【與名師對話】2014年高考物理總復習 第4講 共點力的平衡課件 新人教版必修1

1、同一點,延長線,靜止,勻速直線運動,合外力,0,思考1　物體的速度為零，這和物體處于靜止狀態(tài)是一回事嗎？為什么？[提示] 物體處于靜止狀態(tài)，不但速度為零，而且加速度(或合外力)為零．有時，物體速度為零，但加速度不一定為零．如豎直上拋的物體到達最高點時；擺球擺到最高點時，加速度都不為零，都不屬于平衡狀態(tài)．因此，物體的速度為零與靜止狀態(tài)不是一回事．,相等,相反,平衡力,合力,相等,相反,合力,相等,相反,力的三角形法與正交分解法是解決共點

2、力平衡問題最常見的兩種解法，三力平衡適于用力的三角形法求解，簡捷、直觀；多力平衡問題適于用正交分解法求解，但有時有冗長的演算過程，因此需靈活處理。本題為常規(guī)的物體平衡問題，對三力平衡問題，可以用力的合成法、三角形法、正交分解法求解．若三力中其中兩力的大小相等或兩力的方向垂直，一般采用正交分解法比較簡捷．,[嘗試解答]　解法一：圖解法受力分析如圖所示：重力的大小和方向都不變，可知FN1，F(xiàn)N2的合力大小、方向都不變，當木板向下轉(zhuǎn)動時，

3、FN1，F(xiàn)N2變化如圖所示，即FN1，F(xiàn)N2都減小，所以B正確．,解決動態(tài)平衡問題的常用方法,A．物塊對木板的壓力不變B．木板對物塊的支持力不變C．物塊對木板的作用力減小D．物塊受到的靜摩擦力增大,[解析]　作出木板與物塊在轉(zhuǎn)動過程中的一個狀態(tài)下的受力示意圖(見右圖)，由共點力平衡條件知Ff＝mgsin(90°－θ)，F(xiàn)N＝mgcos(90°－θ)，因θ減小故Ff增大，F(xiàn)N減?。硗釬N和Ff的合力與G等大反向

4、，構(gòu)成平衡力，故FN和Ff靜的合力不變．緩慢轉(zhuǎn)動時，板對物塊的作用力不變．[答案] D,(對應學生用書P34)一、整體法與隔離法整體法和隔離法是我們在受力分析時常用的兩種基本方法．解決物體的平衡問題時，應先對物體進行受力分析，當分析相互作用的兩個或兩個以上物體的受力情況及分析外力對系統(tǒng)的作用時，或者當系統(tǒng)內(nèi)各物體具有相同的加速度且不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時，宜用整體法；,而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個物體各部分)間的相互作

5、用時或者當系統(tǒng)內(nèi)各部分的加速度不同時常用隔離法，運用隔離法選擇研究對象分析物體受力時，應按照由易到難的原則．整體法和隔離法不是獨立的，對一些較復雜問題，通常需要多次選取研究對象，交替使用整體法和隔離法．,[思路啟迪]　解答本題時應注意以下三點：(1)A、B一起向右勻速運動，系統(tǒng)合力為零．(2)A與桿間的摩擦力為滑動摩擦力．(3)風對B球的風力始終沿水平方向．[嘗試解答]　先取A、B整體為研究對象受力分析如圖甲所示，由平衡條件得：

6、FAN＝(mA＋mB)g，F(xiàn)fA＝F，可知桿對A的支持力與風力F無關，C正確；,解答問題時，決不能把整體法和隔離法對立起來，而應該把兩種方法結(jié)合起來，從具體問題的實際情況出發(fā)，靈活選取研究對象，恰當選擇用隔離法和整體法．,(2012·高考山東卷)如右圖所示，兩相同輕質(zhì)硬桿OO1，OO2可繞其兩端垂直紙面的水平軸O，O1，O2轉(zhuǎn)動，在O點懸掛一重物M，將兩相同木塊m緊壓在豎直擋板上，此時整個系統(tǒng)保持靜止．Ff表示木塊與擋板間摩

7、擦力的大小，F(xiàn)N表示木塊與擋板間正壓力的大?。魮醢彘g的距離稍許增大后，系統(tǒng)仍靜止且O1，O2始終等高，則(　　),A．Ff變小　　　　　B．Ff不變C．FN變小 D．FN變大[解析]　選三個物體整體為研究對象，在豎直方向受力：總重力和兩擋板對兩木塊向上的摩擦力Ff，根據(jù)平衡條件G＝2Ff，所以Ff不變，B正確；以O點為研究對象，設兩桿對O點的作用力F與水平方向的夾角為θ，如右圖所示，則2Fsinθ＝mg，當兩擋板的距離增

