的动摩擦因数为数为，则在向前拉的情况下，向前的拉力是，则在向前拉的情况下，向前的拉力是_，地面的支持力是，地面的支持力是_，摩擦力是，摩擦力是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 能 拉 动 货 箱 的 条 件 是， 能 拉 动 货 箱 的 条 件 是_.在向前推的情况下，向前推的力在向前推的情况下，向前推的力是是_，地面的支持力是，地面的支持力是_，摩擦力是，摩擦力是_，能推动货箱的条件是，能推动货箱的条件是_.Fc

3、osNN或或fFcosNFcosN或或fFcosNN图图421二、绳子粗细的选择二、绳子粗细的选择如图如图422所示，用绳子把排球网架的直杆垂所示，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，直于地面拉住三段绳在同一平面内，OA、OB两两绳的拉力大小相同，夹角为绳的拉力大小相同，夹角为60.图图422图图423FAcos30FBcos30三、平衡的稳定性三、平衡的稳定性1平衡的分类平衡的分类(1)稳定平衡：处于平衡状态的物体在受到外力稳定平衡：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

4、做稳定平衡复到原先的状态，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种平衡叫做随遇平衡2决定平衡稳定性的因素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平衡能否稳定取决于重力作用线与支持面的相对位置对位置3稳度稳度物体的稳定程度叫做稳度物体的稳定程度叫做稳度核心要点突破核心要点突破一、解决平衡问题的常用方法一、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

5、理问题整体法与隔离法：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系统中的某一部分隔离出来单独分析研究的方法法通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体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琐推算，能够灵巧地解决问题2相似三角

6、形法：利用表示力的矢量三角形与表相似三角形法：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，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：有一半圆形光滑容状态，不平行必共点例如：有一半圆形光滑容器，圆心为器，圆心为O，有一均匀直杆，有一均匀直杆AB如图如图424所示所示放置，若处于平衡状态，则杆所受的重力放置，若处于平衡状态，则杆所受的重力G、容器、容器对杆的弹力对杆的弹力F和和N是非平行力，由三力汇

7、交原理可是非平行力，由三力汇交原理可知：知：G、F、N必相交于一点必相交于一点C.图图424即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.如图如图425所示，物体所示，物体A、B叠放在水平桌面叠放在水平桌面上，在水平向右的恒力上，在水平向右的恒力F作用下，作用下，A、B正以共同正以共同的速度的速度v向右做匀速直线运动，那么关于运动中物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体受几个力的说法正确的是()图图425AA受受4个，个，B受受2个个BA受受5个，个，B受受3个个CA受受5个，个，B受受2个个DA受受4个，个，B受受3个个答案：答案：C二、解决共点力平衡

8、问题的一般步骤二、解决共点力平衡问题的一般步骤1选取研究对象选取研究对象根据题目要求，选取某物体根据题目要求，选取某物体(整体或局部整体或局部)作为作为研究对象，在平衡问题中，研究对象常有三种研究对象，在平衡问题中，研究对象常有三种情况：情况：(1)单个物体将物体受到的各个力的作用点全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都画到物体的几何中心上(2)多个物体多个物体(系统系统)在分析外力对系统的作用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

9、常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用正交分解法4利用平衡条件建立方程利用平衡条件建立方程5解方程，必要时对解进行讨论解方程，必要时对解进行讨论特别提醒：特别提醒：(1)解三角形多数情况下是解直角三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化为直角三角形的尽量转化为直角三角形

10、(2)对于整体法与隔离法一般是结合起来应用，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将两种方法对立起来即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.用一轻绳将小球用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的系于光滑墙壁上的O点，在墙壁点，在墙壁和球和球P之间夹有一矩形物块之间夹有一矩形物块Q，如图，如图426所所示示P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确均处于静止状态，则下列相关说法正确的是的是()图图426AP物体受物体受4个力个力BQ受到受到3个力个力C若绳子变长，绳子的拉力将变小若绳子

11、变长，绳子的拉力将变小D若绳子变短，若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大受到的静摩擦力将增大解析：解析：选选AC.因墙壁光滑，故墙壁和因墙壁光滑，故墙壁和Q之间无摩擦之间无摩擦力，力，Q处于平衡状态，一定受重力、处于平衡状态，一定受重力、P对对Q的压力、的压力、墙壁对墙壁对Q的弹力，以及的弹力，以及P对对Q向上的静摩擦力等向上的静摩擦力等4个个力作用，而力作用，而P受重力、绳子的拉力、受重力、绳子的拉力、Q对对P的弹力的弹力等等4个力作用，个力作用，A项正确，项正确，B项错把项错把P、Q视为一视为一整体，竖直方向有整体，竖直方向有Fcos(mQmP)g，其中，其中为绳为绳子和墙壁的夹角，易知，绳

