高三復(fù)習(xí)物理課件：共點(diǎn)力作用下物體的平衡

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 第4講共點(diǎn)力作用下物體的平衡 力物體的平衡 第一章 3 一 共點(diǎn)力作用點(diǎn)相同或力的作用線 或力的作用線的延長(zhǎng)線 相交于同一點(diǎn)的力 二 共點(diǎn)力作用下物體的平衡1 平衡狀態(tài)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)叫平衡狀態(tài) 4 以下情況中 物體處于平衡狀態(tài)的是 A 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體B 做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)C 水平彈簧振子經(jīng)過彈簧自由長(zhǎng)度位置時(shí)D 單擺擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí) 思考1 C 5 處于平衡狀態(tài)的特征是 加速度為零 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度 做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí) 雖然速度為零 但仍然具有重力加速度 不是靜止?fàn)顟B(tài) 水平彈簧振子經(jīng)過彈簧自由長(zhǎng)度位置時(shí) 彈力為零 加速度為零 單擺擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)具有向心加速度 所以 上述各選項(xiàng)中只有C正確 A B D均是錯(cuò)誤的 6 2 共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件作用在物體上的合外力F 0 3 平衡條件的推論 1 二力平衡 物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài) 則這兩個(gè)力必定大小相等 方向相反 為一對(duì)平衡力 等大 反向 共線 同體 7 2 三力平衡 如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài) 其中任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等 方向相反 平行移動(dòng)三個(gè)力的圖示時(shí) 三個(gè)力首尾相接構(gòu)成封閉三角形 三力交匯原理 如果物體在受到三個(gè)非平行力作用下處于平衡狀態(tài) 這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力 而且必定在同一個(gè)平面內(nèi) 8 3 多力平衡 當(dāng)物體受到N個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí) 其中任意一個(gè)力與其余N 1個(gè)力的合力大小相等 方向相反 4 當(dāng)物體處于平衡狀態(tài)時(shí) 將物體所受的所有外力沿任意兩個(gè)相互垂直的方向正交分解后有Fx 0 Fy 0 9 如圖1 4 5 有一個(gè)直角支架AOB AO水平放置 表面粗糙 OB豎直向下 表面光滑 AO上套有小環(huán)P OB上套有小環(huán)Q 兩環(huán)質(zhì)量均為m 兩環(huán)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 現(xiàn)將P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)和原來的平衡狀態(tài)比較 AO桿對(duì)P環(huán)的支持力FN 摩擦力Ff 細(xì)繩上拉力FT的變化情況是 圖1 4 5 B 10 A FN不變 FT變大 Ff變大B FN不變 FT變小 Ff變小C FN變大 FT變大 Ff變小D FN變大 FT變小 Ff變大整體法與隔離法 力的分解 11 因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)來說FN Ff是外力 所以可選取整體為研究對(duì)象 所受的外力有重力2mg OB桿對(duì)Q環(huán)的水平向左的彈力FB OA對(duì)P環(huán)的支持力FN和水平向右的摩擦力Ff 畫出受力示意圖如圖 a 根據(jù)平衡條件得 FN 2mg Ff FB 因?yàn)閷?duì)系統(tǒng)來說 FT是內(nèi)力 此外FB也還是未知量 所以應(yīng)當(dāng)再運(yùn)用隔離法進(jìn)行分析 以Q為研究對(duì)象 12 解法一 解析法畫出受力示意圖并將FT沿水平和豎直方向進(jìn)行分解 如圖 b 設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為 根據(jù)平衡條件得 FB FTsin FTcos mg 13 由 可知 FN不變 當(dāng)P向左平移一段距離后 變小 由 可知FT變小 因FT變小 也變小 由 可知FB變小 由 可知Ff也變小 14 解法二 圖解法先畫出大小 方向均不變的重力G1 接著畫方向不變的FB 最后畫大小 方向均變化的FT 三力構(gòu)成封閉三角形 當(dāng)P向左平移一段距離后 細(xì)繩與豎直方向的夾角變小 由圖 c 中可看出FB FT均會(huì)變小 再由 可知 FN不變 由 可知Ff變小 15 球體剛好離開地面時(shí) 水平推力最小 球離開地面的臨界條件是球?qū)Φ孛娴膲毫榱?而此時(shí) 球和木塊的位置都還沒有改變 16 當(dāng)球剛脫離地面時(shí) 球受力如圖 a 所示 根據(jù)三力交匯原理知 三個(gè)非平行力的延長(zhǎng)線應(yīng)相交于球心 以球?yàn)檠芯繉?duì)象 力FN1 G FN平移構(gòu)成力三角形如圖 b 與 OAB相似 由相似三角形知識(shí)得 解得 17 以球和木塊構(gòu)成的整體為研究對(duì)象 系統(tǒng)在水平方向受兩個(gè)力 即FN1和F 據(jù)平衡條件得 F FN1 即 18 如圖1 4 7中 AC為豎直墻面 AB為均勻橫梁 其重為G 處于水平位置 BC為支撐橫梁的輕桿 它與豎直方向成 角 A B C三處均用鉸鏈連接 輕桿所承受的力為 A Gcos B G 2cos C G cos D 2Gcos 二力平衡條件 三力交匯原理及三力平衡條件 圖1 4 7 B 19 以輕桿為研究對(duì)象 因?yàn)樗軆蓚€(gè)力而平衡 C處的轉(zhuǎn)軸對(duì)它的作用力和B處的轉(zhuǎn)軸對(duì)它的作用力 根據(jù)二力平衡條件知 兩力應(yīng)大小相等 方向相反 即兩力都應(yīng)沿著輕桿方向 20 以橫梁為研究對(duì)象 它在三個(gè)非平行力作用下而平衡 重力G B處轉(zhuǎn)軸對(duì)它的作用力F1 A處轉(zhuǎn)軸對(duì)它的作用力F2 F1的方向沿著輕桿背離C點(diǎn) 作F1 重力G的延長(zhǎng)線相交于O點(diǎn) 根據(jù)三力交匯原理 連接O點(diǎn)與A處轉(zhuǎn)軸 得出A處轉(zhuǎn)軸對(duì)橫梁的作用力F2的方向如圖 21 將AB桿所受的三個(gè)力平行移至它們延長(zhǎng)線的交點(diǎn)O 合成F1 F2得合力F 根據(jù)平衡條件知 F G 因?yàn)?AOC FF1O 所以有 22 2011 江蘇卷 如圖1 4 9所示 石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱楔形石塊 側(cè)面與豎直方向的夾角為a 重力加速度為g 若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì) 則石塊側(cè)面所受彈力的大小為 A B C mgtana D mgcota 23 24 因?yàn)轱L(fēng)沿水平方向吹 所以風(fēng)速增大 只是氣球在水平方向受的力增大 不會(huì)出現(xiàn)氣球連同小石塊一起被吹離地面的現(xiàn)象 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全