2015-2016学年高中物理 第5章 力与平衡本章整合课件 鲁科版必修1

-*-本章整合知识构建专题归纳力与平衡力的合成合力与分力的关系:等效替代基本法则:平行四边形定则、三角形定则合力范围:|𝐹1-𝐹2|≤𝐹≤𝐹1+𝐹2力的分解分解原则:平行四边形定则分解方法效果分解法正交分解法图解法力的平衡平衡状态静止匀速直线运动平衡条件:𝐹合=0或𝐹𝑥=0、𝐹𝑦=0平衡种类不稳定平衡稳定平衡随遇平衡应用合成法分解法三角形法正交分解法实验:验证力的平行四边形定则专题归纳知识构建专题一专题二专题三专题一动态平衡问题的处理方法1.在有关物体平衡的问题中,存在着大量的动态平衡问题,所谓动态平衡问题,就是通过控制某一物理量,使物体的状态发生缓慢变化的平衡问题,即任一时刻物体均处于平衡状态。专题归纳知识构建专题一专题二专题三2.解决动态平衡问题的常用方法方法步骤分析法(1)选某一状态对物体进行受力分析(2)将物体受的力按实际效果分解或正交分解(3)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(4)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况图解法(1)选某一状态对物体进行受力分析(2)根据平衡条件画出平行四边形(3)根据已知量的变化情况,画出平行四边形的边角变化(4)确定未知量大小、方向的变化专题归纳知识构建专题一专题二专题三例题1如图所示,把球夹在竖直墙面AC和木板BC之间,不计摩擦,球对墙的压力为N1,球对板的压力为N2,在将木板BC逐渐放至水平的过程中,下列说法中,正确的是()A.N1和N2都增大B.N1和N2都减小C.N1增大,N2减小D.N1减小,N2增大解析:此为一动态平衡问题。受力情况虽有变化,但球始终处于平衡状态。专题归纳知识构建专题一专题二专题三解法一:图解法对球受力分析如图所示,受重力G、墙对球的支持力N1'和木板对球的支持力N2'而平衡。作出N1'和N2'的合力F,它与G等大反向。当板BC逐渐放至水平的过程中,N1'的方向不变,大小逐渐减小,N2'的方向发生变化,大小也逐渐减小,如图所示,由力的作用是相互的可知N1=N1',N2=N2',故选项B正确。专题归纳知识构建专题一专题二专题三解法二:解析法对球受力分析如图所示,受重力G、墙对球的支持力N1'和木板对球的支持力N2'而平衡,而F=G,专题归纳知识构建专题一专题二专题三N1'=Ftanθ,N2'=𝐹cos𝜃,所以N1'=Gtanθ。N2'=𝐺cos𝜃,当木板BC逐渐放至水平的过程中,θ逐渐减小,所以由上式可知,N1'减小,N2'也减小,由牛顿第三定律可知,N1=N1',N2=N2',故选项B正确。答案:B专题归纳知识构建专题一专题二专题三专题二整体法与隔离法在平衡中的应用1.整体法以几个物体组成的整个系统为研究对象进行受力分析的方法。在许多问题中用整体法比较方便,但整体受力分析法也存在不能求解系统内力的缺陷。2.隔离体法把系统内各个物体分别隔离出来进行单独受力分析的方法。隔离体法最大的优点就是弥补了整体法不能解决的问题,能准确地求解系统内各物体间的作用力。专题归纳知识构建专题一专题二专题三3.两种方法的应用通常在分析系统外力对系统的作用时,应用整体受力分析方法;在分析系统内各物体间的相互作用时,应用隔离体法。在解答一个具体问题时,通常需要多次选取不同的研究对象才能解决,需要整体法和隔离体法交替使用。专题归纳知识构建专题一专题二专题三例题2在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态。现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,A对B的作用力为F2,地面对A的作用力为F3。若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中()A.F1保持不变,F3缓慢增大B.F1缓慢增大,F3保持不变C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢增大,F3保持不变专题归纳知识构建专题一专题二专题三解析:A、B始终保持静止,对B进行受力分析,如图甲所示,设A、B圆心连线与竖直方向夹角为α,由F2sinα=F1,F2cosα=F+GB可得,当F增大时,F2增大,F1也增大。将A、B看成整体,进行受力分析如图乙所示,设地面对A的支持力为N,对A的摩擦力为f,则由整体平衡得GA+GB+F=N,且f=F1,由此可知,当F增大时,N、f均增大,N与f的合力F3也增大。所以只有选项C正确,A、B、D均错误。答案:C专题归纳知识构建专题一专题二专题三专题三平衡中的临界与极值问题1.临界问题当某物理量发生变化时,会引起其他物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,这类问题的描述中经常出现“刚好”“恰好”等词语。处理这类问题的最有效方法是假设推理法,也就是先假设,再根据平衡条件及有关知识列平衡方程,最后求解。专题归纳知识构建专题一专题二专题三2.极值问题也就是指平衡问题中,力在变化过程中的最大值和最小值问题。解决这类问题常用以下两种方法:(1)解析法:根据物体的平衡条件列方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。(2)图解法:根据物体的平衡条件作出物体的受力分析图,画出平行四边形或矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。专题归纳知识构建专题一专题二专题三例题3轻绳的两端A、B固定在天花板上,绳能承受的最大拉力为120N。现用挂钩将一重物挂在绳子上,挂钩停在C点,如图所示,两端与竖直方向的夹角分别为37°和53°。求:(1)此重物所受最大重力(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。(2)若将挂钩换成一个光滑的小滑轮,此重物所受最大重力。专题归纳知识构建专题一专题二专题三解析:(1)取C点为研究对象进行受力分析,如图甲所示,由图可知,物体平衡时AC上的张力比BC上大,所以当AC上的张力为最大值120N时,BC上的张力小于120N,由平行四边形定则得重物所受最大重力为G=𝑇1cos37°=150N。(2)在图甲中,设AB=s,则由几何关系可知绳长l=0.6s+0.8s=1.4s;若将挂钩换成滑轮,则两根绳子的张力大小相等,对C点进行受力分析,如图乙所示,由几何关系可知cosθ=(0.7𝑠)2-(0.5𝑠)20.7𝑠,由平行四边形定则得重物所受最大重力为G=2Tcosθ=168N。专题归纳知识构建专题一专题二专题三答案:(1)150N(2)168N