廣東省新興縣惠能中學(xué)高三物理復(fù)習(xí)《第章第講點力作用下物體的平衡》課件

物體處于靜止或勻速運(yùn)動狀態(tài)，稱之為平衡狀態(tài).平衡狀態(tài)下的物體是高中物理中重要的模型，解平衡問題的基礎(chǔ)是對物體進(jìn)行受力分析.物體的平衡在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用：在靜力學(xué)中有單體平衡、雙體平衡；帶電粒子在電、磁場中運(yùn)動等，都需要用到物體平衡知識.在高考中，直接出現(xiàn)或間接出現(xiàn)的幾率非常大.

1.共點力：幾個力作用于

。

，或它們的

(該點不一定在物體上)，這幾個力叫共點力.

2.共點力的平衡條件：在共點力作用下物體的平衡條件是

.物體的同一點作用線交于同一點合力為零

3.判定定理：物體在三個互不平行的力的作用下處于平衡，則這三個力必為共點力.(表示這三個力的矢量首尾相接，恰能組成一個封閉三角形)

4.解題途徑：當(dāng)物體在兩個共點力作用下平衡時，這兩個力一定

；當(dāng)物體在三個共點力作用下平衡時，往往采用平行四邊形定則或三角形定則；當(dāng)物體在四個或四個以上共點力作用下平衡時，往往采用正交分解法.

等值反向

主題(1)單體物體平衡如圖2-3-1，一木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個力即F1、F2和摩擦力作用，木塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，其中F1=10N，F(xiàn)2=2N，若撤去力F1，則木塊在水平方向受到的合力為()圖2-3-1A.10N，方向向左B.6N，方向向右C.2N，方向向左D.零

最大靜摩擦力及受力平衡.

當(dāng)木塊受三個力作用而靜止時，則F1=F2+f，f=8N.由此可知，最大靜摩擦力不小于8N.至少靜摩擦力可以在0和8N之間取值.當(dāng)撤去F1后，因為F2=2N，它小于8N，所以此時，桌面可以給物體施加一個水平向右、大小為2N的靜摩擦力，讓物體靜止.因此木塊所受的合力仍為零，故選項D正確.

D

(1)近年高考力學(xué)部分的平衡態(tài)問題，其題型主要以選擇、填空為主，大的計算題也會出現(xiàn).這類題一般要涉及摩擦力，尤其是靜摩擦力，要充分理解靜摩擦力的概念和靜摩擦力的一些特點.如靜摩擦力為接觸力、被動力，沒有現(xiàn)成公式計算，在零和最大靜摩擦力之間取值，與正壓力無關(guān)等.

(單選)一輕桿的一端固定一質(zhì)量為m的小球P，另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸O上，桿繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動.某時刻桿與水平方向成q角，則此時桿對小球P的作用力F的方向在圖2-3-2中哪個區(qū)域范圍內(nèi)(

)A．沿豎直向上方向B．沿PO方向C．指向圖中區(qū)域ⅠD．指向圖中區(qū)域Ⅱ圖2-3-2小球做勻速圓周運(yùn)動時，小球受到重力(mg)和桿的作用力(F桿)兩個力的作用，所受到的合力(F合)應(yīng)沿圓周的半徑徑向指向圓心．該合力是小球做勻速圓周運(yùn)動所需的向心力，如右圖所示．由力的平行四邊形定則知，桿的作用力(F桿)方向指向圖中區(qū)域Ⅰ，選項C正確．C(雙選)如圖2-3-3所示，在光滑的水平地面上放置一質(zhì)量為m的物塊，一勁度系數(shù)為k的彈簧的一端與其拴接，另一端拴接在豎直的墻上，現(xiàn)把物塊向右拉出一段距離時力為F.再撤去該力，經(jīng)過時間t，物塊經(jīng)過平衡位置O，此時的速度為v.則(

)圖2-3-3A．物體被拉出的距離B．物體被拉出的距離C．這段時間內(nèi)物塊運(yùn)動的平均速度D．這段時間內(nèi)物塊運(yùn)動的平均速度根據(jù)胡克定律，物體拉出的距離

，根據(jù)平均速度的定義，得：.AD

主題(2)雙體平衡(整體法和隔離體法)對于兩體或多體的平衡問題，在不涉及物體間相互作用的內(nèi)力時，應(yīng)首先考慮整體法，其次再考慮隔離法.通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時用整體法，在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(各部分)間相互作用時用隔離法.有時一道題目的求解要整體法、隔離法交叉運(yùn)用.

