高中物理动态平衡优秀课件

(1)合力F和两分力的方向(如图5甲)，利用平行四边形定那么，能作多少平行四边形？两分力有几组解？力的分解的讨论一答案1个1组导学探究(2)合力F和两个分力中的一个分力F2(如图乙)，可以得到几个另一分力F1？答案1个图5力分解成互成角度的两个分力，有解或无解，简单地说就是代表合力的对角线与特定的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形).假设可以构成平行四边形(或三角形)，说明合力可以分解成给定的分力，即有解；假设不能，那么无解.常见的有以下几种情况：知识深化例一个成人与一个小孩分别在河的两岸拉一条船，船沿河岸xx，成人的拉力为F1＝400N，方向如图7所示(未画出小孩的拉力方向)，要使船在河流中平行于河岸行驶.求小孩对船施加的最小力F2的大小和方向.图7答案200N方向垂直于河岸解析为使船在河流中平行于河岸行驶，必须使成人与小孩的合力平行于河岸方向，根据三角形定那么，将F2的起点与F1的“箭头〞相连，只要F1的起点与F2的“箭头〞的连线落在平行于河岸的方向上，F1、F2的合力F的方向就与河岸平行，如下图，当F2垂直于河岸时，F2最小，得F2min＝F1sin30°＝400×N＝200N.即小孩对船施加的最小力的大小为200N，方向垂直于河岸.二、正交分解法的应用例2、用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体，静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体，系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°，如下图．那么物体所受摩擦力()【思路点拨】(1)先由二力平衡分析弹簧弹力；(2)在斜面上物体受力很多，用正交分解法；(3)胡克定律的应用．【精讲精析】弹簧竖直悬挂时，如图甲所示，有F－mg＝0①

F＝kL②系统在斜面上静止时，如图乙所示，有沿斜面F′＋f－2mgsin30°＝0③F′＝kL④由①②③④可解得f＝0.【答案】A【方法总结】物体受多个力作用时，可选择正交分解法，先“分〞，再“合〞来处理．变式训练2一个物体A的重力为G，放在粗糙的水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为μ，如下图，拉力与水平方向的夹角为θ，为拉动此物体做匀速直线运动，求拉力F为多大？解析：首先分析物体A，A受到四个力作用，分别为：拉力F、重力G，支持力N，摩擦力f，如图：三、力的合成与力的分解与简单的平衡问题例、右图所示为一个悬挂物体的系统，其中AO、BO和CO三根细绳在O点打结，BO处于水平位置，角AOB=150度，所挂物体m的重量G=10N，那么三条细绳对结点O的拉力分别是多少？物体的动态平衡专题1.物体平衡问题分类及解题思路

(1)分类a．在重力场中的平衡(2)解题思路：ⅰ.分析物体的受力特点；ⅱ.根据物体所处的状态列平衡方程求解。2、受力分析；①重力是否有〔微观粒子；粒子做圆周运动〕②弹力看四周〔弹簧弹力的多解性〕；③分析摩擦力〔静摩擦力的判断和多解性，和滑动摩擦力Ff并不总等于μmg〕；④其他有没有。3、根据物体受到的合力为0应用矢量运算法〔如正交分解、解三角形法等〕求解，对三力平衡抓住任意两个力合力与第三个力等值反向。3.解平衡问题几种常见方法(1)力的合成、分解法：对于三力平衡，一般根据“任意两个力的合力与第三力等大反向〞的关系，借助三角函数、相似三角形等手段求解；或将某一个力分解到另外两个力的反方向上，得到这两个分力必与另外两个力等大、反向;对于多个力的平衡,利用先分解再合成的正交分解法。(2)力汇交原理：如果一个物体受三个不平行外力的作用而平衡，这三个力的作用线必在同一平面上，而且必有共点力。(3)正交分解法：将各力分解到x轴上和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件(FX合=0,FY合=0)多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡。值得注意的是，对x、y方向选择时，尽可能使落在x、y轴上的力多；被分解的力尽可能是力。(4)矢量三角形法：物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,那么这三个力的合力必为零,利用三角形法求得未知力.(5)对称法：利用物理学中存在的各种对称关系分析问题和处理问题的方法叫做对称法。在静力学中所研究对象有些具有对称性，模型的对称往往反映出物体或系统受力的对称性。解题中注意到这一点，会使解题过程简化。【模型概述】所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态．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〞动态平衡模型

