第4章 1 共点力作用下物体的平衡—2020-2021学年教科版高中物理必修一课件

(2)图解法：就是对研究对象进行受力分析，根据力 的平行四边形定则画出不同状态时的力的矢量图（画在同 一个图中），然后依据有向线段（表示力）的长度变化判 断各个力的变化情况。
3．一般解题步骤 (1)确定研究对象； (2)分析研究对象在原来平衡时的受力情况； (3)分析变化情况，根据平衡条件找出不变量，利用正交 分解法或三角形法，找出各个变量与不变量之间的关系； (4)列方程或作出受力图分析求解。
2. 如图4－8所示，均匀杆AB重为G，A端 用细绳吊在O点，在B端加一个水平力F， 使AB静止，此时杆与水平方向夹角为α， 细绳与竖直方向夹角为θ，则 ( ) A．拉力F一定大于G B．绳子拉力T一定大于G C．AB杆与水平方向夹角α必小于θ D．F足够大时，细绳可在水平方向上
图4－8
解析：如图所示三力平衡，则Tcos θ＝G Tsin θ＝F cos θ<1，sin θ<1，故T>F，T>G。 F＝Gtan θ，所以F与G大小无法比较， θ与α大小无法比较。 细绳不可能水平，只有选项B正确。 答案：B
[答案] ABD
图4－2
专题二 动态平衡问题 1．动态平衡问题的特点
通过控制某一物理量，使其他物理量发生缓慢变化， 而变化过程中的任何一个状态都看成是平衡状态。
2．处理动态平衡问题常用的方法 (1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，
建立平衡方程，求出应变量与自变量的一般函数式，然后 依据自变量的变化确定应变量的变化（也叫代数法）。
用直角三角形法进行计算时，同样要作出平行四边 形，只是可以不用取标度，各边的长短也不用太严格。
3．正交分解法 对于三个以上共点力求合力，用正交分解法比力的平
行四边形或三角形更简便。应用过程中应将各力分解到x轴 和y轴上，运用两坐标轴上的合力等于零的条件解题。在选 择x、y轴方向时常遵循以下原则：

教学重难点
重点
1、共点力作用下物体的平衡状态。 2、共点力的平衡条件。
难点
共点力的平衡条件
复习旧知
共点力作用下物体的平衡
一、平衡状态： 定义：一个物体在共点力的作用下，若保持静
止或匀速直线运动，则该物体处于平衡状态。 (1)静止：物体的_速__度___和_加__速__度__都等 于零的状态． (2)匀速直线运动：物体的_速__度___不为零， 其__加__速_度___为零的状态．
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。
即：物体处于平衡状态，则加速度a一定等于0， 所受合外力一定为零。
二、平衡条件：
对物体受力分析，则物体所受合力为零，即F合=0
① 若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，则这 两个力一定大小相等、方向相反、作用在同一条 直线上，即二力平衡．
② 若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中 的任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相 反、作用在同一条直线上（．力的合成）
F2Y y
F2
F1Y
F2X o G
F1 x F1X
问：F1和F1X,F1Y之间关系如 何？是否同时受这三个力？
y FN f X
试求f、FN大小
0 θ
θ G
请用正交分解法做出例1

二、共点力作用下物体的平衡条件 1．平衡条件：要使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足一定的条件，这个 条件叫平衡条件． 2．共点力作用下物体的平衡条件是：F 合＝ 0.作用在物体上的几个力的合力为零，叫 作力的平衡． 3．当物体受到多个共点力(在同一平面内)的作用时，可用正交分解的方法，将各个力 沿选定的直角坐标分解，如沿 x 轴方向的合力为零，沿 y 轴方向的合力也为零，则物 体处于平衡状态，平衡条件可写成 Fx 合＝0，Fy 合＝0 .
[答案] AC
1．物体在共点力作用下，下列说法中正确的是( ) A．物体的速度在某一时刻等于零，物体就一定处于平衡状态 B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态 C．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态 D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态
解析：处于平衡状态的物体，从运动形式上是处于静止或匀速直线运动状态，从受力 上来看，物体所受合力为零．某一时刻速度为零的物体，受力不一定为零，故不一定 处于平衡状态，A 错；物体相对于另一物体静止时，该物体不一定静止，如当另一物 体做变速运动时，该物体也做变速运动，此物体处于非平衡状态，故 B 错；C 选项符 合平衡条件的判断，为正确选项；物体做匀加速运动，所受合力不为零，故不是平衡 状态，D 错． 答案：C
[易错提醒] (1)当物体处于平衡状态时，沿任意方向物体所受的合力均为零． (2)如果物体只是在某一方向上处于平衡状态，则该方向上合力为零，因此可以在该方 向上应用平衡条件列方程求解．
[典例2] 如图所示，物体的质量为 m，靠在粗糙的竖直墙上，物体与墙 之间的动摩擦因数为 μ，若要使物体沿墙向上匀速运动，试求外力 F 的 大小．
一、共点力作用下物体的平衡状态 物体在共点力的作用下，保持静止或做匀速直线运动 ，我们就说这个物体处于平衡状 态．

A．若B向左移，FT将增大 B．若B向右移，FT将增大 C．无论B向左，向右移，FT都保持不变 D．无论B向左，向右移，FT都减小
题目特点：三个力平衡，其中两个力恒定，第三个力不变
变式2-1
如图所示，硬杆BC一端固定在墙上的B点，另一端装有滑
轮C，重物D用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点。若杆、
滑轮及绳的质量和摩擦均不计，将绳的固定端从A点稍向
下移，则在移动过程中(
)
A
A.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都增大
C
B.绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大
C.绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力增大
D.绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变 B
题型三——相似三角形法
例3、光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方 有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上
变，存在Байду номын сангаас个明显的几何三角形与之相似
题型四——矢量圆法
例四、如图所示，两根轻绳一端系于结点O，另一端分别系 于固定圆环上的A、B两点，O为圆心．O点下面悬挂一物体 M，绳OA水平，拉力大小为F1，绳OB与绳OA成α=120°， 拉力大小为F2．将两绳同时缓慢顺时针转过75°，并保持 两绳之间的夹角α始终不变，物体始终保持静止状态．则 在旋转过程中，下列说法正确的是（ ）
的A点，另一端绕过定滑轮，后用力拉住，使小球静止．
现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A到半球的顶点B的过程
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
情况是( )。
(A)N变大，T变小
C
(B)N变小，T变大
(C)N变小，T先变小后变大
A
B
(D)N不变，T变小
O