河北省遷安一中高中物理 力 物體的平衡課件 新人教版必修1

第一章 約約 6 課課 時(shí)時(shí)力 物體的平衡考點(diǎn)分析1 1、每年必考：三種常見的力，物體的受力分析，共點(diǎn)力的平衡條件等。2、考查重點(diǎn)：摩擦力，受力分析，整體法和隔離法等。3、綜合考查的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律，動(dòng)量，功和能，電磁學(xué)等。 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)力的概念力的概念力的作用效果力的作用性質(zhì)力的描述力的描述力的分類力的運(yùn)算 能認(rèn)為天花板通過電線將力傳遞給懸掛的電燈嗎？結(jié)論：力是不可以傳遞的。力是不可以傳遞的。力的討論11 1、月球上所受的重力也是地球吸、月球上所受的重力也是地球吸引而產(chǎn)生的嗎？引而產(chǎn)生的嗎？2 2、重力與萬有引力是、重力與萬有引力是一回事嗎？一回事嗎？3、豎直向下就是指向、豎直向下就是指向地心嗎？地心嗎？4、重力大小與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)嗎？、重力大小與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)嗎？5、重心一定在幾何中心嗎？、重心一定在幾何中心嗎？ 一定在物體上嗎？一定在物體上嗎？0F萬萬F心心G重力的討論2 如何判斷彈力的存在？如何判斷彈力的存在？結(jié)論：假設(shè)法假設(shè)法 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平 衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析。衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析。彈力的討論彈力的討論3 3練習(xí)畫出下列各圖中物體所受彈力的方向：畫出下列各圖中物體所受彈力的方向：（1）（2）（3）（4）000010203（5）彈力的方向與物體的形變方向相反與物體的形變方向相反1 1、繩的彈力沿繩收縮的方向、繩的彈力沿繩收縮的方向2 2、彈簧的彈力與收縮或拉伸的方向相反、彈簧的彈力與收縮或拉伸的方向相反3 3、點(diǎn)與面或面與面接觸的彈力垂直于接觸面、點(diǎn)與面或面與面接觸的彈力垂直于接觸面（曲面則垂直于切面，故必過（曲面則垂直于切面，故必過圓心圓心）例題例題 如圖所示，小車上固定著一根完成如圖所示，小車上固定著一根完成a a角角的曲桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為的曲桿，桿的另一端固定一個(gè)質(zhì)量為m m的的球，試分析下列情況下桿對(duì)小球的彈力球，試分析下列情況下桿對(duì)小球的彈力的大小和方向：的大小和方向：（1 1）小車靜止；）小車靜止；（2 2）小車勻速直線運(yùn)動(dòng)；）小車勻速直線運(yùn)動(dòng)；（3 3）小車以加速度）小車以加速度a a水平向右運(yùn)動(dòng)。水平向右運(yùn)動(dòng)。GFmaFGFGmaa a =g tg彈力的大小1 1、彈簧的彈力：遵循胡克定律、彈簧的彈力：遵循胡克定律F=kxF=kxoF / NX / m2 2、其他：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利、其他：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件用平衡條件F F合合=0=0或牛頓運(yùn)動(dòng)定律或牛頓運(yùn)動(dòng)定律F F合合=ma=ma分析求解分析求解。 練習(xí)1關(guān)于力的敘述正確的有（關(guān)于力的敘述正確的有（ ）A、只有相互接觸的物體間才有力的、只有相互接觸的物體間才有力的作用作用B、物體受到力的作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一、物體受到力的作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定改變定改變C、施力物體也一定受力的作用、施力物體也一定受力的作用D、豎直向上拋出的物體是因?yàn)槭艿健⒇Q直向上拋出的物體是因?yàn)槭艿揭粋€(gè)豎直向上的升力的作用。