高一物理第二章 力 物体的平衡 第Ⅱ单元 物体受力分析 共点力作用下物体的平衡课件.ppt

第二章力物体的平衡第Ⅱ单元物体受力分析共点力作用下物体的平衡•一、物体受力分析受力分析的具体步骤是：1.根据题意选取研究对象.2.从周围的物体中隔离出被研究的对象.为防止漏掉某个力，要养成按一般步骤分析受力的好习惯3.每分析一个力，都要想一想它的施力物体是谁，这样可以避免分析出某些不存在的力.4.认真画受力图•5.对物体受力分析时应注意以下几点：（1）不要把研究对象所受的力与它对其他物体的作用力相混淆，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.（2）对于与研究对象的接触处是否有弹力或摩擦力及它们的方向如何（3）分析的是物体受到哪些“性质力”（按性质分类的力）.不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析，也不能将合力和分力重复地列为物体所受的力.•二、力的合成与分解•1.几个力同时作用的共同效果与某一个力单独作用的效果相同，这一个力称为那几个力的合力，那几个力称为这一个力的分力.合力与分力的关系是等效替代关系.•2.力的合成与分解都遵循平行四边形定则例如，二力（F1、F2）的夹角为θ,求合力F的大小讨论：（1）当θ=0°时，Fmax=F1+F2；（2）当θ=180°时，Fmin=|F1-F2|；（3）当θ=90°时，F=；（4）当F1=F2，且θ=120°时，F=F1=F22221FF3.把一个已知力分解为两个互成角度的分力，如果没有条件限制，可以分解为无数对分力.在实际问题中，要根据力产生的实际作用效果或处理问题的方便来决定如何分解.4.力的正交分解：在物体受多个力作用时，常把各力都分解在两个互相垂直的方向（通常把这两个方向分别称为x轴和y轴，但这并不一定对应为水平和竖直方向），然后分别求每个方向上的力的代数和.这样可把复杂的矢量运算转化为互相垂直方向上的简单的代数运算.正交分解法是一个重要的方法，它不仅适用于静力学，也广泛适用于动力学、动量、运动学等问题.三、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态，叫做平衡状态.物体处于平衡状态的特征是加速度为零，而不是速度为零.2.平衡条件：物体所受的合外力为零，即F合=0.平衡条件常用的表达形式：（1）在正交分解法中（2）物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中某一个力跟其余力的合力是一对平衡力.（3）二力平衡时，二力等值、反向、共线；三力(非平行)平衡时，三力共面共点.00yxFF•3.整体法和隔离法.当物体系统处于平衡状态时，整体的合外力为零，每一个物体的合外力也为零.根据不同的具体问题，可选取不同的研究对象.当不涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时，可优先选用整体法；当涉及物体系统内各物体之间的相互作用力时，可选取某一物体用隔离法进行研究•考点一力与分力的关系•合力与分力是等效替代关系，合力的大小可能比任一个分力都大，也可能比任一分力都小，也有可能等于其中一个分力的大小甚至两个分力的大小考点二力的分解的几种情况（1）已知合力和两个分力的方向求两个分力的大小，有唯一解.（2）已知合力和一个分力（大小、方向）求另一个分力（大小、方向），有唯一解.（3）已知合力和两分力的大小求两分力的方向：①F＞F1+F2,无解；②F=F1+F2，有唯一解，F1和F2跟F同向；③F=F1-F2，有唯一解，F1与F同向，F2与F反向；④F1-F2＜F＜F1+F2,有无数组解（若限定在某一平面内，有两组解）.（4）已知合力F和F1的大小、F2的方向（F2与合力的夹角为θ）；①F1＜Fsinθ,无解；②F1=Fsinθ,有唯一解；③Fsinθ＜F1＜F,有两组解；④F1≥F,有唯一解.考点三求解平衡问题的常用方法（1）对少于三力平衡问题，既可从平衡的观点求解，也可从力的分解的观点求解.两种方法可视具体问题灵活选用.平衡法（即根据平衡条件建立方程的解法）是求解平衡问题的基本方法，对三个以上力的平衡问题，通常用平衡法求解.（2）处理平衡问题的常用方法有：①平行四边形定则（或三角形法则）法，②正交分解法，③力的图解法，④相似三角形法，⑤正弦定理（拉密定理）、余弦定理等数学解析法考点四分析平衡问题的基本思路平衡类问题不仅仅涉及力学内容，在电磁学中常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡.对于不同类型的平衡问题，进行正确的受力分析，处理好各力间的空间关系，以及如何依据平衡条件建立方程是复习中的难点.分析平衡问题的基本思路：（1）明确平衡状态（加速度为零）；（2）巧选研究对象（整体法和隔离法）；（3）作好受力分析（规范画好受力图）；（4）建立平衡方程（灵活运用平行四边形定则、正交分解法、矢量三角形法及数学解析法）；（5）求解或作讨论（解的结果及物理意义）.【例1】用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示.已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为多少？【例2】如图所示，重物的质量为m，轻细线AO和BO的A、B端是固定的，平衡时AO是水平的，BO与水平面的夹角为，AO的拉力和BO的拉力的大小是多少？【例3】放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示.取g=10m/s2.由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为多少？【例4】有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示.现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是（）A.N不变，T变大B.N不变，T变小C.N变大，T变大D.N变大，T变小【例5】如图所示，质量为m的球放在倾角为α的光滑斜面上，在斜面上有一光滑且不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态.今使挡板与斜面的夹角β缓慢增大，试分析在此过程中球对挡板和球对斜面的压力大小如何变化.•【例6】如图，船在宽12m的河中央直线行驶，拉船的绳到岸边长10m，两根绳子的拉力大小均为1000N，则绳子对船拉力的合力大小为多少？【例7】有一个直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙，OB竖直向下，表面光滑，AO上套有小环P，OB上套有小环Q，两环质量均为m，两环间由一根质量可忽略、不可伸展的细绳相连，并在某一位置平衡（如图）．现将P环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，AO杆对P环的支持力N和细绳上的拉力T的变化情况是（）A．N不变，T变大B．N不变，T变小C．N变大，T变大D．N变大，T变小【例8】如图所示，轻绳OA一端系在天花板上，与竖直线夹角37°，轻绳OB水平，一端系在墙上，O点处挂一重为40N的物体．（1）求AO、BO的拉力各为多大？（2）若AO、BO、CO所能承受的最大拉力均为100N，则所吊重物不能超过多大？【例9】如图，光滑圆柱体半径为R，在圆心O的正上方处有一定滑轮，通过定滑轮用细绳拉一质量为m的小球由A点（OA水平）沿圆柱缓慢运动到B点。求：（1）此过程中，该球对圆柱体的压力。（2）分析此过程中，绳对球的拉力F如何变化【例10】如图所示，物体m与天花板间的动摩擦因数为μ，当力F与水平方向间夹角为时，物件沿天花板匀速运动，则力F的大小为多少？【例11】质量为m=5kg的物体，置于倾角为37℃的固定斜面上，刚好匀速下滑．现对物体施加一水平推力，使物体沿斜面匀速向上运动，求水平推力的大小．