高一物理第二章 力 物體的平衡 第Ⅱ單元 物體受力分析 共點(diǎn)力作用下物體的平衡課件

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1、第二章第二章 力力 物體的平衡物體的平衡 第第單元單元 物體受力分析物體受力分析 共共點(diǎn)力作用下物體的平衡點(diǎn)力作用下物體的平衡 一、物體受力分析一、物體受力分析受力分析的具體步驟是：受力分析的具體步驟是：1.根據(jù)題意選取研究對(duì)象根據(jù)題意選取研究對(duì)象.2.從周?chē)奈矬w中隔離出被研究的對(duì)象從周?chē)奈矬w中隔離出被研究的對(duì)象.為防止漏掉某個(gè)為防止漏掉某個(gè)力，要養(yǎng)成按一般步驟分析受力的好習(xí)慣力，要養(yǎng)成按一般步驟分析受力的好習(xí)慣 3.每分析一個(gè)力，都要想一想它的施力物體是誰(shuí)，這樣每分析一個(gè)力，都要想一想它的施力物體是誰(shuí)，這樣可以避免分析出某些不存在的力可以避免分析出某些不存在的力. 4.認(rèn)真畫(huà)受力圖認(rèn)真畫(huà)

2、受力圖 5.對(duì)物體受力分析時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（對(duì)物體受力分析時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）不要把研）不要把研究對(duì)象所受的力與它對(duì)其他物體的作用力相混淆，也不究對(duì)象所受的力與它對(duì)其他物體的作用力相混淆，也不要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過(guò)要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過(guò)“力的傳遞力的傳遞”作用在研究對(duì)象上作用在研究對(duì)象上. （2）對(duì)于與研究對(duì)象的接觸處是否有彈力或摩擦力及）對(duì)于與研究對(duì)象的接觸處是否有彈力或摩擦力及它們的方向如何它們的方向如何 （3）分析的是物體受到哪些）分析的是物體受到哪些“性質(zhì)力性質(zhì)力”（按性質(zhì)分類(lèi)（按性質(zhì)分類(lèi)的力）的力）.不要把不要把“效果力效果力”與與“性質(zhì)力性質(zhì)力

3、”混淆重復(fù)分析，混淆重復(fù)分析，也不能將合力和分力重復(fù)地列為物體所受的力也不能將合力和分力重復(fù)地列為物體所受的力. 二、力的合成與分解二、力的合成與分解 1.幾個(gè)力同時(shí)作用的共同效果與某一個(gè)力單獨(dú)幾個(gè)力同時(shí)作用的共同效果與某一個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這一個(gè)力稱(chēng)為那幾個(gè)力的合作用的效果相同，這一個(gè)力稱(chēng)為那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力稱(chēng)為這一個(gè)力的分力力，那幾個(gè)力稱(chēng)為這一個(gè)力的分力.合力與分合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系力的關(guān)系是等效替代關(guān)系. 2.力的合成與分解都遵循平行四邊形定則力的合成與分解都遵循平行四邊形定則 例如，二力（例如，二力（F1、F2）的夾角為）的夾角為,求合力求合力F的大小的大小討論：

4、討論：（1）當(dāng)）當(dāng)=0時(shí)，時(shí)，F(xiàn)max=F1+F2；（2）當(dāng)）當(dāng)=180時(shí)，時(shí)，F(xiàn)min=|F1-F2|；（3）當(dāng)）當(dāng)=90時(shí)，時(shí)，F(xiàn)= ；（4）當(dāng)）當(dāng)F1=F2，且，且=120時(shí)，時(shí)，F(xiàn)=F1=F22221FF3.把一個(gè)已知力分解為兩個(gè)互成角度的分力，如果把一個(gè)已知力分解為兩個(gè)互成角度的分力，如果沒(méi)有條件限制，可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)分力沒(méi)有條件限制，可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)分力.在實(shí)際問(wèn)在實(shí)際問(wèn)題中，要根據(jù)力產(chǎn)生的實(shí)際作用效果或處理問(wèn)題題中，要根據(jù)力產(chǎn)生的實(shí)際作用效果或處理問(wèn)題的方便來(lái)決定如何分解的方便來(lái)決定如何分解.4.力的正交分解：在物體受多個(gè)力作用時(shí)，常把各力的正交分解：在物體受多個(gè)力作用時(shí)，常把各

