共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用課件（教科版必修1）

共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）1共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）2共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）3共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）4共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）5一、解答共點(diǎn)力平衡問題常用的方法處理共點(diǎn)力的平衡問題時(shí)，正確的受力分析是關(guān)鍵.當(dāng)物體受三個(gè)力（不平行）而平衡時(shí),這三個(gè)力一定是共點(diǎn)力,常用以下兩種方法處理問題:一、解答共點(diǎn)力平衡問題常用的方法61.三角形法（1）根據(jù)平衡條件,任兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向,把三個(gè)力放于同一個(gè)三角形中,三條邊對(duì)應(yīng)三個(gè)力,再利用幾何知識(shí)求解.（2）三個(gè)力可以構(gòu)成首尾相連的矢量三角形,這種方法一般用來討論動(dòng)態(tài)平衡問題較為方便.1.三角形法72.正交分解法利用三角形法解題時(shí)構(gòu)造的三角形一般為直角三角形才能解出結(jié)果.若三個(gè)力不能構(gòu)成直角三角形,或物體受力較多,一般采用正交分解法求解,物體處于平衡狀態(tài)時(shí),平衡條件為

2.正交分解法8物體受多個(gè)力平衡時(shí)，我們可以通過求出其中幾個(gè)力的合力，將多個(gè)力的平衡問題轉(zhuǎn)化為二力平衡或三力平衡問題.物體受多個(gè)力平衡時(shí)，我們可以通過9【典例1】如圖所示，質(zhì)量為m的物體，在水平力F的作用下，沿傾角為α的粗糙斜面向上做勻速運(yùn)動(dòng)，求水平推力的大小.【解題指導(dǎo)】解答本題按如下思路分析：【典例1】如圖所示，質(zhì)量為m的【解題指導(dǎo)】解答本題10【標(biāo)準(zhǔn)解答】物體做勻速運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示，【標(biāo)準(zhǔn)解答】物體做勻速運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示，11由平衡條件得：沿斜面方向：Fcosα－mgsinα－f=0垂直斜面方向：N―mgcosα―Fsinα=0又有：f=μN(yùn)解以上各式得：F=(sinα+μcosα)mg/(cosα－μsinα)由平衡條件得：12【規(guī)律方法】求解共點(diǎn)力作用下物體平衡的一般步驟（1）靈活選取研究對(duì)象；（2）將研究對(duì)象隔離出來，分析物體的受力情況并畫受力示意圖；（3）根據(jù)物體的受力特點(diǎn)選取適當(dāng)?shù)姆椒?一般采用正交分解法；（4）列方程求解，并檢查答案是否完整，合理.【規(guī)律方法】求解共點(diǎn)力作用下物體平衡的一般步驟13【互動(dòng)探究】若力F沿斜面向上，且物體沿斜面勻速下滑，求力F的大小.【解析】物體受豎直向下的重力mg、垂直斜面的支持力N、沿斜面向上的力F和摩擦力f做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力分析如圖所示：【互動(dòng)探究】若力F沿斜面向上，且物體沿斜面勻速下滑，求力F的14由平衡條件得：沿斜面方向：F+f-mgsinα=0垂直斜面方向：N-mgcosα=0又有：f=μN(yùn)解以上各式得：F=mg(sinα-μcosα)答案：mg(sinα-μcosα)由平衡條件得：15【變式備選】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在平行于斜面的拉力F作用下，沿著傾角為α的斜面勻速向上運(yùn)動(dòng)，已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.求拉力F的大小.