一個(gè)豎直向上的升力的作用。C 光滑輕桿的支架放置在光滑的水平面光滑輕桿的支架放置在光滑的水平面上，夾角為上，夾角為 ，分別套有兩輕環(huán)（以繩子，分別套有兩輕環(huán)（以繩子相連），當(dāng)以外力相連），當(dāng)以外力F如圖所示拉其中一輕如圖所示拉其中一輕環(huán)，結(jié)果將使兩輕環(huán)均處于平衡狀態(tài)，環(huán)，結(jié)果將使兩輕環(huán)均處于平衡狀態(tài)，試求繩的拉力大小。試求繩的拉力大小。OFOFFNFT練習(xí)練習(xí)2 2 如圖甲所示，大彈簧內(nèi)套小彈簧，如圖甲所示，大彈簧內(nèi)套小彈簧，大的比小的長大的比小的長0.2m，底端一齊固定在地，底端一齊固定在地面上，另一端自由豎直向上升，當(dāng)壓縮面上，另一端自由豎直向上升，當(dāng)壓縮此組合時(shí)，測得彈力與壓縮距離的關(guān)系此組合時(shí)，測得彈力與壓縮距離的關(guān)系如圖乙所示，試求兩根彈簧的勁度系數(shù)如圖乙所示，試求兩根彈簧的勁度系數(shù)k1和和k2。0.2m甲甲00.1 0.20.312345F / NX / m乙乙練習(xí)練習(xí)3 31、接觸面粗糙、接觸面粗糙2、相互接觸且擠壓（有彈力）、相互接觸且擠壓（有彈力）3、發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)、發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)討論4：如何判斷摩擦力的大小和方向？如何判斷摩擦力的大小和方向？摩擦力的產(chǎn)生摩擦力的產(chǎn)生 試分析下列情況下試分析下列情況下A,BA,B兩物體所兩物體所受摩擦力的大小和方向：受摩擦力的大小和方向：（1 1）一起靜止；）一起靜止；（2 2）一起向右勻速直線運(yùn)動(dòng)；）一起向右勻速直線運(yùn)動(dòng)；（3 3）一起以加速度）一起以加速度a a水平向右運(yùn)動(dòng)。水平向右運(yùn)動(dòng)。FNGB隔離隔離BFFNGF整體整體A+BFFNGB隔離隔離BFF=mBaF=0例題BAFC地面地面摩擦力的方向摩擦力的方向：摩擦力的大?。耗Σ亮Φ拇笮。?與與相對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。勢(shì)的方向相反。 1、滑動(dòng)摩擦力：、滑動(dòng)摩擦力： F= FN2、靜摩擦力：、靜摩擦力：0 F Fmax 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律 （1 1）假設(shè)法假設(shè)法根據(jù)靜摩擦力與物根據(jù)靜摩擦力與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反進(jìn)行判斷。體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反進(jìn)行判斷。 （2 2）根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平）根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律（衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律（ F F合合=ma =ma 或或F F作作 = - F= - F反反 ) )分析。分析。靜摩擦力的判定靜摩擦力的判定：（2）一個(gè)一個(gè)摩擦力（包括動(dòng)和靜）可以做摩擦力（包括動(dòng)和靜）可以做正正功，也可以做功，也可以做負(fù)負(fù)功，還可以功，還可以不做不做功。功。2、摩擦力一定起阻礙作用嗎？一定、摩擦力一定起阻礙作用嗎？一定做負(fù)功嗎？做負(fù)功嗎？（1）作用效果作用效果可以是阻力，也可以是動(dòng)力?？梢允亲枇Γ部梢允莿?dòng)力。1、運(yùn)動(dòng)的物體只能受滑動(dòng)摩擦力嗎？、運(yùn)動(dòng)的物體只能受滑動(dòng)摩擦力嗎？作用對(duì)象：作用對(duì)象：運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力，靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力。