学案1重力场中物体的平衡.ppt

学案重力场中物体的平衡,知识回顾,1.重力（1）产生:重力是由于地面上的物体受地球的而产生的,但两者不等价.因为万有引力的一个分力要提供物体随地球自转所需的，而另一个分力即重力,如图1所示.,万有引力,向心力,图1,（2）大小:随地理位置的变化而变化在两极:G=F万在赤道:G=F万-F向一般情况下,在地表附近G=.（3）方向:竖直向下,并不指向地心.,mg,2.弹力绳只能产生拉力,杆既可以产生拉力,也可以产生支持力,在分析竖直面内的圆周运动问题应注意二者的区别.,3.摩擦力在同一接触面，摩擦力方向总是与弹力方向垂直.,（1）滑动摩擦力的大小与两物体的运动状态无关，只取决于动摩擦因素和正压力.（2）摩擦力的方向与物体相对运动（或相对运动的趋势）方向相反，这种相对运动是相对于摩擦力施力物体的运动，不一定是相对于地面.,4.力的合成与分解由于力是矢量,因此可以应用平行四边形定则进行合成与分解,常用法和法来分析平衡问题.5.共点力的平衡（1）状态:静止或.（2）条件:.,正交分解,力的合成,匀速运动,F合=0,1.处理平衡问题的基本思路:确定平衡状态（加速度为）巧选研究对象（整体法或隔离法）受力分析建立平衡方程求解或作讨论.2.常用的方法有:在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用法.3.求解平衡问题常用:正交分解法、力的合成法（在三个共点力作用下的平衡,任意两个力的合力必与第三个力等大反向）、矢量三角形法和法（分析动态平衡问题）.,方法点拨,假设,相似三角形,零,类型一力的三角形法例1用与竖直方向成角的倾斜轻绳子a和水平轻绳子b共同固定一个小球，这时绳b的拉力为F1.现在保持小球在原位置不动，使绳子b在原竖直平面内，逆时针转过角固定，绳b拉力变为F2;再转过角固定，绳b拉力变为F3,如图2所示.则（）A.F1F2C.F1=F3（M+m）gC.Ff1=0，Ff2=0D.FN1=FN2=（M+m）g解析在没有施加电场的情况下物体沿斜面体匀速下滑时，系统处于平衡状态，所以FN1=（M+m）g,Ff1=0.施加平行斜面向上的匀强电场后，物体受到电场力作用而沿斜面减速下滑，但斜面体对物体的作用力大小、方向仍与没有施加电场前的相同，即物体对斜面体的作用力大小、方向仍不变（大小仍等,于mg，方向仍竖直向下），所以地面对斜面体的支持力FN2仍等于系统的重力，斜面体在水平方向上没有相对运动趋势，即地面对斜面体的静摩擦力Ff2仍为零.答案CD,预测3（2009徐州市三模）如图7所示，斜劈A置于水平地面上，滑块B恰好沿其斜面匀速下滑.在对B施加一个竖直平面内的外力F后，A仍处于静止状态，B继续沿斜面下滑.则以下说法中正确的是（）,图7,A.若外力F竖直向下，则B仍匀速下滑，地面对A无静摩擦力作用B.若外力F斜向左下方，则B加速下滑，地面对A有向右的静摩擦力作用,C.若外力F斜向右下方，则B减速下滑，地面对A有向左的静摩擦力作用D.无论F沿竖直平面内的任何方向，地面对A均无静摩擦力作用解析滑块B能匀速下滑，则A、B之间的动摩擦因数=tan，其中为斜面A的倾角.若外力F竖直向下，仍然会有（mBg+F）sin=（mBg+F）cos，所以B仍会匀速下滑；设B对A的压力大小为FN、摩擦力大小为Ff,则有Ff=FN,FN、Ff在水平方向的分力大小分别为FNsin、Ffcos，结合前面的两个等式可知FNsin=Ffcos,即A在水平方向无运动趋势，所以无论F沿竖直平面内的任何方向，地面对A均无静摩擦力作用.所以选A、D项.