(單選)如圖2-3-4所示.用輕質(zhì)細(xì)線把兩個質(zhì)量未知的小球懸掛起來，今對于球a持續(xù)施加一個向左偏下30°的恒力，并對小球b持續(xù)施加一個向右偏上30°的同樣大的恒力，最后達(dá)到平衡，則表示平衡狀態(tài)的圖可能是(

)

圖2-3-4

整體法與隔離法

解法1：以a、b兩球及連接a、b球間的繩為一系統(tǒng)，因為施加在a、b兩球上的兩個恒力F等值反向，所以這兩個力的合力為零，而整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，由于它們所受的重力是豎直向下的，所以連接懸掛點至a球的那段繩也必然是豎直向下的，所以四個圖中只有A圖正確.

解法2：我們也可以用隔離法對a、b小球進(jìn)行受力分析，也會得到同樣的結(jié)論，以C圖為例，只列出兩個小球的水平方程就可以，見圖.

對a：F1co盞s30赴°=T1si反nβ+T2si禮nα對b：F2co巡壽s30騎°=T2si棋nα因為F1=F2，所養(yǎng)以T1si鋸nβ=0確，T1≠0制，所逝以β=0憲.A在力希的平梁衡問袖題中仍，用陵整體吃法可杏以省碧略系素統(tǒng)內(nèi)匯部的嗎相互儀作用術(shù)，簡渴化解葛題過奪程.哥一般現(xiàn)在分及析外茅力對川系統(tǒng)慣的作樓用時忙，用蹲整體彩法；借在分既析系份統(tǒng)內(nèi)桐各物鮮體間洞(或組各部腸分間牧)相意互作粘用時撒，用川隔離趟法；勒有時筒解答已一個燭問題損需要解多次再選取句研究惠對象蛋，整含體法館和隔怎離法余交叉路應(yīng)用餃.用整而體法斷研究呀問題粉時往高往要朽省略常系統(tǒng)竟內(nèi)部潤的相碑互作谷用.在場滅強(qiáng)為E、方襲向豎恨直向首下的竟勻強(qiáng)雁電場活中，殲有兩既個質(zhì)沿量均杰為m的帶服電小忍球，限電量棵分別護(hù)為+啞2q和-q.兩送小球嚷用長增為l的絕崇緣細(xì)困線相弊連，腹另用尺絕緣棵細(xì)線縫系住址帶正襲電的際小球脹懸掛懇于O點而炎處于阻平衡瓣狀態(tài)廣，如像圖2-3-5所示是.重它力加鞏速度賓為g，細(xì)筋線對旗懸點O的作糟用力汗等于.圖2-3-5如圖疊，以翠兩球憐及中呀間的謙細(xì)線貴為研察究對粗象(們中間敗線的太拉力掃、電碗荷間災(zāi)的庫勢侖力喂皆為艇內(nèi)力坊).蚊受力安如圖霜.由平閘衡條帶件有熟：T+qE=2mg+2qE，T=2mg+qE(單選)如圖2-醉3-現(xiàn)6所示冠，質(zhì)散量為M的楔轎形物扎塊靜幕置在該水平痕地面勻上，疼其斜扁面的娘傾角鏈為q.斜面愁上有攀一質(zhì)器量為m的小債物塊嚇，小培物塊災(zāi)與斜蜂面之磨間存為在摩訪擦．李用恒股力F沿斜季面向民上拉傘小物濟(jì)塊，貨使之榆勻速精上滑澤．在柿小物群塊運(yùn)演動的棒過程虜中，捧楔形快物塊輛始終招保持始靜止山．地賓面對祖楔形婦物塊報的支附持力補(bǔ)為()圖2-嘗3-千6A．(M+m)gB．(M+m)g-FC．(M+m)g+Fsi釋nqD．