【變式備選】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物體，在平行于斜面16【解析】物體處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示，由共點(diǎn)力的平衡條件可知：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(yùn)，由以上三式解得F=mgsinα+μmgcosα.答案：mgsinα+μmgcosα【解析】物體處于平衡狀態(tài)，受力分析如圖所示，由共點(diǎn)力的平衡條17二、整體法和隔離法分析共點(diǎn)力平衡問題二、整體法和隔離法分析共點(diǎn)力平衡問題181.整體法：把兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)作為一個(gè)整體來研究的分析方法;當(dāng)只涉及研究系統(tǒng)的外力而不涉及系統(tǒng)內(nèi)部物體間的相互作用力時(shí)，一般可采用整體法.2.隔離法：將所確定的研究對(duì)象從周圍物體(連接體)系統(tǒng)中隔離出來進(jìn)行分析的方法，其目的是便于進(jìn)一步對(duì)該物體進(jìn)行受力分析，得出與之關(guān)聯(lián)的力.為了研究系統(tǒng)(連接體)內(nèi)某個(gè)物體的受力情況，通?？刹捎酶綦x法.1.整體法：把兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)作為一個(gè)整體來研究19一般情況下，整體法和隔離法是結(jié)合在一起使用的.若選單個(gè)物體作研究對(duì)象主要解決相互作用力問題.單個(gè)物體的選取應(yīng)選與外界接觸的個(gè)數(shù)最少的物體.一般情況下，整體法和隔離法是結(jié)合20【典例2】（2010·山東高考）如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)（m1在地面，m2在空中），力F與水平方向成θ角.則m1所受支持力N和摩擦力f正確的是()A.N=m1g+m2g-FsinθB.N=m1g+m2g-FcosθC.f=FcosθD.f=Fsinθ【典例2】（2010·山東高考）如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m21【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、C.把質(zhì)量為m1、m2的兩個(gè)物體看成一個(gè)整體進(jìn)行研究，進(jìn)行受力分析，水平方向上：f=Fcosθ，C正確；豎直方向上：N+Fsinθ=m1g+m2g，所以N=m1g+m2g-Fsinθ，所以A正確，B、D均錯(cuò).【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)可按以下思路分析：22【變式訓(xùn)練】如圖所示，人重600N，木板重400N，人與木板、木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為0.2.現(xiàn)在人用水平力拉繩，使他與木板一起向右勻速運(yùn)動(dòng)，則()A.人拉繩的力是200NB.人拉繩的力是100NC.人的腳給木板摩擦力向右D.人的腳給木板摩擦力向左【變式訓(xùn)練】如圖所示，人重600N，木板重400N，人與23【解析】選B、C.把人與木板看成一個(gè)整體，繩拉人與繩拉木板的力都為T，根據(jù)平衡條件有：2T＝μN(yùn)=μ(G1+G2),所以T=100N，即人拉繩的力也是100N，故A錯(cuò)誤，B正確；以人為研究對(duì)象，人也處于平衡狀態(tài)，其中繩對(duì)人的拉力向右，因而木板對(duì)人的靜摩擦力向左，根據(jù)力是物體間的相互作用，則人對(duì)木板的靜摩擦力方向向右，故C正確，D錯(cuò)誤.【解析】選B、C.把人與木板看成一個(gè)整體，繩拉人與繩拉木板的24所謂動(dòng)態(tài)平衡問題，就是通過控制某一物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化.由于緩慢變化，可認(rèn)為物體始終處于平衡狀態(tài).分析動(dòng)態(tài)平衡問題通常有兩種方法.所謂動(dòng)態(tài)平衡問題，就是通過控制某一物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)生緩251.解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，求出因變參量與自變參量的一般函數(shù)式，然后根據(jù)自變參量的變化確定因變參量的變化.2.圖解法：對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖（畫在同一個(gè)圖中），然后根據(jù)表示力的有向線段的長度變化判斷各個(gè)力的變化情況.1.