物理教科必修1第4章第一至三节.ppt
第四章共点力作用下物体的平衡共点力平衡条件的应用平衡的稳定性,课标定位：应用：利用平衡条件解决有关物体的平衡问题理解：共点力作用下物体的平衡条件认识：1.稳定平衡、不稳定平衡、随遇平衡2稳度,课前自主学案,一、移动货箱问题如图421所示，货箱重力为G，F为它受到的拉(推)力，N为地面支持力，f为摩擦力，货箱受到四个共点力的作用若它与地面之间的动摩擦因数为，则在向前拉的情况下，向前的拉力是_，地面的支持力是_，摩擦力是_，能拉动货箱的条件是_.在向前推的情况下，向前推的力是_，地面的支持力是_，摩擦力是_，能推动货箱的条件是_.,Fcos,N,N或f,FcosN,Fcos,N,N或f,FcosN,图421,二、绳子粗细的选择如图422所示，用绳子把排球网架的直杆垂直于地面拉住三段绳在同一平面内，OA、OB两绳的拉力大小相同，夹角为60.图422 图423,FAcos30FBcos30,三、平衡的稳定性1平衡的分类(1)稳定平衡：处于平衡状态的物体在受到外力的微小扰动而偏离平衡位置时，若物体能自动恢复到原先的状态，这样的平衡叫做稳定平衡(2)不稳定平衡：若物体不能自动回到原先的状态，这种平衡叫做不稳定平衡(3)随遇平衡：若物体在新的位置也能平衡，这种平衡叫做随遇平衡,2决定平衡稳定性的因素平衡能否稳定取决于重力作用线与支持面的相对位置3稳度物体的稳定程度叫做稳度,核心要点突破,一、解决平衡问题的常用方法1整体法与隔离法：所谓整体法就是对物理问题的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法隔离法是从研究问题的方便性出发，将物体系统中的某一部分隔离出来单独分析研究的方法通过整体法分析物理问题，可以弄清系统的整体受力情况和全过程的受力情况，从整体上揭示事物的本质和变化规律，从而避开了中间环节的繁琐推算，能够灵巧地解决问题,2相似三角形法：利用表示力的矢量三角形与表示实物的几何三角形相似的关系，建立方程求解，应用这种方法，往往能收到简捷的效果3三力汇交原理解题法：物体受三个力处于平衡状态，不平行必共点例如：有一半圆形光滑容器，圆心为O，有一均匀直杆AB如图424所示放置，若处于平衡状态，则杆所受的重力G、容器对杆的弹力F和N是非平行力，由三力汇交原理可知：G、F、N必相交于一点C.,图424,即时应用(即时突破，小试牛刀)1.如图425所示，物体A、B叠放在水平桌面上，在水平向右的恒力F作用下，A、B正以共同的速度v向右做匀速直线运动，那么关于运动中物体受几个力的说法正确的是(),图425,AA受4个，B受2个BA受5个，B受3个CA受5个，B受2个 DA受4个，B受3个答案：C,二、解决共点力平衡问题的一般步骤1选取研究对象根据题目要求，选取某物体(整体或局部)作为研究对象，在平衡问题中，研究对象常有三种情况：(1)单个物体将物体受到的各个力的作用点全都画到物体的几何中心上(2)多个物体(系统)在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体间的相互作用时，用隔离法,(3)几个物体的结点几根绳、绳和棒之间的结点常常是平衡问题的研究对象2分析研究对象的受力情况，并作出受力图3对研究对象所受的力进行处理，一般情况下利用正交分解法4利用平衡条件建立方程5解方程，必要时对解进行讨论,特别提醒：(1)解三角形多数情况下是解直角三角形，如果力的三角形并不是直角三角形，能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形(2)对于整体法与隔离法一般是结合起来应用，根据题目条件灵活选取先隔离还是先整体，不可将两种方法对立起来,即时应用(即时突破，小试牛刀)2.用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，如图426所示P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是(),图426,AP物体受4个力BQ受到3个力C若绳子变长，绳子的拉力 将变小D若绳子变短，Q受到的静 摩擦力将增大,解析：选AC.