力，靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力。：加深對(duì)摩擦力的理解討論討論5 51、一對(duì)、一對(duì)靜靜摩擦力對(duì)系統(tǒng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)不不做功：只發(fā)生做功：只發(fā)生能量的轉(zhuǎn)移，不發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化；方式能量的轉(zhuǎn)移，不發(fā)生能量的轉(zhuǎn)化；方式一正一負(fù)一正一負(fù)或或均為零均為零討論討論6 6一對(duì)摩擦力做功情況又如何呢？一對(duì)摩擦力做功情況又如何呢？2、一對(duì)、一對(duì)滑動(dòng)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)負(fù)功：能量功：能量既發(fā)生轉(zhuǎn)移，又發(fā)生轉(zhuǎn)化；方式既發(fā)生轉(zhuǎn)移，又發(fā)生轉(zhuǎn)化；方式一正一一正一負(fù)（且正功小于負(fù)功）負(fù)（且正功小于負(fù)功）或或一零一負(fù)一零一負(fù)或或均為負(fù)均為負(fù)拓展：拓展：一對(duì)作用力和反作用力做功情一對(duì)作用力和反作用力做功情況又如何？況又如何？1、 重力和彈力（支持力）一定相重力和彈力（支持力）一定相等嗎？等嗎？2、 彈力和摩擦力關(guān)系如何？彈力和摩擦力關(guān)系如何？討論討論7 7 方向：方向：互相垂直互相垂直產(chǎn)生：產(chǎn)生：有摩擦力必有彈力，有彈有摩擦力必有彈力，有彈 力不一定有摩擦力力不一定有摩擦力不一定不一定CB 下圖中的三個(gè)物體正在勻速直線向左下圖中的三個(gè)物體正在勻速直線向左運(yùn)動(dòng)，那么各接觸面的摩擦力大小和方運(yùn)動(dòng)，那么各接觸面的摩擦力大小和方向如何？向如何？ 練習(xí)練習(xí)1分析：分析：隔離隔離A、B、C整體整體ABCGAFBAGBFCBFAB18N18NFCBCBGCF地地CFBC10N10NFBCBCF地地 C CGA+B+CF地地C18N18N10N10NF地地 C C試判斷下述各圖中摩擦力的方向。試判斷下述各圖中摩擦力的方向。練習(xí)練習(xí)2（1） （2） （3） （4）F1F3 =0F2F1F2FBAFABFBCFCBFF（反思：反思：易存在多解易存在多解）物體受力分析一般步驟：一般步驟：1、確定研究對(duì)象、確定研究對(duì)象找出與研究對(duì)象相聯(lián)系的其他物體找出與研究對(duì)象相聯(lián)系的其他物體2、按順序進(jìn)行分析、按順序進(jìn)行分析GFNF 其他其他（如電磁力）（如電磁力）3、畫出受力示意圖，檢查多力或漏力、畫出受力示意圖，檢查多力或漏力方法提煉：方法提煉：整體法和隔離法整體法和隔離法物體受力分析注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：1、只分析研究對(duì)象所受的力、只分析研究對(duì)象所受的力2、只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力、只分析根據(jù)性質(zhì)命名的力3、合力和分力不能同時(shí)存在、合力和分力不能同時(shí)存在4、考慮周圍相關(guān)物體的同時(shí)注意考察、考慮周圍相關(guān)物體的同時(shí)注意考察研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。5、忽略不計(jì)的力：輕桿、輕繩、輕彈簧、忽略不計(jì)的力：輕桿、輕繩、輕彈簧、輕滑輪等的重力，一般不考慮空氣或水輕滑輪等的重力，一般不考慮空氣或水的阻力的阻力力的合成和分解力的合成和分解合力和分力的特點(diǎn)：合力和分力的特點(diǎn)： 獨(dú)立性、等效性獨(dú)立性、等效性討論：討論：合力與分力關(guān)合力與分力關(guān)系如何？合力一定系如何？合力一定大于分力嗎？大于分力嗎？結(jié)論：結(jié)論： 1、兩分力大小一定，夾角兩分力大小一定，夾角變小合力變大，夾角變大合力變小。