解析法：對(duì)研究對(duì)象的任一狀態(tài)進(jìn)行受力分析，建立平衡方程，26【典例】（2011·南陽高一檢測(cè)）在粗糙水平地面上與墻平行放著一個(gè)截面為半圓的柱狀物體A，A與豎直墻之間放一光滑圓球B，整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對(duì)B加一豎直向下的力F，F(xiàn)的作用線通過球心，設(shè)墻對(duì)B的作用力為F1，A對(duì)B的作用力為F2，地面對(duì)A的作用力為F3.若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止，截面如圖所示，在此過程中【典例】（2011·南陽高一檢測(cè)）在粗糙水平地面上與墻平行放27A.F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大B.F1緩慢增大，F(xiàn)3保持不變C.F2緩慢增大，F(xiàn)3緩慢增大D.F2緩慢增大，F(xiàn)3保持不變A.F1保持不變，F(xiàn)3緩慢增大28【解題指導(dǎo)】（1）首先分析物體B的受力情況，根據(jù)平衡條件列出方程，由F的變化確定F1、F2的變化.(2)再采用整體法分析受力情況,確定F3的變化情況.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C.如圖所示，球B受到四個(gè)力作用，且保持靜止，則θ不變，F(xiàn)2cosθ=F+mg.若F緩慢增大，則F2增大.而F2sinθ=F1,則F1也增大.對(duì)于整體而言：地面對(duì)A的摩擦力f=F1，地面對(duì)A的支持力N=F+G總，所以f和N均緩慢增大，所以F3緩慢增大，C對(duì).【解題指導(dǎo)】（1）首先分析物體B的受力情況，根據(jù)平衡條件列出29平衡條件應(yīng)用不當(dāng)導(dǎo)致錯(cuò)誤（2011·西安高一檢測(cè)）物體m恰好沿靜止的斜面勻速下滑，現(xiàn)用一個(gè)力F作用在m上，力F過m的重心，且方向豎直向下，如圖所示，則()平衡條件應(yīng)用不當(dāng)導(dǎo)致錯(cuò)誤30A.物體對(duì)斜面的壓力增大B.斜面對(duì)物體的摩擦力增大C.物體將沿斜面加速下滑D.物體仍保持勻速下滑

A.物體對(duì)斜面的壓力增大31【正確解答】選A、B、D.加上力F后，物體受力如圖,建立如圖所示坐標(biāo)系，分解F、mg，由平衡條件可得N=（mg+F）cosθ,f=μN(yùn)，故A、B正確.不加F時(shí),有mgsinθ=μmgcosθ,故加上F后仍有(mg+F)sinθ=μ(mg+F）cosθ,故C錯(cuò)誤，D正確.正確答案：A、B、D【正確解答】選A、B、D.加上力F后，物體受力如圖,建立如圖32【易錯(cuò)分析】本題出現(xiàn)錯(cuò)選的原因是對(duì)物體受力分析時(shí)，某一方向上物體平衡條件的應(yīng)用掌握不熟練造成的.【易錯(cuò)分析】本題出現(xiàn)錯(cuò)選的原因是對(duì)物體受力分析時(shí)，某一方向上33共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用ppt課件（教科版必修1）341.（2010·廣東高考）如圖為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式，A、B點(diǎn)等高，O為結(jié)點(diǎn)，輕繩AO、BO長度相等，拉力分別為FA，F(xiàn)B，燈籠受到的重力為G.下列表述正確的是()A.FA一定小于GB.FA與FB大小相等C.FA與FB是一對(duì)平衡力D.FA與FB大小之和等于G1.（2010·廣東高考）如圖為節(jié)日35【解析】選B.由A、B兩點(diǎn)等高，AO、BO等長可知，AO繩與BO繩兩力對(duì)稱，B正確；若兩繩間的夾角θ=120°時(shí)，F(xiàn)A=FB=G；當(dāng)θ＜120°時(shí)：FA=FB＜G；當(dāng)θ＞120°時(shí)：FA=FB＞G，故A錯(cuò)誤；這兩個(gè)力的大小相等但方向不在同一直線上，不是平衡力，C錯(cuò)誤；這兩個(gè)力不是大小之和而是矢量之和等于G，D錯(cuò)誤.【解析】選B.由A、B兩點(diǎn)等高，AO、BO等長可知，AO繩與362.（2011·奉賢區(qū)高一檢測(cè)）如圖所示，截面為三角形的木塊a上放置一鐵塊b,三角形木塊豎直邊靠在粗糙的豎直面上，現(xiàn)用豎直向上的作用力F，推動(dòng)木塊與鐵塊一起向上勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中鐵塊與木塊始終保持相對(duì)靜止，則下面說法正確的是()2.（2011·奉賢區(qū)高一檢測(cè)）如圖所示，37A.木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力B.木塊與豎直墻面間一定存在水平彈力C.木塊與豎直墻面間一定存在摩擦力D.豎直向上的作用力F的大小一定大于鐵塊與木塊的重力之和A.木塊a與鐵塊b間一定存在摩擦力38【解析】選A.木塊和鐵塊一起向上做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件，木塊與鐵塊之間一定有摩擦力.由于F是豎直向上的，故F的大小等于鐵塊與木塊的重力之和，木塊和墻壁之間無彈力和摩擦力，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤.【解析】選A.