优化方案高中物理 第五章 力与平衡 第3节第4节 力的平衡 平衡条件的应用课件 鲁科版必修1

第第 3 节节 力的平衡力的平衡 第第 4 节节 平衡条件的应用平衡条件的应用 第五章力与平衡第五章力与平衡 第五章力与平衡第五章力与平衡 1.知道平衡状态和平衡力的概念知道平衡状态和平衡力的概念 2.知道共点力的平知道共点力的平衡条件衡条件，并能利用平衡条件解决生活、生产中的并能利用平衡条件解决生活、生产中的实际问题实际问题 3 理解稳度的概念和影响稳度的因素理解稳度的概念和影响稳度的因素 4.知道静态平衡及物知道静态平衡及物体在某一方向的动态平衡体在某一方向的动态平衡 匀速直线运动匀速直线运动 合力为零合力为零 合力合力 静止静止 合力合力 (1)速度为零的物体一定处于平衡状态速度为零的物体一定处于平衡状态( ) (2)速率不变的物体一定处于平衡状态速率不变的物体一定处于平衡状态( ) (3)速度不变的物体一定处于平衡状态速度不变的物体一定处于平衡状态( ) 2影响稳度的因素影响稳度的因素 (1)稳度：物体的稳度：物体的_ (2)影响因素影响因素 重心的重心的_，重心越低重心越低，稳度越稳度越_ 支持面的支持面的_，支持面越大支持面越大，稳度越稳度越_ 大大 大大 知识点一知识点一 对物体平衡状态的理解对物体平衡状态的理解 1从运动学的角度理解平衡状态：从运动学的角度理解平衡状态：平衡的物体处于静止或匀平衡的物体处于静止或匀速直线运动状态速直线运动状态，此种状态其加速度为零此种状态其加速度为零，即处于平衡状态的即处于平衡状态的物体加速度为零； 反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态物体加速度为零； 反过来加速度为零的物体一定处于平衡状态 2从动力学的角度理解平衡状态：从动力学的角度理解平衡状态：处于平衡状态的物体所受处于平衡状态的物体所受的合外力为零的合外力为零，反过来物体受到的合外力为零反过来物体受到的合外力为零，它一定处于平它一定处于平衡状态衡状态 3静态平衡与动态平衡静态平衡与动态平衡 (1)静态平衡是处于静止状态的平衡静态平衡是处于静止状态的平衡，合力为零合力为零 (2)动态平衡是匀速直线运动状态的平衡动态平衡是匀速直线运动状态的平衡，合力为零合力为零 4平衡状态与力的平衡平衡状态与力的平衡 (多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A竖直上抛的物体达到最高点时竖直上抛的物体达到最高点时，物体处于平衡状态物体处于平衡状态 B电梯匀速上升时电梯匀速上升时，电梯中的人处于平衡电梯中的人处于平衡状态状态 C竖直弹簧上端固定竖直弹簧上端固定，下端挂一个重物下端挂一个重物，平衡后用力平衡后用力 F 将它将它拉下一段距离后突然撤去力拉下一段距离后突然撤去力 F，重物仍处于平衡状态重物仍处于平衡状态 D随匀速上升的传送带一起向上运动的物体处于平衡状态随匀速上升的传送带一起向上运动的物体处于平衡状态 关于平衡状态关于平衡状态，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A当物体的速度等于零时当物体的速度等于零时，物体处于平衡状态物体处于平衡状态 B运动的物体一定不是处于平衡状态运动的物体一定不是处于平衡状态 C若物体的运动状态保持不变若物体的运动状态保持不变，则物体处于平衡状态则物体处于平衡状态 D当物体处于平衡状态时当物体处于平衡状态时，一定不受外力作用一定不受外力作用 3应用平衡条件解题的步骤应用平衡条件解题的步骤 (1)明确研究对象明确研究对象(物物体、质点或绳的结点等体、质点或绳的结点等) (2)分析研究对象所处的运动状态分析研究对象所处的运动状态， 判定物体是否处于平衡状态判定物体是否处于平衡状态 (3)对研究对象进行受力分析并画出受力示意图对研究对象进行受力分析并画出受力示意图 (4)建立合适的坐标系建立合适的坐标系，应用共点力的平衡条件应用共点力的平衡条件，选择恰当的方选择恰当的方法列出平衡方程法列出平衡方程 (5)求解方程求解方程，并讨论结果并讨论结果 4处理平衡问题的两点说明处理平衡问题的两点说明 (1)物体受三个力平衡时物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单利用力的分解法或合成法比较简单 (2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少 