(M+m)g-Fsi蜂nq對楔飼形物摸塊與璃小物霉塊這閃一系出統(tǒng)受協(xié)力分潑析，壟受到柔重力研，支急持力側(cè)，拉畝力F，系薪統(tǒng)各趨物體檔均平鑄衡，斧則整釣個系患統(tǒng)也武處于過平衡踢狀態(tài)纖，由遲對力F正交厘分解測后，鋤由平孟衡條孟件得棉：FN+Fsi嶺nq=(M+m)g，則FN=(M+m)g-Fsi涂nq，所步以答奮案為D.D主題危(3買)力熱的三渾角形諸法由三總個力睡作為恒三個饑邊組爽成的逢三角蹈形，斷叫力巨的三堵角形輝.對倚受三籃個共攀點力黎作用漸而平停衡的憶物體脖，任覺兩個熔力的宗合力浙必與療第三臥個力先等值六、反店向、尚共線臉.這噴樣將純力平倦移后伍，這勿三個請力便朽組成漿一個藏首尾緊依次吼相連柔的封閑閉的岡力三癢角形邊，如忘圖所遷示.力三腳角形凝在處峰理靜梨態(tài)平洽衡和通動態(tài)掩平衡精問題增中時頭常用襲到.畏力的貧三角博形法個，由鼓于用慚三角找形邊臟的長出短來腦表示擾力的先大小殃，因識而在議力三注角形基中容址易比吐較各謎力的效大小竄或某腰一個拘力的影大小滋變化丟情況刺.如圖奮2-3-7所示蘿，繩OA、OB等長閑，A點固既定不峰動，劫在手嗚持B點沿浸圓弧浩向C點運(yùn)栽動的們過程格中，酬繩OB上的藍(lán)張力煙將()A.銀由大元變小B.劍由小查變大C.搭先變卻小后現(xiàn)變大D.愈先變攏大后積變小動態(tài)枕平衡享中力遭的三面角形網(wǎng)定則遲的運(yùn)甘用圖2-3-7設(shè)在燈某一奏位置華，繩帆端在B′點索(如斤圖)疼，此舉時O點受貓三力拍作用臉而平藥衡；TA、TB、T，此過三力褲構(gòu)成拔一封紋閉三巴角形勸(如穩(wěn)圖)萬，隨著B端的脫移動向，繩B的張中力TB的方按向、耀大小擁不斷至變化旋，但T的大戰(zhàn)小、麥方向格始終綠不變箱，TA大小抹變而約方向產(chǎn)不變教，封牛閉三物角形佩關(guān)系腎始終篩成立芬，很旱容易澤看出?。寒?dāng)TB與TA垂直捏時，文即α+θ=9尋0°斤時，TB取最被小值飯，故刺選項仔C正渣確.C本題凝為動圓態(tài)變炸化中斜力的聞變化喚問題請.為扭解該扒類問押題方蘋便，學(xué)一般慘把動鑄態(tài)變憂化中磨的每危一位腳置視拼為瞬柜間平緒衡問脅題來何處理秋.因漲為這宜類問端題不六要求館定量銅計算朋，故晚常常濟(jì)運(yùn)用屢矢量歐三角協(xié)形定任則來爬定性他分析幣.主題憤(4鐘)相喘似三輔角形蓬法在數(shù)屆學(xué)上顏，當(dāng)庫兩個啦三角迫形相械似時咱，其煙兩個車三角言形的救對應(yīng)固邊分旺別成徹比例僑.這雁一知責(zé)識不社僅在攜數(shù)學(xué)廊上有插重要主應(yīng)用廈，在飾物理呼上也言有應(yīng)乒用.拍物理剃上的半矢量野可用充有向程線段筋表示舍，矢痕量的框合成憑與分刷解又渣遵守遼平行愉四邊厲形定疏則或濃三角午形法舌則，常這樣債就構(gòu)襪成了踩一個志矢量嗚三角牢形(滿平行抵四邊交形可籌分為轉(zhuǎn)兩個市三角恢形)份，如扣果能籮找到載一個度由已神知幾津何量矮構(gòu)成離的三戒角形漏與之睡相似天，那徒么“鮮相似尤三角慢形法擺”就拘可用執(zhí)于處榮理物匙理問榆題.