共点力平衡条件的应用优秀课件

共点力平衡条件的应用课件〔教科版必修1〕.ppt1、一、解答共点力平衡问题常用的方法处理共点力的平衡问题时，正确的受力分析是关键.当物体受三个力〔不平行〕而平衡时,这三个力确定是共点力,常用以下两种方法处理问题:1.三角形法〔1〕依据平衡条件,任两个力的合力与第三个力等大反向,把三个力放于同一个三角形中,三条边对应三个力,再利用几何学问求解.〔2〕三个力可以构成首尾相连的矢量三角形,这种方法一般用来商量动态平衡问题较为便利.2.正交分解法利用三角形法解题时构造的三角形一般为直角三角形才能解出结果.假设三个力不能构成直角三角形,或物体受力较多,一般承受正交分解法2、求解,物体处于平衡状态时,平衡条件为物体受多个力平衡时，我们可以通过求出其中几个力的合力，将多个力的平衡问题转化为二力平衡或三力平衡问题.【典例1】如以下图，质量为m的物体，在水平力F的作用下，沿倾角为α的粗糙斜面对上做匀速运动，求水平推力的大小.【解题指导】解答此题按如下思路分析：【标准解答】物体做匀速运动处于平衡状态，受力分析如以下图，由平衡条件得：沿斜面方向：Fcosα－mgsinα－f=0垂直斜面方向：N―mgcosα―Fsinα=0又有：f=μN解以上各式得：F=(sinα+μcosα)mg/(c 3、osα－μsinα)【规律方法】求解共点力作用下物体平衡的一般步骤〔1〕灵敏选取争辩对象；〔2〕将争辩对象隔离出来，分析物体的受力状况并画受力示意图；〔3〕依据物体的受力特点选取适当的方法,一般承受正交分解法；〔4〕列方程求解，并检查答案是否完好，合理.【互动探究】假设力F沿斜面对上，且物体沿斜面匀速下滑，求力F的大小.【解析】物体受竖直向下的重力mg、垂直斜面的支持力N、沿斜面对上的力F和摩擦力f做匀速直线运动，受力分析如以下图：由平衡条件得：沿斜面方向：F+f-mgsinα=0垂直斜面方向：N-mgcos4、α=0又有：f=μN解以上各式得：F=mg(sinα-μcosα)答案：mg(sinα-μcosα)【变式备选】如以下图，一个质量为m的物体，在平行于斜面的拉力F作用下，沿着倾角为α的斜面匀速向上运动，已知物体与斜面间的动摩擦因数为μ.求拉力F的大小.【解析】物体处于平衡状态，受力分析如以下图，由共点力的平衡条件可知：平行于斜面方向：F-mgsinα-f=0，垂直于斜面方向：N-mgcosα=0，其中f=μN，由以上三式解得F=mgsinα+μmgcosα.答案：mgsinα+μmgcosα二、整体法和隔离5、法分析共点力平衡问题1.整体法：把两个或两个以上物体组成的系统作为一个整体来争辩的分析方法;当只涉及争辩系统的外力而不涉及系统内部物体间的相互作用力时，一般可承受整体法.2.隔离法：将所确定的争辩对象从四周物体(连接体)系统中隔离出来进展分析的方法，其目的是便于进一步对该物体进展受力分析，得出与之关联的力.为了争辩系统(连接体)内某个物体的受力状况，通常可承受隔离法.一般状况下，整体法和隔离法是结合在一起使用的.假设选单个物体作争辩对象主要解决相互作用力问题.单个物体的选取应选与外界接触的个数最少的物体.【典6、例2】〔2022·山东高考〕如以下图，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动〔m1在地面，m2在空中〕，力F与水平方向成θ角.那么m1所受支持力N和摩擦力f正确的选项是()A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-FcosθC.f=FcosθD.f=Fsinθ【解题指导】解答此题时可按以下思路分析：【标准解答】选A、C.把质量为m1、m2的两个物体看成一个整体进展争辩，进展受力分析，水平方向上：f=Fcosθ，C正确；竖直方向上：N+Fsinθ=m7、1g+m2g，所以N=m1g+m2g-Fsinθ，所以A正确，B、D均错.