變小合力變大，夾角變大合力變小。 2、合力可以大于分力，也可合力可以大于分力，也可以等于分力，還可以小于分力。以等于分力，還可以小于分力。|F2-F1|F合合 |F1+F2|結(jié)論：結(jié)論：合力大小一定，夾角變小合力大小一定，夾角變小分力變小，夾角變大分力變大。分力變小，夾角變大分力變大。 1 作圖法作圖法（平行四邊形定則）（平行四邊形定則）三角形法三角形法2 解析法解析法F=3 分解：按實(shí)際效果或正交分解分解：按實(shí)際效果或正交分解F1FF2F12+F22+2F1Fcos F1FF2180180- -力的運(yùn)算力的運(yùn)算直角相似正弦定理常見分解問題常見分解問題1、唯一解：、唯一解：F F合合F F1 1F F2 2F F合合F F1 1F F2 2F F合合F F2 2= =F F合合SINSINF F1 1F F合合F F2 2F F合合F F1 12、兩解：、兩解：F F合合F F合合SINSINF F2 2 F F合合F F1 1F F1 1F F合合F F1 1F F2 2F F1 1F F2 2反思：反思： 如何運(yùn)用平行四邊如何運(yùn)用平行四邊形和三角形法判斷力的形和三角形法判斷力的變化及最小值？變化及最小值？結(jié)論：結(jié)論： 圖解法的特點(diǎn)圖解法的特點(diǎn)三力平衡三力平衡一力恒定一力恒定一力方向定一力方向定一力變化一力變化合力合力對(duì)角線對(duì)角線鄰邊鄰邊分力分力鄰邊鄰邊分力分力共點(diǎn)力的平衡共點(diǎn)力的平衡條件：條件：F合合 = 0正交分解正交分解 Fx = 0Fy = 0F合合FxFy0 xy原則原則(1)按實(shí)際效果按實(shí)際效果(2)方便：盡量減少力的分解方便：盡量減少力的分解拓展：、物體平衡時(shí)，其中某個(gè)力必定與、物體平衡時(shí)，其中某個(gè)力必定與剩下的其他力的合力等大反向。剩下的其他力的合力等大反向。、物體受三個(gè)不平行外力作用而平、物體受三個(gè)不平行外力作用而平衡，則這三個(gè)力的作用線必在同一平衡，則這三個(gè)力的作用線必在同一平面內(nèi)且為共點(diǎn)力。（面內(nèi)且為共點(diǎn)力。（三力匯交原理三力匯交原理）難點(diǎn)辨析：難點(diǎn)辨析：加深對(duì)平衡狀態(tài)的理解加深對(duì)平衡狀態(tài)的理解、平衡狀態(tài)特征、平衡狀態(tài)特征：a=0勻速勻速V0靜止靜止V=0（始終）（始終）、平衡位置：、平衡位置：a=0 ，V=Vm（瞬時(shí)（瞬時(shí)a=0 ）、豎直上拋?zhàn)罡呶恢茫?、豎直上拋?zhàn)罡呶恢茫篴=g ，V=0（瞬時(shí)（瞬時(shí)V=0 ）辨析辨析1、一對(duì)作用力和反作用力：、一對(duì)作用力和反作用力：(1)相同：同相同：同 性質(zhì)，同大小，性質(zhì)，同大小， 同直線同直線, 同同“生死生死”。(2)不同：方向不同：方向相反，相反， 作用對(duì)象作用對(duì)象相互作用的相互作用的 兩個(gè)兩個(gè)物體物體(1)相同：同大小，同直線，相同：同大小，同直線， 同一同一物體。物體。2、一對(duì)平衡力、一對(duì)平衡力:（效果可抵消）（效果可抵消）(2)不同：方向不同：方向相反相反GGG GF FN NF FF FF FN N例例 題題1、如圖所示長為如圖所示長為5 5米的細(xì)繩的兩端分別米的細(xì)繩的兩端分別系于豎立在地面上相距為系于豎立在地面上相距為4 4米的兩桿的頂米的兩桿的頂端端A A、B.B.繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其下連著一個(gè)重為下連著一個(gè)重為12N12N的物體。平衡時(shí)，繩的物體。平衡時(shí)，繩中的張力中的張力T=_T=_AB例例 題題 2 2、如圖，、如圖，OAOA桿粗糙水平放置，桿粗糙水平放置，OBOB桿光桿光滑豎直向下滑豎直向下,P,P、Q Q兩環(huán)質(zhì)量均為兩環(huán)質(zhì)量均為m,m,用一用一不可伸長的輕繩相連處于平衡，當(dāng)不可伸長的輕繩相連處于平衡，當(dāng)P P環(huán)環(huán)向左移一小段仍處平衡時(shí)，向左移一小段仍處平衡時(shí)，AOAO桿對(duì)桿對(duì)P P環(huán)環(huán)的支持力的支持力F FN N和細(xì)繩上的拉力和細(xì)繩上的拉力F FT T的變化情的變化情況如何？