當(dāng)物深體受閣三個削共點炎力作制用處勉于平唐衡狀渡態(tài)時欄，若扎三力松中有好二力藍(lán)的方諷向發(fā)國生變獸化，省而無銳法直雷接用隨圖解綠法得稱出結(jié)瞇論時時，可誘以用補(bǔ)表示垃三力疑關(guān)系場的矢市量三論角形唇跟題霞中的筑其他億三角簽形相穴似對輩應(yīng)邊猴成比僻例，稍建立腿關(guān)系狗求解狼.（單救選）如圖哭2-3-8所示太，固潛定在牌水平襯面上填的光僻滑半勢球，條球心O′的您正上盼方固屬定一賊小定例滑輪敞，細(xì)便線一數(shù)端拴錢一小揉球A，另業(yè)一端狹繞過薦定滑蠢輪.呆今將騙小球姑從圖柜中所評示的旅初位掃置緩弱慢地悲拉至B點.動在小掌球到饑達(dá)B點前飼的過踏程中榜，小混球?qū)ο癜肭驊业膲簭亓N及細(xì)規(guī)線的椒拉力F1的大獲小變粘化是易()圖2-3-8A.FN變大暮，F(xiàn)1變小B.FN變小木，F(xiàn)1變大C.FN不變呈，F(xiàn)1變小D.FN變大渣，F(xiàn)1變大在共宵點力碧的平辱衡求鵝解中栽相似鉗三角令形法飯的運(yùn)芒用小球令受三駝個共戀點力哈作用領(lǐng)而處謙于動掛態(tài)平尼衡，律可由跪共點獲力平屢衡條散件，鐵利用遵相似鼠三角押形法貝求解腿，如渾右圖貪所示鑒.由農(nóng)圖可每知，踐小球屑處于陰平衡槍狀態(tài)煩，則禍支持撥力FN與拉枕力F1的合純力F′與農(nóng)重力G大小姜相等震.由于吊三個爐力構(gòu)燦成的轉(zhuǎn)三角假形與棕△O′AO相似軍，則有惕：,得五到,由于步在拉象動小出球的富過程涉中，AO變短舉，R+倍h及R不變鐘,故FN不變岔，F(xiàn)1變小杯，故需只有救C正偷確.C本題無的求牲解采首用了鞭“相伶似三抗角形托法”宏，即及力三獻(xiàn)角形默與幾圾何三饅角形謠相似如，這蟲兩個完三角醫(yī)形的基對應(yīng)蠅邊成慘比例污.對嫁共點忘力平挑衡問且題，雄三角駐形相封似法帽用得決較多途，給幸求解駝問題雨帶來瓦了不崗少方魔便，憤要注廣意巧消用該桑法，丹本題切的命桿題意老圖，刑主要隸是考埋查物藥體的扶平衡償條件跑.（雙蠢選）已知嗚如圖2-標(biāo)3-屆9所示筐，帶花電小紹球A、B的電揮荷量竭分別田為QA、QB，OA=OB，都槍用長L的絲棕線懸替掛在O點.靜止飽時A、B相距糾為d.為使臘平衡沒時AB間距彈離減啟為d/2，可傍采用餡以下境哪些棟方法()圖2-裙3-溉9A.將小膜球A、B的質(zhì)閱量都蔽增加執(zhí)到原稼來的2倍B.將小獸球B的質(zhì)豎量增掏加到捆原來惹的8倍C.將小杏球A、B的電趨荷量模都減頭小到塊原來病的一婦半D.將小夾球A、B的電胃荷量爬都減劍小到槍原來顛的一于半，互同時叢將小痕球B的質(zhì)臥量增東加到廳原來規(guī)的2倍由B的共廳點力嬸平衡衰圖知潮，而度，咐可知蘿，.BD主題(5但)力的聾正交宮分解悄法在很炎多問導(dǎo)題中篩，常梳把一搜個力公分解杰為互烏相垂能直的接兩個叉分力歌，特汽別在先物體輔受多罵個力分作用纏時，住把物洽體受性到的是各力謊都分棚解到帝互相徐垂直羅的兩堂個方腳向上欠去，耽然后鑼分別遇求每掙個方舒向上怠的力榆的代湖數(shù)和蒸，這訴樣就幟可把牲復(fù)雜懶的矢郵量運(yùn)誼算轉(zhuǎn)綠化成執(zhí)互相睡垂直昏方向掌上的醬簡單群的代臘數(shù)運(yùn)論算.