物体受四个以上的力作用时一般要需要分解的力尽可能少 物体受四个以上的力作用时一般要采采用正交分解法用正交分解法 解析解析 甲甲 法一：合成法法一：合成法 选足球作为研究对象选足球作为研究对象，其受重力其受重力 Gmg、墙壁的支持力、墙壁的支持力 N 和悬和悬绳的拉力绳的拉力 F1三个共点力作用而平衡三个共点力作用而平衡，如图甲所示如图甲所示，由共点力平由共点力平衡的条件可知衡的条件可知，N 和和 F1的合力的合力 F 与与 G 大小相等、方向相反大小相等、方向相反，即即 FG，从图中力的平行四边形可求得：从图中力的平行四边形可求得： NFtan mgtan ，F1Fcos mgcos . 解析解析 法一：法一：(隔离法隔离法)分别对两小球受力分析分别对两小球受力分析，如图甲所示如图甲所示 FAsin 30FBsin 0 FBsin FC0，FBFB 得得 FA2FC，即弹簧即弹簧 A、C 的伸长量之的伸长量之比为比为 21，选项选项 D 正确正确 法二：法二：(整体法整体法)将两球作为一个整体将两球作为一个整体，进行受力分析进行受力分析，如图乙如图乙所示所示 由平衡条件知：由平衡条件知：FAFC1sin 30 即即 FA2FC 又又 FAFA，则则 FA2FC 故选项故选项 D 正确正确 如图所示如图所示，轻绳的一端系在质轻绳的一端系在质量为量为 m 的物体上的物体上， 另一端系在一个轻质另一端系在一个轻质圆环上圆环上，圆环套在粗糙水平杆圆环套在粗糙水平杆 MN 上上，现用水平力现用水平力 F 拉绳上一点拉绳上一点， 使物体处于使物体处于图中实线位置图中实线位置， 然后改变然后改变 F 的大小使其的大小使其缓慢下降到图中虚线位置缓慢下降到图中虚线位置，圆环仍在原来的位置不动圆环仍在原来的位置不动，则在这，则在这一过程，水平拉力一过程，水平拉力 F、环与杆的摩擦力、环与杆的摩擦力 f 和环对杆的压力和环对杆的压力 N 的的变化情况是变化情况是( ) AF 逐渐增大逐渐增大，f 保持不变保持不变，N 逐渐增大逐渐增大 BF 逐渐增大逐渐增大，f 逐渐增大逐渐增大，N 保持不变保持不变 CF 逐渐减小逐渐减小，f 逐渐增大逐渐增大，N 逐渐减小逐渐减小 DF 逐渐减小逐渐减小，f 逐渐减小逐渐减小，N 保持不变保持不变 解析解析 法一：解析法法一：解析法 以结点为研究对象以结点为研究对象，受力如图甲所示受力如图甲所示，由由平衡条件可知：平衡条件可知：mg、F 的合力与绳子的拉的合力与绳子的拉力力 T 等大反向等大反向，F 大小满足关系式大小满足关系式 Fmgtan ，在物体缓慢下降的过程中在物体缓慢下降的过程中，物物体的受力情况及平衡状态保持不变体的受力情况及平衡状态保持不变，所以所以关系式关系式 Fmgtan 仍然成立仍然成立， 但但 逐渐减小逐渐减小， 所以所以 F 也随之也随之减小减小， 对圆环和物体整体受力分析对圆环和物体整体受力分析， 水平方向上水平方向上 fF， F 减小减小， f 也随之减小也随之减小，竖直方向：竖直方向：NG总总保持不变保持不变D 选项正确选项正确 法二：图解法法二：图解法 物体在三个力的作用下处于平衡状态物体在三个力的作用下处于平衡状态，力力F 和绳子的拉力和绳子的拉力 T 的合力与重力平衡的合力与重力平衡，即即F 和和 T 的合力大小恒定的合力大小恒定，方向竖直向上方向竖直向上，且且 F 的方向保持不变的方向保持不变，根据力的三角形法根据力的三角形法则可用图示的则可用图示的方法来确定力方法来确定力 F 的变化规律的变化规律，如图乙所示如图乙所示，减小减小，F 随之减小随之减小，f 也随之减也随之减小小，D 选项正确选项正确 解析：解析： 选选 D.如图所示如图所示，对小球受力分析知对小球受力分析知，小球受三小球受三个力的作用而保持平衡个力的作用而保持平衡，且拉力且拉力 F 和支持力和支持力 N的合力和重力的合力和重力 G 相平衡相平衡， 即拉力和支持力的合即拉力和支持力的合力保持不变力保持不变，因为支持力始终是与斜面垂直的因为支持力始终是与斜面垂直的，所以支持力的方向不变根据几何知识所以支持力的方向不变根据几何知识，点到点到线的垂线段最短线的垂线段最短，当拉力当拉力 F 的方向和支持力的方向和支持力 N的方向相垂直时的方向相垂直时，拉力拉力 F 取得最小值取得最小值，所以当轻绳向上缓慢偏所以当轻绳向上缓慢偏移时移时，拉力先减小后增大拉力先减小后增大，选项选项 A、B、C 错误错误，选项选项 D 正确正确