第4讲 受力分析 共点力的平衡
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1 受力分析 共点力平衡
知识点一、受力分析
一、定义:
把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力示意图的过程.
二、受力分析的两条基本原则:
1、只分析物体受到的力,不能把研究对象对外界物体施加的力也画在受力图上。
2、只研究物体所受共点力的情况,只有共点力才能利用平行四边形定则和三角形定则进行合成与分解,所以受力分析时,应注意所有力的作用点都是同一点.
三、受力分析的一般顺序
①明确研究对象,并将它从周围的环境中隔离出来,以避免混淆.由于解题的需要,研究的对象可以是质点、结点、单个物体或物体系统.
②按顺序分析物体所受的力.一般遵守“主动力和运动状态决定被动力”的基本原则,按照场力(重力、电场力、磁场力)、接触力(弹力、摩擦力)、已知外力的顺序进行分析,要养成按顺序分析力的习惯,就不容易漏掉某个力.
③正确画出物体受力示意图.画每个力时不要求严格按比例画出每个力的大小,但方向必须画准确.一般要采用隔离法分别画出每一个研究对象的受力示意图,以避免发生混乱.
④检查.防止错画力、多画力和漏画力.
四、受力分析的基本方法
1、条件法
(1)受力分析时,当不明确一个力是否存在,可以通过分析这个力的产生条件判断该力是否存在;
(2)根据力与力之间的关系性进行判断,比如有摩擦力是一定存在弹力; 2 (3)根据物体的运动状态确定力是否存在,即主动力和运动状态决定被动力。
1、如图所示,一物体在粗糙水平地面上受斜向上的恒定拉力F作用而做匀速直线运动,则下列说法正确的是 ( )
A.物体可能只受两个力作用 B.物体可能受三个力作用
C.物体可能不受摩擦力作用 D.物体一定受四个力
2、如图所示,光滑斜面上有两个叠放在一起的物体A、B,A跟光滑竖直墙壁接触,B跟墙壁不接触,两物体均处于静止状态,试画出A、B两物体的受力图.
3、如图所示,在水平力F作用下,A、B保持静止.若A与B的接触面是水平的,且F≠0. 则关于B的受力个数可能为( )
第3节共点力的平衡
本节重点:
①物体的平衡状态;
②共点力的平衡条件。
本节难点:
①受力情况分析以及平衡条件的应用。
知识点:
1.平衡状态:物体静止或匀速直线运动时所处的状态。
注意:保持静止和瞬时速度为0不同!
2.物体受两个共点力作用时的平衡条件。
(1)二力平衡的条件是:两个力的大小相等、方向相反,并在同一直线上。F合=0
(2)当物体受到三个共点力作用时,它的平衡条件:F合=0
结论:在共点力作用下,物体的平衡条件:在共点力作用下物体的平衡条件是合力等于零。
(3)求解方法
①合成法:根据矢量遵循平行四边形定则
②正交分解法:分解是为了更好地有效地合成,这样利于解题。
3.动态平衡问题
(1)解析法:对研究对象进行受力分析,先画出受力示意图,再根据物体的平衡条件列式求解,得到因变量与自变量的一般函数表达式,最后根据自变量的变化确定因变量的变化。
图解法:对研究对象在动态变化过程中的若干状态进行受力分析,在同一图中作出物体在若干状态下所受的力的三角形或平行四边形,由各边的长度变化及角度变化来确定力的大小及方向的变化。
适用于图解法题型特点:
适用于三力平衡中:一个力恒定不变(大小、方向不变);一个力大小不变,一个力可变。
(2)相似三角形法:先正确分析物体的受力,画出受力分析图,将三个力首尾相连构成三角形,再寻找与力的三角形相似的几何三角形,利用相似三角形的性质,建立比例关系,把力的大小变化问题转化为几何三角形边长的大小变化问题进行讨论。 适用于相似三角形法题型特点:
适用于三力平衡中:一个力恒定不变(大小、方向不变);其他两个力的方向均发生变化。
专业 引领 共成长
教师 日期
学生
课程编号 课型 新课
课题 受力分析、共点力的平衡
教学目标
1、掌握几种常见的力的特点
2、学会受力分析的基本步骤和方法
3、掌握平衡问题的基本分析方法
教学重点
共点力平衡的分析方法
教学安排
版块 时长(分钟)
1 知识点回顾 5
2 知识点讲解 45
3 课堂练习 60
4 课堂总结 10
5 回家作业 40
专业
引领 共成长
1、把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力图,这个过程就是受力分析。
2、分析程序:
(1)明确研究对象。在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。
(2)首先是场力,即非接触力:重力、电场力、磁场力等;当出现“轻杆、轻绳、轻环等”意味著重力不计,或是明确说明重力不计时,不用考虑重力。
(3)后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。
在解同一个问题时,分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千万不可重复。
3、受力分析的五点注意
①不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。
②对于分析出的物体受到的每一个力,都必须明确其来源,即每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。
③合力和分力不能重复考虑。
④区分性质力与效果力:研究对象的受力图,通常只画出按性质命名的力,不要把按效果命名的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。
⑤区分内力与外力:对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,要在受力分析图中画出。
1 / 6 《受力分析 共点力的平衡》教案
【重点知识梳理】
一、受力分析
1.受力分析的常用方法
方法 整体法 隔离法 假设法
概念 将加速度相同的几个相互关联的物体作为一个整体进行分析的方法 将所研究的对象从周围的物体中分离出来进行分析的方法 在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的假设的方法
选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内部各物体之间的相互作用力 根据力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断力是否存在
注意问题 受力分析时不考虑系统内各物体之间的相互作用力 一般情况下隔离受力较少的物体 一般在分析弹力或静摩擦力时应用
2.受力分析的基本步骤
基本步骤 具体操作
明确研究对象 即确定分析受力的物体,研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统
隔离物体分析 将研究对象从周围的物体中隔离出来,进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用
画受力示意图 边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出力的方向,标明各力的符号
例1.用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点,在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q,如图2-3-1所示。P、Q均处于静止状态,则下列相关说法正确的是( )
A.P物体受4个力
B.Q受到3个力
C.若绳子变长,绳子的拉力将变小 2 / 6 D.若绳子变短,Q受到的静摩擦力将增大
二、共点力的平衡
1.平衡的两种状态
(1)静止状态。(2)匀速直线运动状态。
2.共点力的平衡条件
(1)F合=0;(2)Fx=0且Fy=0。
3.平衡条件的拓展
(1)二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反。
(2)三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余两个力的合力大小相等,方向相反;并且这三个力的矢量可以形成一个封闭的矢量三角形。
(3)多力平衡:如果物体在多个共点力的作用下处于平衡状态,其中任何一个力与其余几个力的合力大小相等,方向相反。