高中物理《共点力作用下物体的平衡》

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,共点力作用下物体的平衡,要点疑点考点,课 前 热 身,能力思维方法,要点疑点考点,一、共点力的概念,几个力作用于物体上的同一点或几个力的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力.,二、共点力作用下物体的平衡条件,1.平衡状态：一个物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，就说这个物体处于平衡状态.,2.共点力作用下物体平衡条件是：合力为0，写成公式F,合,=0.,3当物体受到三个力处于平衡状态时，通常把其中任意两个力合成，则其合力与第三个力的关系是大小相等，方向相反；或者把其中任一个力沿另两个力方向所在直线分解，则两个分力与另两个力的关系是分别对应大小相等，方向相反.,4如果物体受到三个以上的力作用时，一般用正交分解法.,要点疑点考点,课 前 热 身,1一物体同时受到共面的三个力的作用，下列几组力的合力可以为0的是(ABD),A.5N、7N、8N,B.5N、2N、3N,C.1N、5N、10N,D.1N、10N、10N,课 前 热 身,2.两个物体A和B，质量分别为M和m，用跨过定滑轮的轻绳相连，A静止于水平地面上，如图1-4-1所示，不计摩擦，A对绳的作用力的大小与地面对A的作用力的大小分别为(A),A.mg,(M-m)g,B.mg,Mg,C.(M-m)g,Mg,D.(M+m)g,(M-m)g,图1-4-1,课 前 热 身,3一根粗细均匀的匀质棒按不同的对称方式悬挂于线下，如图1-4-2所示，则图中哪一种悬挂方式能使线的张力最小(D),图1-4-2,课 前 热 身,4.在如图1-4-3的装置中，物体A处于静止.已知A所受重力G,A,=10N，B所受重力G,B,=2N，绳与水平方向的夹角为37.那么，物体A与水平地面的摩擦力f=1.6N，物体A对地面的压力F,N,=8.8N,图1-4-3,能力思维方法,【例1】如图1-4-4所示，质量为m,1,=5kg的物体，置于一粗糙的斜面上，用一平行于斜面的大小为30N的力F推物体，物体沿斜面向上匀速运动，斜面体质量m,2,=10kg，且始终静止，取g=10m/s,2,，求地面对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.,图1-4-4,能力思维方法,【解析】（1）隔离法：对物体作受力分析，如图1-4-5(a)所示，由图可知，在垂直于斜面方向上,F,N,=m,1,gcos30,在平行于斜面方向上，,F=m,1,gsin30+F,f,F,f,=F-m,1,gsin30,图1-4-5,能力思维方法,再对斜面体作受力分析，如图1-4-5(b)所示.,在竖直方向上有,F,N地,=m,2,g+F,N,cos30-Ffsin30，且F,f,=F,f,.,将、两式代入式得,F,N地,=(m,2,+m,1,)g-Fsin30=135N.,在水平方向上有,图1-4-5,能力思维方法,F,Nx,=F,N,sin30=m,1,gcos30sin30,F,fx,=Ffcos30=Fcos30-m,1,gsin30cos30,显然，F,fx,和F,Nx,方向均向右，斜面体有向右运动的趋势，受到地面对它向左的摩擦力F地.,F,地,=Ff,x,+F,Nx,=Fcos30=N.,能力思维方法,(2)整体法：由于不要求求出物体和斜面体之间的相互作用力，而且两个物体均处于平衡态，故可以将物体和斜面体当作一个整体来研究，其受力图如图1-4-6所示.由图可知：,在水平方向上，有F,地,=Fcos30=N；,在竖直方向上，有F,N地,=（m,2,+m,1,）g-Fsin30=135N.,图1-4-6,能力思维方法,【解题回顾】从以上两种方法比较，不难看出；整体法比隔离法简捷得多一般情况下，两个以上相互连接处于平衡状态的物体，若研究的问题不涉及物体间的相互作用，用整体法往往简捷明了,能力思维方法,【例2】如图1-4-7所示，重为G的均匀链条，两端用等长的轻绳连接，挂在等高的地方，绳与水平方向成角，试求：,（1）绳子张力.,（2）链条最低点的张力.,图1-4-7,能力思维方法,【解析】（1）以绳子为研究对象，绳子两端所受的力为F,1,和F,2,，重力G可看作作用在绳子中点，把F,1,、F,2,分解成水平方向和竖直方向两个分量，由力的平衡条件有,F,1,sin,=,F,2,sin,=G,F,1,cos,=,F,2,cos,=0,由式得F=F,1,=F,2,=G/2sin,能力思维方法,(2),为了求链条最低点的张力T，隔离取一半链条作为研究对象，受力分析如图1-4-8所示，在水平方向有,T=F,1,cos,=(G/2sin,),cos,=G/2tan,求T时，也可隔离一半链条为研究对象，用力的矢量三角形求解.,能力思维方法,【例3】光滑半球面上的小球被一通过定滑轮的力F由底端缓拉到顶端的过程中，试分析绳的拉力F及半球面对小球的支持力F,N,的变化情况（如图1-4-9所示）.,图1-4-9,能力思维方法,【解析】如图1-4-10所示，作出小球的受力示意图，注意弹力F,N,总与球面垂直.从图中可得到两画阴影的三角形相似.,图1-4-10,能力思维方法,设球体半径为R，定滑轮到球面的距离为h，绳长为L，根据三角形相似性得,F/L=mg/(h+R)F,N,/R=mg/(h+R).,由上两式得,绳中张力F=mgL/(h+R)，,球面弹力F,N,=mgR/(h+R).,由于拉动过程中h、R不变，L变小.,故F减小，F,N,不变.,能力思维方法,【解题回顾】三角形相似法解此类问题很方便，但不满足此法适用条件的不能乱用.,本题也可利用正交分解法及正弦定理求出F,N,及F的表达式，再作讨论，请同学们试试，并与上面相似三角形法比较，体会一下相似三角形的妙用.,能力思维方法,【例4】给你一个立方体重物，一块平整的长木板，几本厚薄不同的书和一根刻度尺，要求用这些器材在桌面上粗略测定重物与木板间的动摩擦因数,，试简述实验方案，并写出,的表达式.(用测量量来表示),能力思维方法,【解析】如图1-4-11把书垫在长木板的一端形成一个斜面，把立方体重物放在斜面上，轻推一下立方体物块，看能否沿斜面滑下，适当改变书的本数及位置，直到使物块能沿斜面匀速滑下，用刻度尺测出长木板的长度L和被垫一端的高度h.,当物块匀速下滑时，由平衡条件可得,mgsin,-mgcos=0 ,=tan,而,则,