【变式训练】如以下图，人重600N，木板重400N，人与木板、木板与地面间的动摩擦因数皆为0.2.如今人用水平力拉绳，使他与木板一起向右匀速运动，那么()A.人拉绳的力是200NB.人拉绳的力是100NC.人的脚给木板摩擦力向右D.人的脚给木板摩擦力向左【解析】选B、C.把人与木板看成一个整体，绳拉人与绳拉木板的力都为T，依据平衡条件有：2T＝μN=μ(G1+G2),所以T=100N，即人拉绳的力也是100N，故A错误，B正确；以人为研8、究对象，人也处于平衡状态，其中绳对人的拉力向右，因此木板对人的静摩擦力向左，依据力是物体间的相互作用，那么人对木板的静摩擦力方向向右，故C正确，D错误.所谓动态平衡问题，就是通过把握某一物理量，使物体的状态发生缓慢转变.由于缓慢转变，可认为物体始终处于平衡状态.分析动态平衡问题通常有两种方法.1.解析法：对争辩对象的任一状态进展受力分析，建立平衡方程，求出因变参量与自变参量的一般函数式，然后依据自变参量的转变确定因变参量的转变.2.图解法：对争辩对象进展受力分析，再依据平行四边形定那么或三角形定那么画出不同状态下9、的力的矢量图〔画在同一个图中〕，然后依据表示力的有向线段的长度转变推断各个力的转变状况.【典例】〔2022·南阳高一检测〕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.假设F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如以下图，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，10、F3保持不变【解题指导】〔1〕首先分析物体B的受力状况，依据平衡条件列出方程，由F的转变确定F1、F2的转变.(2)再承受整体法分析受力状况,确定F3的转变状况.【标准解答】选C.如以下图，球B受到四个力作用，且保持静止，那么θ不变，F2cosθ=F+mg.假设F缓慢增大，那么F2增大.而F2sinθ=F1,那么F1也增大.对于整体而言：地面对A的摩擦力f=F1，地面对A的支持力N=F+G 总，所以f和N均缓慢增大，所以F3缓慢增大，C对.平衡条件应用不当导致错误〔2022·西安高一检测〕物体m恰好沿静止的斜面匀速下11、滑，现用一个力F作用在m上，力F过m的重心，且方向竖直向下，如以下图，那么()A.物体对斜面的压力增大B.斜面对物体的摩擦力增大C.物体将沿斜面加速下滑D.物体仍保持匀速下滑【正确解答】选A、B、D.加上力F后，物体受力如图,建立如以下图坐标系，分解F、mg，由平衡条件可得N=〔mg+F〕cosθ,f=μN，故A、B正确.不加F时,有mgsinθ=μmgcosθ,故加上F后仍有(mg+F)sinθ=μ(mg+F〕cosθ,故C错误，D正确.正确答案：A、B、D【易错分析】此题毁灭错选的缘由是对物体受力分析时，12、某一方向上物体平衡条件的应用把握不娴熟造成的.1.〔2022·广东高考〕如图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO 长度相等，拉力分别为FA，FB，灯笼受到的重力为G.以下表述正确的选项是()A.FA 确定小于GB.FA与FB大小相等C.FA与FB是一对平衡力D.FA与FB大小之和等于G【解析】选B.由A、B两点等高，AO、BO等长可知，AO绳与BO绳两力对称，B正确；假设两绳间的夹角θ=120°时，FA=FB=G；当θ＜120°时：FA=FB＜G；当θ＞120°时：FA=FB＞G，故A错13、误；这两个力的大小相等但方向不在同始终线上，不是平衡力，C错误；这两个力不是大小之和而是矢量之和等于G，D错误.2.〔2022·奉贤区高一检测〕如以下图，截面为三角形的木块a上放置一铁块b,三角形木块竖直边靠在粗糙的竖直面上，现用竖直向上的作用力F，推动木块与铁块一起向上匀速运动，运动过程中铁块与木块始终保持相对静止，那么下面说法正确的选项是()A.