因墙壁光滑，故墙壁和Q之间无摩擦力，Q处于平衡状态，一定受重力、P对Q的压力、墙壁对Q的弹力，以及P对Q向上的静摩擦力等4个力作用，而P受重力、绳子的拉力、Q对P的弹力等4个力作用，A项正确，B项错把P、Q视为一整体，竖直方向有Fcos(mQmP)g，其中为绳子和墙壁的夹角，易知，绳子变长，拉力变小，P、Q之间的静摩擦力不变，C项正确，D项错,课堂互动讲练,如图427所示，一根细绳上吊着A、B两个小球，当两个大小相等、方向相反的水平力分别作用在两个小球上时，可能形成图所示的哪种情况(),图427,图428,【思路点拨】先以整体为研究对象判断上端悬线的位置情况，再以B球作为研究对象判断中间悬线的位置情况，不论是整体还是其中的一部分都应满足平衡条件【自主解答】把A、B作为一个整体来研究，受到的水平方向的力等大、反向，故合力为零，因此A球上端的悬线应竖直；研究B球，受到水平向右的力，因此B球上端的悬线必偏离竖直方向向右,【答案】B【方法总结】当一个系统处于平衡状态时，组成系统的每一个物体都处于平衡状态一般地，当求系统内各部分间的相互作用时用隔离法；求系统受到的外力作用时用整体法整体法的优点是研究对象少，未知量少，方程数少，求解较简捷在实际应用中往往将二者结合应用,变式训练1如图429所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦用恒力F沿斜面向上拉小物块，物块和楔形物块始终保持静止，则地面对楔形物块的支持力为(),图429,A(Mm)gB(Mm)gFC(Mm)gFsin D(Mm)gFsin,解析：选D.F的分解情况如图所示，将M、m视为一个系统，F的作用产生两个效果：一是使系统相对地面有向左运动的趋势，相当于分力F1的作用；二是将系统向上提起，相当于分力F2的作用，F2Fsin.地面对楔形物块的支持力N(Mm)gFsin，故D正确,(2011年高考安徽卷)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上，现对物块施加一个竖直向下的恒力F，如图4210所示则物块()A仍处于静止状态B沿斜面加速下滑C受到的摩擦力不变D受到的合外力增大,图4210,【思路点拨】物体不加力F时的受力情况，“恰好静止”物体所受静摩擦力等于滑动摩擦力，可求出摩擦因数，加力F后再进行受力分析，判断运动状态【精讲精析】无力F时受力情况如图4211甲，使物体下滑的力F1mgsin，物体受到最大静摩擦力fmaxNmgcos，“物体恰好静止”受最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，mgsinmgcos，tan；当施加恒力F后，受力情况如图乙，,图4211,使物体下滑的力为：F2mgsinFsin，物体所受最大静摩擦力为：fmax(mgcosFcos)mgsinFsin，即F2fmax，两者相等，物体仍处于静止状态A正确，B错误；由于fmaxfmax，故C错误；物体始终静止，则受到的合力始终为零，D错误【答案】A,变题1 一质量为m的物块A恰好静止在倾角为的斜面上，现在物块上轻放另一个物体B，如图所示则物块()A仍处于静止状态 B沿斜面加速下滑 C受到的摩擦力不变 D受到的合外力增大,答案：A,变题2 一质量为m的物块沿斜面下滑的加速度为a，现对物块施加一个竖直向下的恒力F，物块的加速度为a,如图所示.则有()A aa B a=a C aa D无法判断,答案：C,变题3 一质量为m的物块A沿斜面下滑的加速度为a，现在物块上轻放另一个物体B，物块的加速度为a,如图所示。则有()A aa B a=a C aa D无法判断,答案：B,变式训练2放在水平地面上的物块，受到一个与水平面方向成角斜向下的力F的作用，物块在水平地面上做匀速直线运动，如图4212所示，如果保持力F的大小不变，而使力F与水平方向的夹角减小，那么地面受到的压力N和物块受到的摩擦力f的变化情况是()AN变小，f变大BN变大，f变大CN变小，f变小DN变大，f变小,图4212,解析：选C.对物体受力分析如图所示，物体在竖直方向上合力为零可得：NmgFsin，N随的减小而减小，f为滑动摩擦力，fN，可见f随N的减小而减小，只有C正确,