12、子变长，拉力变小，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，之间的静摩擦力不变，C项正确，项正确，D项错项错课堂互动讲练课堂互动讲练整体法和隔离法处理平衡问题整体法和隔离法处理平衡问题如图如图427所示，一根细绳上吊着所示，一根细绳上吊着A、B两两个小球，当两个大小相等、方向相反的水平力分别个小球，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作用在两个小球上时，可能形成图所示的哪种情况()图图427图图428【思路点拨】【思路点拨】先以整体为研究对象判断上端悬先以整体为研究对象判断上端悬线的位置情况，再以线的位置情况，再以B球作为研

13、究对象判断中间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都应满足平衡条件【自主解答】【自主解答】把把A、B作为一个整体来研究，受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，因到的水平方向的力等大、反向，故合力为零，因此此A球上端的悬线应竖直；研究球上端的悬线应竖直；研究B球，受到水平向球，受到水平向右的力，因此右的力，因此B球上端的悬线必偏离竖直方向向球上端的悬线必偏离竖直方向向右右【答案】【答案】B【方法总结】【方法总结】当一个系统处于平衡状态时，组成当一个系统处于平衡状态时，组成系统的每一个物

14、体都处于平衡状态一般地，当求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应用中往往将二者结合应用变式训练变式训练1如图如图429所示，质量为所示，质量为M的楔形的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为.斜面斜面上有一质量为上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存的小物块，小物块与斜

15、面之间存在摩擦用恒力在摩擦用恒力F沿斜面向上拉小物块，物块和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楔形物块始终保持静止，则地面对楔形物块的支持力为持力为()图图429A(Mm)gB(Mm)gFC(Mm)gFsinD(Mm)gFsin解析：解析：选选D.F的分解情况如图所示，的分解情况如图所示，将将M、m视为一个系统，视为一个系统，F的作用产生的作用产生两个效果：一是使系统相对地面有向两个效果：一是使系统相对地面有向左运动的趋势，相当于分力左运动的趋势，相当于分力F1的作用；的作用；二是将系统向上提起，相当于分力二是将系统向上提起，相当于分力F2的作用，的作用，F2

16、Fsin.地面对楔形物块地面对楔形物块的支持力的支持力N(Mm)gFsin，故，故D正确正确共点力的动态平衡问题共点力的动态平衡问题(2011年高考安徽卷年高考安徽卷)一质量为一质量为m的物块恰好的物块恰好静止在倾角为静止在倾角为的斜面上，现对物块施加一个竖直的斜面上，现对物块施加一个竖直向下的恒力向下的恒力F，如图，如图4210所示则物块所示则物块()A仍处于静止状态仍处于静止状态B沿斜面加速下滑沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不变受到的摩擦力不变D受到的合外力增大受到的合外力增大图图4210【思路点拨】【思路点拨】物体不加力物体不加力F时的受力情况，时的受力情况，“恰恰好静止好静止”物体所受静

17、摩擦力等于滑动摩擦力，可求物体所受静摩擦力等于滑动摩擦力，可求出摩擦因数，加力出摩擦因数，加力F后再进行受力分析，判断运动后再进行受力分析，判断运动状态状态【精讲精析】【精讲精析】无力无力F时受力情况如图时受力情况如图4211甲，甲，使物体下滑的力使物体下滑的力F1mgsin，物体受到最大静摩擦，物体受到最大静摩擦力力fmaxNmgcos，“物体恰好静止物体恰好静止”受最大受最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，mgsinmgcos，tan；当施加恒力；当施加恒力F后，受力情况如后，受力情况如图乙，图乙，图图4211使物体下滑的力为：使物体下滑的力为：F2mgsinF

18、sin，物体所，物体所受最大静摩擦力为：受最大静摩擦力为：fmax(mgcosFcos)mgsinFsin，即，即F2fmax，两者相等，物体，两者相等，物体仍 处 于 静 止 状 态 仍 处 于 静 止 状 态 A 正 确 ，正 确 ， B 错 误 ； 由 于错 误 ； 由 于fmaxfmax，故，故C错误；物体始终静止，则受到的错误；物体始终静止，则受到的合力始终为零，合力始终为零，D错误错误【答案】【答案】A变式训练变式训练2放在水平地面上的物块，受到一个与放在水平地面上的物块，受到一个与水平面方向成水平面方向成角斜向下的力角斜向下的力F的作用，物块在水的作用，物块在水平地面上做匀速直线运动，如图平地面上做匀速直线运动，如图4212所示，所示，如果保持力如果保持力F的大小不变，而使力的大小不变，而使力F与水平方向的与水平方向的夹角夹角减小，那么地面受到的压力减小，那么地面受到的压力N和物块受到的和物块受到的摩