5、力都分解在兩個(gè)互相垂直的方向（通常把這兩個(gè)力都分解在兩個(gè)互相垂直的方向（通常把這兩個(gè)方向分別稱(chēng)為方向分別稱(chēng)為x軸和軸和y軸，但這并不一定對(duì)應(yīng)為水軸，但這并不一定對(duì)應(yīng)為水平和豎直方向），然后分別求每個(gè)方向上的力的平和豎直方向），然后分別求每個(gè)方向上的力的代數(shù)和代數(shù)和.這樣可把復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為互相垂直這樣可把復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為互相垂直方向上的簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算方向上的簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算.正交分解法是一個(gè)重要正交分解法是一個(gè)重要的方法，它不僅適用于靜力學(xué)，也廣泛適用于動(dòng)的方法，它不僅適用于靜力學(xué)，也廣泛適用于動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)學(xué)等問(wèn)題力學(xué)、動(dòng)量、運(yùn)動(dòng)學(xué)等問(wèn)題. 三、共點(diǎn)力作用下物體的平衡三、共點(diǎn)力作用

6、下物體的平衡1.平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，平衡狀態(tài)：物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，叫做平衡狀態(tài)叫做平衡狀態(tài).物體處于平衡狀態(tài)的特征是加速度物體處于平衡狀態(tài)的特征是加速度為零，而不是速度為零為零，而不是速度為零.2.平衡條件：物體所受的合外力為零，即平衡條件：物體所受的合外力為零，即F合合=0.平衡條件常用的表達(dá)形式：平衡條件常用的表達(dá)形式：（1）在正交分解法中）在正交分解法中（2）物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，）物體在多個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中某一個(gè)力跟其余力的合力是一對(duì)平衡力其中某一個(gè)力跟其余力的合力是一對(duì)平衡力.（3）二力平衡時(shí)，二力等值、反向、共線；三

7、力）二力平衡時(shí)，二力等值、反向、共線；三力(非平行非平行)平衡時(shí)，三力共面共點(diǎn)平衡時(shí)，三力共面共點(diǎn). 00yxFF 3.整體法和隔離法整體法和隔離法.當(dāng)物體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，整體當(dāng)物體系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，整體的合外力為零，每一個(gè)物體的合外力也為零的合外力為零，每一個(gè)物體的合外力也為零.根據(jù)不同根據(jù)不同的具體問(wèn)題，可選取不同的研究對(duì)象的具體問(wèn)題，可選取不同的研究對(duì)象.當(dāng)不涉及物體系當(dāng)不涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可優(yōu)先選用整體法；統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可優(yōu)先選用整體法；當(dāng)涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可選當(dāng)涉及物體系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力時(shí)，可選取某一物體用隔

8、離法進(jìn)行研究取某一物體用隔離法進(jìn)行研究 考點(diǎn)一考點(diǎn)一 力與分力的關(guān)系力與分力的關(guān)系 合力與分力是等效替代關(guān)系，合力的大小可能比合力與分力是等效替代關(guān)系，合力的大小可能比任一個(gè)分力都大，也可能比任一分力都小，也有可能任一個(gè)分力都大，也可能比任一分力都小，也有可能等于其中一個(gè)分力的大小甚至兩個(gè)分力的大小等于其中一個(gè)分力的大小甚至兩個(gè)分力的大小 考點(diǎn)二考點(diǎn)二 力的分解的幾種情況力的分解的幾種情況（1）已知合力和兩個(gè)分力的方向求兩個(gè)分力的大）已知合力和兩個(gè)分力的方向求兩個(gè)分力的大小，有唯一解小，有唯一解.（2）已知合力和一個(gè)分力（大小、方向）求另一）已知合力和一個(gè)分力（大小、方向）求另一個(gè)分力（大小、

9、方向），有唯一解個(gè)分力（大小、方向），有唯一解.（3）已知合力和兩分力的大小求兩分力的方向：）已知合力和兩分力的大小求兩分力的方向：FF1+F2,無(wú)解；無(wú)解；F=F1+F2，有唯一解，有唯一解，F(xiàn)1和和F2跟跟F同向；同向；F=F1-F2，有唯一解，有唯一解，F(xiàn)1與與F同向，同向，F(xiàn)2與與F反向；反向；F1-F2FF1+F2,有無(wú)數(shù)組解（若限有無(wú)數(shù)組解（若限定在某一平面內(nèi)，有兩組解）定在某一平面內(nèi)，有兩組解）.（4）已知合力）已知合力F和和F1的大小、的大小、F2的方向（的方向（F2與合力與合力的夾角為的夾角為）；）；F1Fsin,無(wú)解；無(wú)解；F1=Fsin,有唯一解；有唯一解；FsinF1F