答案AD,类型四绳栓接物体的平衡问题例4（2009济南市模拟）如图8所示，ACB是一光滑、足够长的、固定在竖直平面内的框架，其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为.P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上，两根细绳的一端分别系在P、Q环上，另一端和一绳套系在一起，结点为O.将质量为m的钩码挂在绳套上，OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用l1、l2表示，若l1l2=23，则两绳受到的拉力之比FT1FT2等于（）A.11B.23C.32D.49,图8,解析如右图所示平衡时，两线皆于杆垂直，对悬挂点O受力分析，作受力分析图正交分解：FT1sin=FT2sin,由几何关系可知=所以FT1=FT2FT1FT2=11所以选A答案A,拓展探究（2009泰安质检）如图9所示，A、B两均匀直杆上端分别用细线悬挂于天花板上，下端搁置在水平地面上，处于静止状态，悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于两杆的受力情况，下列说法中正确的有（）A.A、B杆都受三个力作用B.A、B杆都受四个力作用C.A杆受三个力,B杆受四个力D.A杆受四个力,B杆受三个力,图9,D,预测4（2009鸡西模拟）在2008年奥运会上，中国选手何雯娜取得女子蹦床比赛冠军，蹦床可简化为如图10所示，完全相同的网绳构成正方形，O、a、b、c等为网绳的结点.当网水平张紧时，若质量为m的运动员从高处竖直落下，并恰好落在O点，当该处下凹至最低点时，网绳aOe、cOg均成120向上的张角，此时O点受到的向下的作用力为F，则这时O点周围每根绳的拉力的大小为（）A.F/4B.F/2C.（F+mg）/4D.（F+mg）/2,图10,解析对O点受力分析，将受力分析图由立体图转化为对称的平面图即可得B项正确.答案B,1.（2009东营二模）下图中A球系在绝缘细线的下端，B球固定在绝缘平面上，它们带电的种类以及位置已在图中标出.A球能保持静止的是（）解析对A球进行受力分析，A球受重力、拉力、库仑力，三力平衡,A球能保持静止.,AD,2.（2009青岛模拟）如图11所示，质量为m的物体在沿斜面向上的拉力F作用下，沿放在水平地面上的质量为M的粗糙斜面匀速下滑，此过程中斜面体保持静止，则地面对斜面（）A.无摩擦力B.水平向左的摩擦力C.支持力为（M+m）gD.支持力小于（M+m）g解析分别对m、M受力分析Ff=FfD.解析绳右端从B移至C点时，夹角不变即B=C.从CD点时D变小，由受力分析可得FTB=FTCFTD.,FTB=FTCFTD,图18,10.如图19所示，在O点的正下方L0处固定一光滑小圆环，一根固定在O点的弹性绳原长为L0，劲度系数为k，在弹性绳上系一质量为M的物体A，A放在水平面上，小圆环离水平地面的距离为l（lmg/k），物体A与水平地面间的最大静摩擦力为正压力的倍.求：（1）在水平外力的作用下A从O正下方a处缓慢移动的距离x与外力F的关系？（2）A从a点移动到何处撤去外力才可以保持静止？,图19,解析本题主要考查物体的平衡，物体运动时处于平衡状态，注意分析物体的受力，物体在向右运动的过程中摩擦力保持不变.（1）物体A在外力的作用下向右运动，设物体向右移动距离为x绳的伸长量l=，绳的拉力F=k绳的拉力在竖直方向的分力Fy=k=kl在水平方向的分力Fx=k=kxF=（Mg-kl）+kx.（2）设A静止时离a的距离为x，此位置处A将受到四个力的作用，设绳的拉力为FT，A所受摩擦力为Ff,地面支持力为FN，绳与竖直方向夹角为，则有,FN+FTcos=Mg,FTsin=Ff，其中FT=kl/cosFfmax=FNkx=FfFfmax=（Mg-kl）,即x（Mg-kl）/k这表明，物体可以静止在以a为圆心，（Mg-kl）/k为半径的圆形区域内的任意位置.答案见解析,返回,