木块a与铁块b间确定存在摩擦力B.木块与竖直墙面间确定存在水平弹力C.木块与竖直墙面间确定存在摩擦力D.竖直向上的作用力F的大小确定大于铁块与木块的重力之和【解析】选14、A.木块和铁块一起向上做匀速运动，依据平衡条件，木块与铁块之间确定有摩擦力.由于F是竖直向上的，故F的大小等于铁块与木块的重力之和，木块和墙壁之间无弹力和摩擦力，故A正确，B、C、D错误.3.如图，用斜向下的推力F推木箱，木箱恰好做匀速直线运动，那么推力F与木箱所受的摩擦力的合力的方向是()A.向下偏左B.向下偏右C.竖直向下D.水平向左【解析】选C.依据物体的平衡条件，F与摩擦力的合力与重力和弹力的合力等大反向，故C正确.4.如图，放在水平桌面上的木块受到F1=8N，F2=3N两水平推力作用而静止，假设撤去F15、1，那么物体在水平方向上受到的合力为()A.0NB.3N，向左C.2N，向右D.8N，向左【解析】选A.木块原来处于静止状态，那么所受摩擦力为静摩擦力，取向右为正方向,由平衡条件得F1-F3-f=0，得静摩擦力f=5N，向左.撤去F1后，F2使木块产生向左的运动趋势，由于F25N，故木块仍静止，故此时物体在水平方向上受到的合力为0N〔此时静摩擦力f′=3N,向右与F2平衡〕.应选A.5.〔2022·海淀区高一检测〕悬挂着的小球重6N，在均匀的水平风力作用下偏离了竖直方向θ=37°角而处于静止状态.求风对16、小球的作用力F和绳子的拉力T.〔sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75)【解析】小球受力如图小球平衡，有Tcos37°=G,Tsin37°=F由以上两式解得：T=7.5N,F=4.5N答案：4.5N7.5N一、选择题〔此题共6小题，每题5分，共30分.每题至少一个选项正确〕1.(2022·泰州高一检测)如以下图，物体A在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上，那么关于A受力的个数，以下说法中正确的选项是()A.A确定是受两个力作用B.A 确定是受四个力作用C.A可能受三个力作用D.A17、不是受两个力作用就是受四个力作用【解析】选D.假设拉力F等于重力，那么A仅受拉力F和重力两个力作用；假设拉力F小于重力，接触面不仅有弹力，而且有摩擦力，那么A受四个力作用，故D正确.2.(2022·南通高一检测〕如以下图，光滑斜面的倾角为θ,质量为m的物体在平行于斜面的轻质弹簧的作用下处于静止状态，那么弹簧的弹力大小为()A.mgB.mgsinθC.mgcosθD.mgtanθ【解析】选B.对物体m进展受力分析，如以下图，依据平衡条件，弹力F=mgsinθ,故B正确.3.如以下图，水平地面上的物体受一水平作用力F，物18、体保持静止状态，现将作用力F保持大小不变，方向沿逆时针方向缓缓转过180°，而物体始终保持静止，那么在这个过程中，物体对地面的正压力N 的大小和地面给物体的摩擦力f的大小的转变状况是()A.f不变B.f先变小后变大C.N先变小后变大D.N先变大后变小【解析】选B、C.将力F进展正交分解，F 的水平重量Fx=Fcosθ，先变小后变大，故静摩擦力f先变小后变大，B正确，A 错误；F的竖直重量Fy=Fsinθ,先变大后变小，而Fy+N=G，故对地面的压力N 先变小后变大，C正确，D错误.4.光滑小球放在两板间,如以下图,当19、OB不动,OA绕O点转动使θ角变小时,两板对球的压力FA和FB的转变为()A.FA变大B.FA变小C.FB变小D.FB变大【解析】选A、D.如以下图,当θ角变小时,两分力由FA、FB分别变为FA′和FB′,可见两力都变大，故A、D正确.5.〔2022·苏州高一检测〕放在水平地面上的物块，受到一个与水平方向成θ角斜向下的力F的作用，如以下图.