況如何？ OABPQF FN NF FT T特殊問題特殊問題1、臨界狀態(tài)：、臨界狀態(tài)：2、實(shí)例：、實(shí)例： 找出問題中的關(guān)鍵詞，挖掘找出問題中的關(guān)鍵詞，挖掘隱含條件，巧用極限分析法隱含條件，巧用極限分析法斜面的臨界條件斜面的臨界條件= tg 的靈活運(yùn)用的靈活運(yùn)用（1）靜止或勻速）靜止或勻速（2）加速度沿斜面向上）加速度沿斜面向上（3）加速度沿斜面向下）加速度沿斜面向下= tg tgtg綜合練習(xí)綜合練習(xí)1、如圖，人坐在小車上，用力拉動(dòng)繩子，、如圖，人坐在小車上，用力拉動(dòng)繩子，使人與車相對(duì)靜止，共同向右運(yùn)動(dòng)，繩與使人與車相對(duì)靜止，共同向右運(yùn)動(dòng)，繩與滑輪質(zhì)量不計(jì)，不計(jì)滑輪摩擦與地面摩擦，滑輪質(zhì)量不計(jì)，不計(jì)滑輪摩擦與地面摩擦，人的質(zhì)量大于車的質(zhì)量，則人受到車的摩人的質(zhì)量大于車的質(zhì)量，則人受到車的摩擦力是（擦力是（ ）A、人受到車向右的靜摩擦力、人受到車向右的靜摩擦力B、人受到車向左的靜摩擦力、人受到車向左的靜摩擦力C、人與車間無摩擦、人與車間無摩擦D、無法確定、無法確定A綜合練習(xí)綜合練習(xí)2 2A A、B B、C C三個(gè)物體通過線繩、光滑的滑輪連接，處三個(gè)物體通過線繩、光滑的滑輪連接，處于靜止?fàn)顟B(tài)如圖，于靜止?fàn)顟B(tài)如圖，C C是一箱砂子，砂子和箱的重量都等是一箱砂子，砂子和箱的重量都等于于G G，動(dòng)滑輪的質(zhì)量不計(jì)。打開箱子下端開口，使砂子，動(dòng)滑輪的質(zhì)量不計(jì)。打開箱子下端開口，使砂子均勻流出，經(jīng)過時(shí)間均勻流出，經(jīng)過時(shí)間t t0 0流完，下圖中哪個(gè)圖線表示在流完，下圖中哪個(gè)圖線表示在這過程中，桌面對(duì)物體這過程中，桌面對(duì)物體B B的摩擦力的摩擦力F F隨時(shí)間的變化關(guān)系隨時(shí)間的變化關(guān)系（ ）ABCCtG0t t0 0F FG/2tGD0t t0 0FGt2GB0t t0 0Ft2GA0t t0 0FB綜合練習(xí)綜合練習(xí)3 3如圖所示，兩繩等長如圖所示，兩繩等長L L，A A球固定，平衡球固定，平衡時(shí)時(shí)B B球向右擺，與球向右擺，與A A相距為相距為r r，試求，試求OBOB繩拉力繩拉力F F1 1的大小和庫侖力的大小和庫侖力F F2 2的大小之比的大小之比。+ + +A AB BF F2 2G GF F1 1(L:r)(L:r)綜合練習(xí)綜合練習(xí)4 4如圖所示，有傾角如圖所示，有傾角=30的粗糙斜面上的粗糙斜面上放一物體，重力為放一物體，重力為G G，現(xiàn)用與斜面底邊平行的，現(xiàn)用與斜面底邊平行的力力F=G/2F=G/2推物體，物體恰能沿斜面斜向下作勻推物體，物體恰能沿斜面斜向下作勻速直線運(yùn)動(dòng)，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因素速直線運(yùn)動(dòng)，求物體與斜面間的動(dòng)摩擦因素。F FF FF FGsinGsin反思：反思：注意摩擦力的方向，學(xué)會(huì)圖形轉(zhuǎn)換注意摩擦力的方向，學(xué)會(huì)圖形轉(zhuǎn)換=6/3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 一個(gè)木塊靜止在一個(gè)固定斜面上，若一個(gè)木塊靜止在一個(gè)固定斜面上，若給你一個(gè)彈簧秤和一條細(xì)繩，你能測出給你一個(gè)彈簧秤和一條細(xì)繩，你能測出木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因素木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因素嗎？試寫嗎？試寫出你測量的方法，所必須記錄的數(shù)據(jù)及出你測量的方法，所必須記錄的數(shù)據(jù)及的最后表達(dá)式。的最后表達(dá)式。=F上上+F下下4G2- - (F上上- -F下下)2