高一物理课件 共点力作用下物体的平衡.ppt
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- 高一物理课件 共点力作用下物体的平衡 物理 课件 力作 物体 平衡
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1、 物体处于静止或匀速运动状态,称之为平衡状态.平衡状态下的物体是高中物理中重要的模型,解平衡问题的基础是对物体进行受力分析.物体的平衡在物理学中有着广泛的应用:在静力学中有单体平衡、双体平衡;带电粒子在电、磁场中运动等,都需要用到物体平衡知识.在高考中,直接出现或间接出现的几率非常大.1.共点力:几个力作用于。,或它们的(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力.2.共点力的平衡条件:在共点力作用下物体的平衡条件是.物体的同物体的同一点一点作用线交于同一点作用线交于同一点合力为零合力为零 3.判定定理:物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡,则这三个力必为共点力.(表示这三个力的矢量首尾相接,恰
2、能组成一个封闭三角形)4.解题途径:当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定;当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法.等值反向等值反向 主题(1)单体物体平衡 如图2-3-1,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10N,F2=2N,若撤去力F1,则木块在水平方向受到的合力为()图图2-3-1A.10N,方向向左,方向向左 B.6N,方向向右,方向向右C.2N,方向向左,方向向左D.零零 最大静摩擦力及受力平衡.当木块受三个力作用而静止时,则
3、F1=F2+f,f=8N.由此可知,最大静摩擦力不小于8N.至少静摩擦力可以在0和8N之间取值.当撤去F1后,因为F2=2N,它小于8N,所以此时,桌面可以给物体施加一个水平向右、大小为2N的静摩擦力,让物体静止.因此木块所受的合力仍为零,故选项D正确.D(1)近年高考力学部分的平衡态问题,其题型主要以选择、填空为主,大的计算题也会出现.这类题一般要涉及摩擦力,尤其是静摩擦力,要充分理解静摩擦力的概念和静摩擦力的一些特点.如静摩擦力为接触力、被动力,没有现成公式计算,在零和最大静摩擦力之间取值,与正压力无关等.(单选单选)一轻杆的一端固定一轻杆的一端固定一质量为一质量为m的小球的小球P,另一端
4、固,另一端固定在水平转轴定在水平转轴O上,杆绕转轴上,杆绕转轴O在竖直平面内匀速转动在竖直平面内匀速转动.某时刻某时刻杆与水平方向成杆与水平方向成q角,则此时杆角,则此时杆对小球对小球P的作用力的作用力F的方向在图的方向在图2-3-2中哪个区域范围内中哪个区域范围内()A沿竖直向上方向沿竖直向上方向 B沿沿PO方向方向C指向图中区域指向图中区域 D指向图中区域指向图中区域图图2-3-2 小球做匀速圆周运动时,小球做匀速圆周运动时,小小球受到重力球受到重力(mg)和杆的作用力和杆的作用力(F杆杆)两个力的作用,所受到的合力两个力的作用,所受到的合力(F合合)应沿圆周的半径径向指向圆应沿圆周的半径
5、径向指向圆心该合力是小球做匀速圆周运心该合力是小球做匀速圆周运动 所 需 的 向 心 力,如 右 图 所动 所 需 的 向 心 力,如 右 图 所示由力的平行四边形定则知,示由力的平行四边形定则知,杆的作用力杆的作用力(F杆杆)方向指向图中区方向指向图中区域域,选项,选项C正确正确C (双选双选)如图如图2-3-3所示,在光滑的所示,在光滑的水平地面上放置一质量为水平地面上放置一质量为m的物块,一劲的物块,一劲度系数为度系数为k的弹簧的一端与其拴接,另一的弹簧的一端与其拴接,另一端拴接在竖直的墙上,现把物块向右拉出端拴接在竖直的墙上,现把物块向右拉出一段距离时力为一段距离时力为F.再撤去该力,
6、经过时间再撤去该力,经过时间t,物块经过平衡位置物块经过平衡位置O,此时的速度为,此时的速度为v.则则()图图2-3-3A物体被拉出的距离物体被拉出的距离B物体被拉出的距离物体被拉出的距离C这段时间内物块运动的平这段时间内物块运动的平均速度均速度D这段时间内物块运动的平这段时间内物块运动的平均速度均速度Fsk2Fsk2vv Fvkt根据胡克定律,物体拉出的距离根据胡克定律,物体拉出的距离 ,根据平均速度的定义,得:根据平均速度的定义,得:.sFvtktFskAD 主题(2)双体平衡(整体法和隔离体法)对于两体或多体的平衡问题,在不涉及物体间相互作用的内力时,应首先考虑整体法,其次再考虑隔离法.
7、通常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(各部分)间相互作用时用隔离法.有时一道题目的求解要整体法、隔离法交叉运用.(单选)如图2-3-4所示.用轻质细线把两个质量未知的小球悬挂起来,今对于球a持续施加一个向左偏下30的恒力,并对小球b持续施加一个向右偏上30的同样大的恒力,最后达到平衡,则表示平衡状态的图可能是()图图2-3-4 整体法与隔离法 解法1:以a、b两球及连接a、b球间的绳为一系统,因为施加在a、b两球上的两个恒力F等值反向,所以这两个力的合力为零,而整个系统处于静止状态,由于它们所受的重力是竖直向下的,所以连接悬挂点至a球的那段绳也必然是竖直向下的,所以四个图中
8、只有A图正确.解法2:我们也可以用隔离法对a、b小球进行受力分析,也会得到同样的结论,以C图为例,只列出两个小球的水平方程就可以,见图.对a:F1cos30=T1sin+T2sin 对b:F2cos30=T2sin 因为F1=F2,所以T1sin=0,T10,所以=0.A 在力的平衡问题中,用整体法可以省略系统内部的相互作用,简化解题过程.一般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(或各部分间)相互作用时,用隔离法;有时解答一个问题需要多次选取研究对象,整体法和隔离法交叉应用.用整体法研究问题时往往要省略系统内部的相互作用.在场强为E、方向竖直向下的匀强电场中,有两个质量均为
9、m的带电小球,电量分别为+2q和-q.两小球用长为l的绝缘细线相连,另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O点而处于平衡状态,如图2-3-5所示.重力加速度为g,细线对悬点O的作用力等于.图图2-3-5 如图,以两球及中间的细线为研究对象(中间线的拉力、电荷间的库仑力皆为内力).受力如图.由平衡条件有:T+qE=2mg+2qE,T=2mg+qE (单选单选)如图如图2-3-6所示,质量所示,质量为为M的楔形物块静置在水平地面上,的楔形物块静置在水平地面上,其斜面的倾角为其斜面的倾角为q.斜面上有一质量斜面上有一质量为为m的小物块,小物块与斜面之间的小物块,小物块与斜面之间存在摩擦用恒力存在摩擦用恒
10、力F沿斜面向上拉沿斜面向上拉小物块,使之匀速上滑在小物块小物块,使之匀速上滑在小物块运动的过程中,楔形物块始终保持运动的过程中,楔形物块始终保持静止地面对楔形物块的支持力为静止地面对楔形物块的支持力为()图图2-3-6A(M+m)g B(M+m)g-FC(M+m)g+Fsinq D(M+m)g-Fsinq 对楔形物块与小物块这一对楔形物块与小物块这一系统受力分析,受到重力,支系统受力分析,受到重力,支持力,拉力持力,拉力F,系统各物体均,系统各物体均平衡,则整个系统也处于平衡平衡,则整个系统也处于平衡状态,由对力状态,由对力F正交分解后,正交分解后,由平衡条件得:由平衡条件得:FN+F s i
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