8、大后，θ減小，所以F增大．木塊對擋板的正壓力FN＝Fcosθ，所以FN增大，D正確．,正確選取研究對象．若研究問題中存在多個物體，本著“先整體后隔離”的原則．,二、物理思維方法：假設推理法在共點力平衡問題中，若所研究的物體或關聯(lián)物體的狀態(tài)、受力關系不能確定或題中的物理現(xiàn)象、過程存在多種可能的情況時常用假設法求解，即假設其達到某一狀態(tài)或受某力作用，然后利用平衡條件、正交分解等方法進行判定．,(1)若拖把頭在地板上勻速移動，求推拖把的力的

9、大?。?2)設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開始運動．求這一臨界角的正切tanθ0.,[思路啟迪]　本題的難點在第(2)問，審題時一是要注意分解題設物理過程，二是要根據(jù)不同的物理過程建立不同的物理情境．第(2)問中的第一句話“設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值

10、為λ”，是一個獨立的物理過程，所給物理情境是能使拖把在地板上從靜止開始運動，“能使”表達的是臨界狀態(tài)，結(jié)合“能使”二字，則可將λN理解為拖把所受最大靜摩擦力，這就是這句話的本意．,[解題樣板]　(1)設該同學沿拖桿方向用大小為F的力推拖把．將推拖把的力沿豎直和水平方向分解，根據(jù)平衡條件有________＋mg＝N　①(2分)________＝f?、?2分)式中N和f分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力．則有f＝μN?、?

11、1分)聯(lián)立①②③式得F＝________?、?1分),(2)若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開始運動，應有________≤λN?、?2分)這時，①式仍滿足．聯(lián)立①⑤式得sinθ－λcosθ≤λ?、?1分)現(xiàn)考察使上式成立的θ角的取值范圍．注意到上式右邊總是大于零，且當F無限大時極限為零，有sinθ－λcosθ≤________?、?2分),使上式成立的θ角滿足θ________，這里θ0是題中所定義的臨

12、界角，即當θ________時，不管沿拖桿方向用多大的力都推不動拖把．臨界角的正切為tanθ0＝____?、?3分),平衡物體的臨界狀態(tài)是指物體所處平衡狀態(tài)將要變化的狀態(tài)，涉及臨界狀態(tài)的問題叫臨界問題．解決這類問題一定要注意“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”的條件．解決臨界問題的方法：極限假設法．即通過恰當?shù)剡x取某個物理量，將其推向極端(“極大”或“極小”、“極左”或“極右”等)，從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象(或“各種可能性”)暴露出來，使

13、問題明朗化，以便很簡捷地得出結(jié)論．運用假設法解題的基本步驟是：(1)明確研究對象；(2)畫受力圖；(3)假設可能發(fā)生的臨界現(xiàn)象；(4)列出滿足發(fā)生的臨界現(xiàn)象的平衡方程求解．,如右圖所示，固定斜面上有一光滑小球，分別與一豎直輕彈簧P和一平行斜面的輕彈簧Q連接著，小球處于靜止狀態(tài)，則關于小球所受力的個數(shù)不可能的是(　　)A．1　　B．2　　C．3　　D．4,[解析]　設斜面傾角為θ，小球質(zhì)量為m，假設輕彈簧P對小球的拉力恰好等于mg，

14、則小球受二力平衡；假設輕彈簧Q對小球的拉力等于mgsinθ，小球受到重力、彈簧Q的拉力和斜面的支持力作用，三力平衡；如果兩個彈簧對小球都施加了拉力，那么除了重力，小球只有再受到斜面的支持力才能保證小球受力平衡，即四力平衡；小球只受單個力的作用，合力不可能為零，小球不可能處于靜止狀態(tài)．[答案] A,[易錯分析] 一是繩的拉力特點沒有掌握好，錯誤地認為兩段細繩在B點相連，其拉力大小相等，所以繩BC的拉力F2等于重物的重力Mg.二是錯誤地