多力量合成城的正不交分朝解法嬌的步林驟如昆下：(1宗)正確罰選擇匯直角投坐標(biāo)廢系，芝通常送選擇待共點逝力的盤作用紋點為結(jié)坐標(biāo)莖原點妨，直弦角坐吩標(biāo)x、y軸的畢選擇簡應(yīng)使葉盡量恐多的歡力在我坐標(biāo)尼軸上舍，(2免)正交配分解墾各力朝，即咬分別麻將各覽力投傍影在洋坐標(biāo)犬軸上百，分星別求x軸和y軸上純各力丹投影撓的合宋力Fx和Fy.(3講)求共冬點力寶合力午大小會和合檢力的群方向.當(dāng)物會體受煌到多羊于三秋個力民的作餅用而脊平衡芹時，蝦用正六交分家解法擾求解摩較為滅簡便.如圖2-苗3-銅10所示得，質(zhì)豈量為m的物旦體放伴在傾繼角為θ的斜亞面上參，它公與斜寺面間陸的動燃摩擦招因數(shù)賢為μ，今巴對物辮體施揮加沿智斜面功向上害的拉毫力作友用，虹物體焰恰好員能勻攻速上叛滑，外求此旗拉力坡的大體??？圖2-歌3-濁10力的曉正交錄分解物體津在勻瓶速運(yùn)曾動中汽受四報個力璃的作潛用，倘在用話正交偵分解皆法建嘆立坐駝標(biāo)系距時有杯兩種毫思路背：一生種是氏把平脆行斜康面方吉向和賞垂直頃斜面群方向挨分別勒定為x、y軸，礙如圖產(chǎn)所示漆，有淘：F-f-油mg惰si淺nθ=0N-mg始co焰sθ=0f=μN(yùn),解得荷：F=mg約si哲nθ+μm輸gc玻os割θ另一旁種思仙路是壟把水換平方紗向和飄豎直拐方向始分別員定為x軸、y軸，連如圖工所示眉，有乞：Fc圾os揪θ-貓Ns只in結(jié)θ-界fc旺os肢θ=0Nc止os狼θ-右fs虛in謀θ-奏mg=0f=μN(yùn),解得興：F=mg隸si出nθ完+μ臭mg淚co墻sθ比較班上述嘆兩種藏解題背思路斜可以堂看出魄，用鄉(xiāng)豐正交狠分解童法解飾靜力許學(xué)問閃題，播無論慣坐標(biāo)瀉系怎尼么建款立，旅都能薯得到陰同樣咐的答渴案，嘩但坐菊標(biāo)系局建立伙得恰島當(dāng)有愈利于候簡化即解題史步驟.在斜捉面上病的正嫁交分摘解往耽往是庫分解雹在平撤行于合斜面陪與垂服直于煩斜面攪方向遺或水舍平方但向與被豎直某方向援，要放視具覆體情曬況而當(dāng)定.如圖2-伶3-狡11所示欣，質(zhì)泥量為M的直傾角三蹤蝶棱柱A放在珍水平苗地面由上，脫三棱風(fēng)柱的晃斜面災(zāi)是光碧滑的亭，且辱斜面鉆傾角從為θ.質(zhì)量丈為m的光絹滑球蹈放在微三棱煌柱和送光滑臉豎直氏墻壁勇之間蟲，A和B都處縣于靜傷止?fàn)罴姂B(tài)，降求地執(zhí)面對曠三棱表柱支驅(qū)持力鼻和摩扔擦力丹各為綁多少危？圖2-孩3-買11選取A和B整體鼻為研是究對池象，度它受菜到重楊力(M+驚m)g，地稿面支量持力N，墻綁壁的碑彈力F和地敲面的嫩摩擦加力f的作億用［案