高中物理 5.4 平衡条件的应用课件1 鲁科版必修1.ppt

平衡条件的应用 复习 1 如果一个物体能够保持 或 我们就说物体处于平衡状态 2 当物体处于平衡状态时 a 物体所受各个力的合力等于 这就是物体在共点力作用下的平衡条件 b 它所受的某一个力与它所受的其余外力的合力关系是 本节课我们来运用共点力的平衡条件求解一些实际问题 一 物体的物体静态平衡 1 概念 物体在力的作用下处于静止的平衡状态 称为静态平衡 2 受力特点 处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零 二 物体的动态平衡 1 概念 物体在力的作用下处于匀速直线运动的平衡状态 我们称之称为静态平衡 2 受力特点 处于静态平衡的物体所受共点力的合力为零 例1 如图所示 一个半径为r 重为G的圆球被长为2r的细线悬挂在墙上 求细线对球的拉力F1和墙对球的压力F2 解 物体受力如图 细线对球的拉力F和墙对球的支持力N的合力F合 例2 在水平地面上有一质量为10kg的物体 它受到与水平方向成370角斜向上的50N的拉力作用 在水平方向做匀速直线运动 g 10m s2 求物体与地面间的动摩擦因数 sin370 0 6 cos370 0 8 例题3 如右图所示 重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙之间 细绳OB的一端固定于左墙B点 且OB沿水平方向 细绳OA挂于右墙的A点 1 当细绳OA与竖直方向成 角时 两细绳OA OB的拉力FA FB分别是多大 分析与解 根据题意 选择电灯受力分析 它分别受到重力G 两细绳OA OB的拉力FA FB 可画出其受力图 由于电灯处于平衡状态 则两细绳OA OB的拉力FA FB的合力F与重力大小相等 方向相反 构成一对平衡力 FA G CoS FB G Cot 根据力的三角关系可得 2 保持O点和细绳OB的位置 在A点下移的过程中 细绳OA及细绳OB的拉力如何变化 FA G CoS FB G Cot 分析与解 在A点下移的过程中 细绳OA与竖直方向成 角不断增大 FA FB不断增大 例题1 如右图所示 重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙之间 细绳OB的一端固定于左墙B点 且OB沿水平方向 细绳OA挂于右墙的A点 1 当细绳OA与竖直方向成 角时 两细绳OA OB的拉力FA FB分别是多大 2 保持O点和细绳OB的位置 在A点下移的过程中 细绳OA及细绳OB的拉力如何变化 3 保持O点和绳OA的位置 在B点上移的过程中 细绳OA及细绳OB的拉力如何变化 FA FB不断增大 分析与解 在B点上移的过程中 应用力的图解法 可发现两细绳OA OB的拉力变化规律 FA不断减小 FB先减小后增大 例题1 如右图所示 重力为G的电灯通过两根细绳OB与OA悬挂于两墙之间 细绳OB的一端固定于左墙B点 且OB沿水平方向 细绳OA挂于右墙的A点 1 当细绳OA与竖直方向成 角时 两细绳OA OB的拉力FA FB分别是多大 FA G CoS FB G Cot 小结 解这种题型首先对动态平衡的物体受力分析 确定三个力的特点 找出不变力 则另两个变力的合力就与该不变力构成一对平衡力 用力的合成分解法 图解法或力的矢量三角形与结构三角形相似法解决 求解共点力体用下平衡问题的解题一般步骤 1 确定研究对象 物体或结点 2 对研究对象进行受力分析 并画受力图 3 分析判断研究对象是否处于平衡状态 4 根据物体的受力和己知条件 运用共点力平衡条件 选用适当方法计算求解 练习1 如图所示 细绳 与 所能承受的最大拉力相同 长度 则在不断加重重物 的过程中 绳 不会断 绳先被拉断 绳先被拉断 绳和 绳同时被拉断 因无具体数据 故无法判断哪条绳先被拉断 动态平衡 什么是动态平衡 物体处于一系列的平衡状态中 此过程中外力在发生变化 但合力始终为零 变化的外力一般是被动力 微变弹力 静摩擦力 解决动态平衡问题的关键是 在变中找到不变 解决动态平衡的步骤 正确分析物体动态平衡问题 可分三步进行 1 对物体的初状态进行受力分析 2 在变化过程中 找出不变的物理量 3 应用平行四边形法则 三角形法则 进行判断 解决动态平衡的方法 物理方法 三力平衡问题用合成法 多力平衡用分解法 数学方法 三力平衡用图解法 多力平衡用公式法 例1 如图1所示 一个重为G的球放在光滑斜面上 斜面倾角为 在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住 使之处于静止状态 今使板与斜面夹角 缓慢增大 问 在此过程中 球对挡板 斜面的压力如何变化 对挡板压力先减小后增大 对斜面始终减小 类型一 合力的大小 方向不变 一个分力的方向不变 例2 光滑的半球固定在水平地面上 球心正上方有一滑轮 轻绳的一端系一小球靠在半球上 另一端绕过定滑轮后用力拉住 使小球静止 如图3所示 现缓慢地拉绳 在使小球沿球面上移过程中 半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况如何 T变小 N变大 类型二 合力大小方向不变 力三角形与几何三角形相似 例3 如图5所示 人站在岸上通过定滑轮用绳牵引小船 若水的阻力恒定不变 则在船匀速靠岸的过程中 绳的拉力和船受到的浮力如何变化 拉力变大 浮力变小 类型三 多力平衡 正交分解用图解法进行分析 例4 如图所示中OA为弹性轻绳 其一端固定于天花板上的O点 另一端与水平地面上的滑块A相连 B为紧挨绳的一光滑水平小钉 它到天花板的距离BO等于弹性绳的自然长度 现用一水平力F作用于A 使之向右缓慢地做直线运动 试分析在运动过程中地面对物体的支持力N 摩擦力f 拉力F如何变化 N不变 f不变 F变大 类型四 多力平衡 正交分解用公式法进行分析 例5 如图所示 一个重为G的球放在光滑斜面上 斜面倾角为 在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住 使之处于静止状态 今使板与斜面夹角 缓慢增大 问 在此过程中 球对挡板 斜面的压力如何变化 点评 合力的大小 方向不变 一个分力的方向不变 则另一分力有最小值 条件 两分力垂直 例6 光滑的半球固定在水平地面上 球心正上方有一滑轮 轻绳的一端系一小球靠在半球上 另一端绕过定滑轮后用力拉住 使小球静止 如图3所示 现缓慢地拉绳 在使小球沿球面上移过程中 半球对小球的支持力N和绳对小球的拉力T的大小变化情况如何 FN F拉 点评 合力大小方向不变 力的矢量三角形与几何三角形相似