15、認為帶鉸鏈的桿的彈力不一定沿桿，其方向要利用力的平衡條件來判斷．設橫梁對B點的彈力為F1，根據(jù)平行四邊形定則作F2、G的合力F3，則F1與F3為平衡力，兩者大小相等、方向相反，如圖所示．因為∠F2BG＝120°，所以F1＝F2＝F3＝G＝60 N.,[正確解答]　 設橫梁A對B點的彈力為F1，因橫梁A端用鉸鏈固定，故F1的方向沿橫梁方向，繩BC對B點的拉力為F2，由于B點靜止，B點所受的向下的拉力大小恒定為重物的重力，根

16、據(jù)受力平衡的特點，橫梁的彈力F1與繩BC對B點的拉力F2的合力一定豎直向上，大小為G，如圖所示,(1)當繩子跨過光滑的滑輪、釘子等光滑結(jié)點時，結(jié)點是“活結(jié)”，結(jié)點上連接的兩段繩子為同一根繩子，繩子的張力處處相等．當繩子跨過的滑輪、釘子等結(jié)點不光滑，或?qū)⒗K子系在某點、系在另一繩子上時，結(jié)點為“死結(jié)”，結(jié)點上連接的兩段繩子不是一根繩子，每段繩子的張力一般不相等．,(2)對于一端有鉸鏈的輕桿，其提供的彈力方向一定是沿著輕桿的方向；對于一端“

17、插入”墻壁或固定的輕桿，其提供的彈力方向可以沿桿，也可以不沿桿，需要利用力和運動的關系來判斷．,如圖所示，質(zhì)量均可忽略的輕繩與輕桿承受彈力的最大值一定，輕桿A端用鉸鏈固定，滑輪在A端正上方(滑輪大小及摩擦均可忽略)，B端吊一重物，重力大小為G.現(xiàn)將繩的一端拴在桿的B端，用拉力F將B端緩慢上拉(均未斷)，在AB桿達到豎直前，以下分析正確的是(　　),A．繩子越來越易斷　　　B．繩子越來越不易斷C．AB桿越來越易斷 D．AB桿

18、越來越不易斷,(對應學生用書P36)1．(2012·濰北市一模)2011年10月7日—16日在日本東京舉行的第43屆世界體操錦標賽上，我國選手陳一冰勇奪吊環(huán)冠軍，成就世錦賽四冠王．比賽中他先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開到右圖所示的位置，此時連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為α.已知他的體重為G，吊環(huán)和繩索的重力不計．則每條繩索的張力為(　　),2．(2012·山東臨沂期中)在某駕校的訓練場地上，有一段圓

19、弧形坡道，如右圖所示，若將同一輛車先后停放在a點和b點，下述分析和比較正確的是(　　),A．車在a點受坡道的支持力大于在b點受的支持力B．車在a點受坡道的摩擦力大于在b點受的摩擦力C．車在a點受的合外力大于在b點受的合外力D．車在a點受的重力的下滑分力大于在b點受的重力的下滑分力,[解析]　本題可以把汽車所處的兩個位置看做是汽車靜止在兩個傾角不同的地面上．設a點和b點位置所對應的斜面傾角分別為θ1和θ2，則θ1mgcosθ2，

20、mgsinθ1N2，f1<f2，選項A正確，B錯誤．,車在兩個位置均處于靜止狀態(tài)，合外力均為零，選項C錯誤．車在a點受的重力的下滑分力mgsinθ1小于在b點受的重力的下滑分力mgsinθ2，選項D錯誤．本題答案為A.[答案] A,3.如圖所示，兩球A、B用勁度系數(shù)為k1的輕彈簧相連，球B用長為L的細繩懸于O點，球A固定在O點正下方，且點O、A之間的距離恰為L，系統(tǒng)平衡時繩子所受的拉力為F1.現(xiàn)把A、B間的彈簧換成勁度系數(shù)較大且

21、為k2的輕彈簧，仍使系統(tǒng)平衡，此時繩子所受的拉力為F2，則F1與F2的大小之間的關系為(　　),A．F1>F2 B．F1＝F2C．F1<F2 D．無法確定,4.(2012·重慶名校模擬)兩個相同的小球A和B，質(zhì)量均為m，用長度相同的兩根細線把A、B兩球懸掛在水平天花板上的同一點O，并用長度相同的細線連接A、B兩小球，然后，用一水平方向的力F作用在小球A上，此時三根細線均處于直線狀態(tài)，且OB細線恰好處于