教学课件：共点力作用下物体的平衡11省名师优质课赛课获奖课件市赛课百校联赛优质课一等奖课件

第1课时共点力作用下物体平衡考点自清1.共点力平衡共点力力作用点在物体上或力

交于一点几个力叫做共点力.能简化成质点物体受到力能够视为共点力平衡状态物体处于状态或状态,叫做平衡状态.(该状态下物体加速度为零)平衡条件物体受到为零,即F合=或同一点延长线静止匀速直线运动合外力01/451.整体法：指对物理问题中整个系统进行分析、研究方法。在力学中，就是把几个物体视为一个整体，作为研究对象，受力分析时，只分析这一整体对象之外物体对整体作用力（外力），不考虑整体内部之间相互作用力（内力）。2.隔离法：隔离法是指对物理问题中单个物体进行分析、研究方法。在力学中，就是把要分析物体从相关物体体系中隔离出来，作为研究对象，只分析该研究对象以外物体对该对象作用力，不考虑研究对象对其它物体作用力。处理连结体问题方法-----整体法和隔离法2/45在“连接体运动”问题中，比较常见连接方式有：①用细绳将两个物体连接，物体间相互作用是经过细绳“张力”表达。②两个物体经过相互接触挤压连接在一起，它们间相互作用力是“弹力”、“摩擦力”连接在一起。记住以下四句话1.隔离法是处理连接体问题基本方法2.已知内力或要求内力时，必用隔离法3.求外力、分析外力或与内力无关时，用整体法较简单4.通常情况下，用整体法与隔离法相结合较为简单3/451.优先考虑整体法例1.如图所表示，放置在水平地面上斜面M上有一质量为m物体，若m在沿斜面F作用下向上匀速运动，M仍保持静止，已知M倾角为θ。求地面对M支持力和摩擦力。解：整体受力分析建立直角坐标系如图由平衡条件可得：Fcosθ-Ff=0Fsinθ+FN-(M+m)g=0∴Ff=Fcosθ

FN=(M+m)g-Fsinθ4/45同类题练习１．求以下情况下粗糙水平面对Ｍ支持力和摩擦力m匀速下滑M、m均静止M、m均静止，弹簧被伸长m加速下滑，M静止FN=(M+m)gFf=0FN=(M+m)gFf=FFN=(M+m)gFf=F弹FN=(M+m)g-masinθFf=macosθ5/45A、有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右B、有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左C、有摩擦力作用,但摩擦力方向不能确定D、没有摩擦力作用2.在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它两个粗糙斜面上分别放着质量为m1和m2两个木块b和c,如图所表示,已知m1>m2,三木块均处于静止状态,则粗糙地面对三角形木块（）Ｄ6/454.如图所表示，倾角为θ三角滑块及其斜面上物块静止在粗糙水平地面上．现用力F垂直作用在物块上，物块及滑块均未被推进，则滑块受到地面静摩擦力大小为

（）A．0B．FcosθC．Fsinθ

D．Ftanθ

C7/454.如图所表示，倾角为θ三角滑块及其斜面上物块静止在粗糙水平地面上．现用力F垂直作用在物块上，物块及滑块均未被推进，则滑块受到地面静摩擦力大小为

（）A．0B．FcosθC．Fsinθ

D．Ftanθ

C8/459/4510/4511/4512/4513/4514/4515/45?泰安一模）如图，一质量为M直角劈B放在水平面上，在劈斜面上放一质量为m物体A，用一沿斜面向上力F作用于A上，使其沿斜面匀速上滑，在A上滑过程中直角劈B相对地面一直静止．以f和N分别表示地面对劈摩擦力及支持力，则以下正确是（）

A．f=0，N=Mg+mg

B．f向左，N＜Mg+mg

C．f向右，N＜Mg+mg

D．f向左，N=Mg+mg16/45.如图所表示，位于水平桌面上物块P，由跨过定滑轮轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q两段绳都是水平。已知Q与P之间以及P与桌面之间动摩擦因数都是μ，两物块质量都是m，滑轮质量、滑轮轴上摩擦都不计，若用一水平向右力F拉P使它做匀速运动，则F大小为（）A.4μmgB.3μmg

C.2μmgD.μmg解析：选整体为研究对象，有F=2T+2μmg,选Q为研究对象，有T=μmg，所以有F=4μmg。所以选项A正确。FQPA17/45如图所表示,在倾角为θ斜面上,质量均为m物体A、B叠放在一起,轻绳经过定滑轮分别与A、B连接（绳与斜面平行）,A与B、B与斜面间动摩擦因数均为μ,轻绳与滑轮间摩擦不计,若要用沿斜面向下力F将物体B匀速拉出,则作用力F大小为

A.2mgsinθB.2mgsinθC.2μmgcosθD.4μmgcosθ18/45D19/45

9.以下列图所表示，在两块相同竖直木板之间，有质量均为m四块相同砖，用两个大小均为F水平力压木板，使砖静止不动，则：(1)第1块砖和第4块砖受到木板摩擦力各为多大?(2)第2块砖和第3块砖之间相互作用摩擦力为多大?(3)第3块砖受到第4块砖摩擦力为多大?解:(1)以四块砖为对象得：f=2mg方向向上(2)以1、2块砖为对象得：f1=0(3)以第四块砖为对象得：f4=mg方向向上20/458.如图所表示，三个物体均静止，F=2N（方向水平），则A与B之间，B与C之间，C与地面之间摩擦力分别为（）A.0、0、0B.0、1N、1NC.0、2N、2ND.2N、2N、2NABCFc21/4510.质量均为ma、b两木块叠放在水平面上，如图所表示，a受到斜向上与水平面成θ角力F作用，b受到斜向下与水平面成θ角等大力F作用，两力在同一竖直平面内，此时两木块保持静止，则()A.b对a支持力一定等于mgB.水平面对b支持力可能大于2mgC.a、b之间一定存在静摩擦力D.b与水平面之间可能存在静摩擦力C22/4519.在图中有相同两球放在固定斜面上，并用一竖直挡板MN挡住，两球质量均为m，斜面倾角为α，全部摩擦均不计（）BCD先用整体法分析挡板对B球弹力大小。弹力方向一直不变，两球对斜面压力伴随夹角α改变而改变。再用隔离体法对A进行受力分析，伴随夹角改变，B对A力以及A对斜面力都在改变，不过这两个力夹角一直是九十度23/45