假设保持力F的大小不变，而使力F与水平方向的夹角θ变小，且物块在水平地面上始终静止，那么，地面受到的压力N 和物块受到的摩擦力f的转变状况是()A.N变小，f变大B.N变大20、，f变小C.N变小，f变小D.N变大，f变大【解析】选A.对物块受力分析如图.正交分解得Fcosθ=f，Fsinθ+mg=N.故当θ变小时，f变大，N变小，A 正确.6.如以下图，电灯悬挂于两墙壁之间,更换水平绳OA使连接点A向上移动而保持O点的位置不变,那么在A点向上移动的过程中()A.绳OB的拉力渐渐增大B.绳OB的拉力渐渐减小C.绳OA的拉力先增大后减小D.绳OA的拉力先减小后增大【解析】选B、D.以O点为争辩对象,受力分析如图(a)所示,FOA与FOB的合力大小等于G,方向竖直向上.FOA、FOB、F构21、成封闭的矢量三角形,如图(b)所示,FOB的方向不变,FOA的箭头在FOB 上滑动,而箭尾始终在O点,那么FOA先减小后增大,FOB始终减小,即选项B、D正确.二、非选择题〔此题包括2小题，共20分，要有必要的文字表达〕7.〔8分〕〔2022·南京高一检测〕倾角为θ的固定斜面上有一质量为m的物体如图，当受一水平推力F作用时，求：〔1〕当斜面光滑时，假设要使物体沿斜面匀速下滑，F为多大？〔2〕假设物体与斜面间的动摩擦因数为μ，为让物体匀速上滑，那么F又为多大？【解析】〔1〕受力分析如图.物体受重力、斜面支持力和推力而处 22、于平衡状态，那么F=mgtanθ〔2〕受力分析如图，物体受重力、斜面支持力、推力和摩擦力共4个力作用，正交分解列方程：Fcosθ-mgsinθ-f=0①Fsinθ+mgcosθ-N=0②f=μN③由①②③得：F=mg(μcosθ+sinθ)/(cosθ-μsinθ)答案：(1)mgtanθ(2)mg〔μcosθ+sinθ)/(cosθ-μsinθ)8．〔挑战力气〕(12分)如以下图，小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上，设小球质量m＝1kg，斜面倾角α＝30°，细绳与竖直方向夹角θ＝30°，光滑斜面体23、的质量M＝3kg，置于粗糙水平面上．(g取10m/s2)求：(1)细绳对小球拉力的大小；(2)地面对斜面体的摩擦力的大小和方向．【解析】(1)以小球为争辩对象受力分析如图甲所示．由平衡条件得F＝mg，Tcos30°＝解得T＝＝=(2)以小球和斜面整体为争辩对象受力分析如图乙所示，由于系统静止，所以f＝Tsin30°＝＝方向水平向左．答案：(1)(2)方向水平向左【方法技巧】求平衡问题的五种方法1.力的合成法物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，那么任意两个力的合力确定与第三个力大小相等，方向相反;“力的合成法24、〞是解决三力平衡问题的根本方法.2.正交分解法物体受到三个或三个以上力的作用时，常用正交分解法列平衡方程求解:Fx合=0,Fy合=0.为便利计算，建立坐标系时以尽可能多的力落在坐标轴上为原那么.3.三角形法对受三力作用而平衡的物体，将力矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的封闭力三角形，进而处理物体平衡问题的方法叫三角形法;力三角形法在处理动态平衡问题时便利、直观，简洁推断.4.相像三角形法物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，力三角形与题设图中的几何三角形相像，进而力三角形与几何三角形对应成比例，依据比值25、便可计算出未知力的大小与方向.5.正弦定理法正弦定理:在同一个三角形中，三角形的边长与所对角的正弦比值相等;同样，在力的三角形中也满足上述关系，即力的大小与所对角的正弦比值相等.Thankyou!。