10、,有兩組解；有兩組解；F1F,有唯一解有唯一解. 考點(diǎn)三考點(diǎn)三 求解平衡問(wèn)題的常用方法求解平衡問(wèn)題的常用方法（1）對(duì)少于三力平衡問(wèn)題，既可從平衡的觀點(diǎn)求解，也）對(duì)少于三力平衡問(wèn)題，既可從平衡的觀點(diǎn)求解，也可從力的分解的觀點(diǎn)求解可從力的分解的觀點(diǎn)求解.兩種方法可視具體問(wèn)題靈活選兩種方法可視具體問(wèn)題靈活選用用.平衡法（即根據(jù)平衡條件建立方程的解法）是求解平平衡法（即根據(jù)平衡條件建立方程的解法）是求解平衡問(wèn)題的基本方法，對(duì)三個(gè)以上力的平衡問(wèn)題，通常用衡問(wèn)題的基本方法，對(duì)三個(gè)以上力的平衡問(wèn)題，通常用平衡法求解平衡法求解.（2）處理平衡問(wèn)題的常用方法有：）處理平衡問(wèn)題的常用方法有：平行四邊形定則平行四邊

11、形定則（或三角形法則）法，（或三角形法則）法，正交分解法，正交分解法，力的圖解法，力的圖解法，相似三角形法，相似三角形法，正弦定理（拉密定理）、余弦定理正弦定理（拉密定理）、余弦定理等數(shù)學(xué)解析法等數(shù)學(xué)解析法 考點(diǎn)四考點(diǎn)四 分析平衡問(wèn)題的基本思路分析平衡問(wèn)題的基本思路 平衡類(lèi)問(wèn)題不僅僅涉及力學(xué)內(nèi)容，在電磁學(xué)平衡類(lèi)問(wèn)題不僅僅涉及力學(xué)內(nèi)容，在電磁學(xué)中常涉及帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的中常涉及帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或復(fù)合場(chǎng)中的平衡平衡.對(duì)于不同類(lèi)型的平衡問(wèn)題，進(jìn)行正確的對(duì)于不同類(lèi)型的平衡問(wèn)題，進(jìn)行正確的受力分析，處理好各力間的空間關(guān)系，以及如受力分析，處理好各力間的空間關(guān)系，以及如何依據(jù)平衡條件建立

12、方程是復(fù)習(xí)中的難點(diǎn)何依據(jù)平衡條件建立方程是復(fù)習(xí)中的難點(diǎn).分分析平衡問(wèn)題的基本思路：析平衡問(wèn)題的基本思路：（1）明確平衡狀態(tài)（加速度為零）；）明確平衡狀態(tài)（加速度為零）；（2）巧選研究對(duì)象（整體法和隔離法）；）巧選研究對(duì)象（整體法和隔離法）；（3）作好受力分析（規(guī)范畫(huà)好受力圖）；）作好受力分析（規(guī)范畫(huà)好受力圖）；（4）建立平衡方程（靈活運(yùn)用平行四邊形定則、）建立平衡方程（靈活運(yùn)用平行四邊形定則、正交分解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法）；正交分解法、矢量三角形法及數(shù)學(xué)解析法）；（5）求解或作討論（解的結(jié)果及物理意義）求解或作討論（解的結(jié)果及物理意義）. 【例【例1】用三根輕繩將質(zhì)量為】用三根輕繩將質(zhì)

13、量為m的物塊懸掛在空中，如的物塊懸掛在空中，如圖所示圖所示.已知已知ac和和bc與豎直方向的夾角分別為與豎直方向的夾角分別為30和和60，則，則ac繩和繩和bc繩中的拉力分別為多少？繩中的拉力分別為多少？【例【例2】如圖所示，重物的質(zhì)量為】如圖所示，重物的質(zhì)量為m，輕細(xì)線，輕細(xì)線AO和和BO的的A、B端是固定的，平衡時(shí)端是固定的，平衡時(shí)AO是水平的，是水平的，BO與水平與水平面的夾角為，面的夾角為，AO的拉力和的拉力和BO的拉力的大小是多少？的拉力的大小是多少？【例【例3】放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水】放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力平推力F的作用，的作用，F(xiàn)的大小與

14、時(shí)間的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示的關(guān)系如圖所示.取取g=10m/s2.由此兩圖線可以由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)和物塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為多少？分別為多少？ 【例【例4】有一個(gè)直角支架】有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，水平放置，表面粗糙，表面粗糙，OB豎直向下，表面光滑，豎直向下，表面光滑，AO上套上套有小環(huán)有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示連，并在