解动态问题的关键是抓住不变量，依据不变的量来确定其他量的变化规律。例、国家大剧院外部呈椭球型。假设国家大剧院的屋顶为半球形，一保洁人员为执行保洁任务，必须在半球形屋顶上向上缓慢爬行〔如下图〕，他在向上爬的过程中，屋顶对他的摩擦力和支持力如何变化？θ【模型探究】问题一：三力平衡图解法适用于：研究对象受三个力作用且一个力大小和方向都不变;一个分力的方向不变,分析另一个分力方向变化时两个分力大小的变化情况.①明确要合成的两个变力，将其合成到大小和方向都不变的恒力的反方向上.②确定哪个力的方向是不变的.③确定哪个力大小，方向变化，根据方向变化的特征判断变化的范围.例1、如下图，将一个重物用两根等长的细绳OA、OB悬挂在半圆形的架子上，在保持重物位置不动的前提下，B点固定不动，悬点A由位置C向位置D移动，直至水平，在这个过程中，两绳的拉力如何变化？解析：根据力的作用效果，把F分解，其实质是合力的大小方向都不变，一个分力的方向不变，另一个分力的大小方向都在变化，由图中不难看出：OB绳子中的拉力不断增大，而OA绳中的拉力先减小后增大，当OA与OB垂直时，该力最小。问题二三角形相似法：动态平衡中有一种情况，合力不变两个分力的大小和方向均发生变化，一般情况下装置的结构所构成的几何三角形与力的矢量三角形总相似，在缓慢变化的过程中，几何三角形中各边长度的变化能映射出矢量三角形中对应的力的大小变化，即对应边成比例，故可进行边、力转化，列出比例式求解OARLBβαC例2.光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F由底端缓拉到顶端的过程中，试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力FN的变化情况

A、FN变大，F不变；B、FN变小，F变大；

C、FN不变，F变小；D、FN变大，F变小；解析：小球缓慢运动合力为零，由于重力G、半球的弹力FN、绳的拉力F的方向分别沿竖直方向、半径方向、绳收缩的方向，所以由G、FN、F组成的力的三角形与长度三角形△AOC相似，所以有：，FN=，F=拉动过程中，AC变小，OC与R不变，所以FN不变，F变小。1、如下图,小船用绳索拉向岸边,设船在水中运动时所受水的阻力不变,那么小船在匀速靠岸过程中,下面说法哪些是正确的()A.绳子的拉力F不断增大B.绳子的拉力F不变C.船所受的浮力不断减小D.船所受的浮力不断增大答案AC2．如下图，质量分别为mA和mB的物体A、B用细绳连接后跨过滑轮，A静止在倾角为45°的斜面上，B悬挂着。mA=2mB，不计滑轮摩擦，现将斜面倾角由45°增大到50°，系统保持静止。以下说法正确的选项是 〔〕A．绳子对A的拉力将增大B．物体A对斜面的压力将减小C．物体A受到的静摩擦力不变D．物体A受到的合力将增大AB45°B解见下页当倾角为30°时,A不受摩擦力,当倾角大于30°时，摩擦力沿斜面向上，且随着倾角的增加，静摩擦力增大，C错误，解：绳子对A的拉力大小等于B的重力，A错；A对斜面的压力FN＝mAgcosθ,θ变大，FN变小，B正确；A静止所受合力为零，因而D错误；此题正确选项是B。AB45°-----解决临界问题的方法动态平衡临界问题指的是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另一物理过程的转折状态，也可理解为“恰好出现〞或“恰好不出现〞某种现象的状态。临界问题分析方法：要恰当地选取某个物理量作为自变量，以这个物理量的变化为线索，考察它不断变大和不断变小时物理状态或物理过程的变化情况，然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。-----解决临界问题的方法动态平衡【例1】用轻质细绳联结的A和B两个物体，沿着倾角为α的斜面匀速下滑．问A和B之间的细绳上有弹力吗？------解决临界问题的方法动态平衡

分析:弹力产生于发生形变的物体上，今细绳有无形变无法确定，所以设弹力T存在，结合物体的运动情况来分析,隔离A和B，分析受力，如下图，将诸力正交分解，分别写出方程，讨论。解答:以