2、极值问题：平衡物体极值，普通指在力改变过程中最大值和最小值问题。处理这类问题方法惯用解析法，即依据物体平衡条件列出方程，在解方程时，采取数学知识求极值或者依据物理临界条件求极值。另外，图解法也是惯用一个方法，即依据物体平衡条件作出力矢量图，画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析，确定最大值或最小值。题型2平衡物体临界状态与极值问题1、临界问题：当某物理量改变时，会引发其它几个物理量改变，从而使物体所处平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”，在问题描述中惯用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。处理这类问题基本方法是假设推理法，即先假设某种情况成立，然后再依据平衡条件及相关知识进行论证、求解。24/45例1.如图所表示，一根轻绳上端固定在O点，下端拴一个重为G钢球A，球处于静止状态．现对球施加一个方向向右外力F，使球迟缓偏移，在移动中每一刻，都能够认为球处于平衡状态，假如外力F方向一直水平，最大值为2G，试求：（1）轻绳张力T大小取值范围；（2）在乙图中画出轻绳张力与cosθ关系图象．T乙Ocos

O甲FF解：（1）当水平拉力F=0时轻绳处于竖直位置，绳子张力最小

当水平拉力F=2G时，绳子张力最大.所以轻绳张力范围是（2）25/45．如图，在含有水平转轴O圆柱体A点放一重物P，圆柱体迟缓地匀速转动，P随圆柱体从A转至A’过程中与圆柱体一直保持相对静止，则P受到摩擦力Ff大小改变情况，以下各图中正确是（）OAA′PFfFfFfFfttttABCDA26/45

“极限法”求解临界问题【例证3】物体A质量为2kg，两根轻细绳b和c一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A上，在物体A上另施加一个方向与水平线成θ角拉力F，相关几何关系如图所表示，θ=60°.若要使两绳都能伸直，求拉力F大小范围.(g取10m/s2)【解题指南】解答本题时应注意要使两绳都能伸直，必须确保两绳拉力都大于或等于零，进而依据平衡条件，正交分解求出F极值.27/45【解答】c绳刚好伸直时，拉力F最小，物体A受力如图所表示：解法一：采取极限法：F较小时,Fc=0，F较大时，拉力Fb=0。列方程求解由平衡条件得：Fminsinθ+Fbsinθ-mg=0Fmincosθ-Fbcosθ=0解得：28/45b绳刚好伸直时，拉力F最大，物体A受力如图所表示：由平衡条件得：Fmaxsinθ-mg=0解得：故拉力F大小范围是答案：

29/457.如图12所表示,由两根短杆组成一个自锁定起重吊钩,将它放入被吊空罐内,使其张开一定夹角压紧在罐壁上,当钢绳匀速向上提起时,两杆对罐壁越压越紧,若摩擦力足够大,就能将重物提升起来,罐越重,

短杆提供压力越大,称为“自锁定装置”.若罐质量为m,短杆与竖直方向夹角为θ=60°,求吊起该重物时,短杆对罐壁压力(短杆质量不计).图1230/45解析对O点受力分析如右图所表示,两根短杆弹力F(沿杆)协力与绳子拉力FT(FT=mg)等大反向,故2Fcosθ=mg ①对短杆对罐壁作用力F进行效果分解如右图所表示短杆对罐壁压力F1=Fsinθ ②由①②两式得:答案返回31/4532/4533/45题型2临界与极值问题【例2】如图3所表示,一球A夹在竖直墙与三角劈B斜面之间,三角劈重力为

G,劈底部与水平地面间动摩擦因数为μ,劈斜面与竖直墙面是光滑.

问:欲使三角劈静止不动,球重力不能超出多大?(设劈最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

解析由三角形劈与地面之间最大静摩擦力,可以求出三角形劈所能承受最大压力,由此可求出球最大重力.图334/45球A与三角形劈B受力情况以下列图甲、乙所表示,球A

在竖直方向平衡方程为:GA=FNsin45°①三角形劈平衡方程为:Ffm=FN′sin45° ②FNB=G+FN′cos45° ③另有Ffm=FNB ④由②、③、④式可得:FN′=35/45而FN=FN′,代入①式可得:答案球重力不超出

处理平衡物理中临界问题和极值问题,首先仍要正确受力分析,搞清临界条件而且要利用好临界条件,列出平衡方程,对于分析极值问题,要善于选择物理方法和数学方法,做到数理巧妙结合.对于不能确定临界状态,我们采取基本思维方法是假设推理法,即先假设为某状态,然后再依据平衡条件及相关知识列方程求解.规律总结36/45变式练习2木箱重为G,与地面间动摩擦因数为μ,用斜向上力F拉木箱,使之沿水平地面匀速前进,如图4所表示.问角α为何值时拉力F最小?这个最小值为多大?图4解析对木箱受力分析如右图所表示,物体做匀速运动,有Fsinα+FN=G ①Fcosα=Ff ②Ff=μ