15、某一位置平衡，如圖所示.現(xiàn)將現(xiàn)將P環(huán)向環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)桿對(duì)P環(huán)的支持力環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的拉力和細(xì)繩上的拉力T的變的變化情況是化情況是 （）A.N不變，不變，T變大變大 B.N不變，不變，T變小變小C.N變大，變大，T變大變大 D.N變大，變大，T變小變小【例【例5】如圖所示，質(zhì)量為】如圖所示，質(zhì)量為m的球放在傾角為的球放在傾角為的光滑斜的光滑斜面上，在斜面上有一光滑且不計(jì)厚度的木板擋住球，面上，在斜面上有一光滑且不計(jì)厚度的木板擋住球，使之處

16、于靜止?fàn)顟B(tài)使之處于靜止?fàn)顟B(tài).今使擋板與斜面的夾角今使擋板與斜面的夾角緩慢增大，緩慢增大，試分析在此過(guò)程中球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪缭嚪治鲈诖诉^(guò)程中球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲毫Υ笮∪绾巫兓巫兓? 【例【例6】如圖，船在寬】如圖，船在寬12m的河中央直線行駛，拉船的河中央直線行駛，拉船的繩到岸邊長(zhǎng)的繩到岸邊長(zhǎng)10m，兩根繩子的拉力大小均為，兩根繩子的拉力大小均為1000N，則繩子對(duì)船拉力的合力大小為多少？則繩子對(duì)船拉力的合力大小為多少？ 【例【例7】有一個(gè)直角支架】有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面水平放置，表面粗糙，粗糙，OB豎直向下，表面光滑，豎直向下，表面光滑，AO上套有小環(huán)上套有小

17、環(huán)P，OB上套有小環(huán)上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置質(zhì)量可忽略、不可伸展的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡（如圖）現(xiàn)將平衡（如圖）現(xiàn)將P環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)桿對(duì)P環(huán)的支持力環(huán)的支持力N和細(xì)繩上的和細(xì)繩上的拉力拉力T的變化情況是（的變化情況是（ ） AN不變，不變，T變大變大 BN不變，不變，T變小變小 CN變大，變大，T變大變大 DN變大，變大，T變小變小【例【例8】如

18、圖所示，輕繩】如圖所示，輕繩OA一端系在天花板上，一端系在天花板上，與豎直線夾角與豎直線夾角37，輕繩，輕繩OB水平，一端系在水平，一端系在墻上，墻上，O點(diǎn)處掛一重為點(diǎn)處掛一重為40N的物體的物體（1）求）求AO、BO的拉力各為多大？的拉力各為多大？（2）若）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均所能承受的最大拉力均為為100N，則所吊重物不能超過(guò)多大？，則所吊重物不能超過(guò)多大？【例【例9】如圖，光滑圓柱體半徑為】如圖，光滑圓柱體半徑為R，在圓心，在圓心O的正上方處的正上方處有一定滑輪，通過(guò)定滑輪用細(xì)繩拉一質(zhì)量為有一定滑輪，通過(guò)定滑輪用細(xì)繩拉一質(zhì)量為m的小球由的小球由A點(diǎn)（點(diǎn)（OA水平）沿圓柱

19、緩慢運(yùn)動(dòng)到水平）沿圓柱緩慢運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)。求：點(diǎn)。求：（1）此過(guò)程中，該球?qū)A柱體的壓力。）此過(guò)程中，該球?qū)A柱體的壓力。（2）分析此過(guò)程中，繩對(duì)球的拉力）分析此過(guò)程中，繩對(duì)球的拉力F如何變化如何變化 【例【例10】如圖所示，物體】如圖所示，物體m與天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為與天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 ，當(dāng)力，當(dāng)力F與水平方向間夾角為時(shí)，物件沿天花板勻與水平方向間夾角為時(shí)，物件沿天花板勻速運(yùn)動(dòng)，則力速運(yùn)動(dòng)，則力F的大小為多少？的大小為多少？ 【例【例11】質(zhì)量為】質(zhì)量為m=5kg的物體，置于傾角為的物體，置于傾角為37的固的固定斜面上，剛好勻速下滑現(xiàn)對(duì)物體施加一水平推力，定斜面上，剛好勻速下滑現(xiàn)對(duì)物體施加一水平推力，使物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，求水平推力的大小使物體沿斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，求水平推力的大小