木塊和鐵塊一起向上做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件，木393.如圖，用斜向下的推力F推木箱，木箱恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則推力F與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.豎直向下D.水平向左【解析】選C.根據(jù)物體的平衡條件，F(xiàn)與摩擦力的合力與重力和彈力的合力等大反向，故C正確.3.如圖，用斜向下的推力F推木箱，404.如圖，放在水平桌面上的木塊受到F1=8N，F(xiàn)2=3N兩水平推力作用而靜止，若撤去F1，則物體在水平方向上受到的合力為()A.0NB.3N，向左C.2N，向右D.8N，向左4.如圖，放在水平桌面上的木塊受到F1=8N，F(xiàn)2=3N41【解析】選A.木塊原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，則所受摩擦力為靜摩擦力，取向右為正方向,由平衡條件得F1-F3-f=0，得靜摩擦力f=5N，向左.撤去F1后，F(xiàn)2使木塊產(chǎn)生向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，由于F2<5N，故木塊仍靜止，故此時(shí)物體在水平方向上受到的合力為0N（此時(shí)靜摩擦力f′=3N,向右與F2平衡）.故選A.【解析】選A.木塊原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，則所受摩擦力為靜摩擦力，425.（2011·海淀區(qū)高一檢測(cè)）懸掛著的小球重6N，在均勻的水平風(fēng)力作用下偏離了豎直方向θ=37°角而處于靜止?fàn)顟B(tài).求風(fēng)對(duì)小球的作用力F和繩子的拉力T.（sin37°=0.6,cos37°=0.8,tan37°=0.75)5.（2011·海淀區(qū)高一檢測(cè)）懸掛著的小球重6N，在均勻43【解析】小球受力如圖小球平衡，有Tcos37°=G,Tsin37°=F由以上兩式解得：T=7.5N,F=4.5N答案：4.5N7.5N【解析】小球受力如圖44一、選擇題（本題共6小題，每小題5分，共30分.每小題至少一個(gè)選項(xiàng)正確）1.(2011·泰州高一檢測(cè))如圖所示，物體A在豎直向上的拉力F的作用下能靜止在斜面上，則關(guān)于A受力的個(gè)數(shù)，下列說法中正確的是()A.A一定是受兩個(gè)力作用B.A一定是受四個(gè)力作用C.A可能受三個(gè)力作用D.A不是受兩個(gè)力作用就是受四個(gè)力作用一、選擇題（本題共6小題，每小題5分，共30分.每小題至少一45【解析】選D.若拉力F等于重力，則A僅受拉力F和重力兩個(gè)力作用；若拉力F小于重力，接觸面不僅有彈力，而且有摩擦力，則A受四個(gè)力作用，故D正確.【解析】選D.若拉力F等于重力，則A僅受拉力F和重力兩個(gè)力作462.(2011·南通高一檢測(cè)）如圖所示，光滑斜面的傾角為θ,質(zhì)量為m的物體在平行于斜面的輕質(zhì)彈簧的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，則彈簧的彈力大小為()A.mgB.mgsinθC.mgcosθD.mgtanθ2.(2011·南通高一檢測(cè)）如圖所示，47【解析】選B.對(duì)物體m進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件，彈力F=mgsinθ,故B正確.【解析】選B.對(duì)物體m進(jìn)行受力分析，如圖所示，根據(jù)平衡條件，483.如圖所示，水平地面上的物體受一水平作用力F，物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將作用力F保持大小不變，方向沿逆時(shí)針方向緩緩轉(zhuǎn)過180°，而物體始終保持靜止，則在這個(gè)過程中，物體對(duì)地面的正壓力N的大小和地面給物體的摩擦力f的大小的變化情況是()A.f不變B.f先變小后變大C.N先變小后變大D.N先變大后變小3.如圖所示，水平地面上的物體受49【解析】選B、C.將力F進(jìn)行正交分解，F(xiàn)的水平分量Fx=Fcosθ，先變小后變大，故靜摩擦力f先變小后變大，B正確，A錯(cuò)誤；F的豎直分量Fy=Fsinθ,先變大后變小，而Fy+N=G，故對(duì)地面的壓力N先變小后變大，C正確，D錯(cuò)誤.【解析】選B、C.將力F進(jìn)行正交分解，F(xiàn)的水平分量Fx=Fc504.光滑小球放在兩板間,如圖所示,當(dāng)OB不動(dòng),OA繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使θ角變小時(shí),兩板對(duì)球的壓力FA和FB的變化為()A.FA變大B.FA變小C.FB變小D.FB變大4.光滑小球放在兩板間,如圖所示,當(dāng)OB不動(dòng),OA繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)51【解析】選A、D.如圖所示,當(dāng)θ角變小時(shí),兩分力由FA、FB分別變?yōu)镕A′和FB′,可見兩力都變大，故A、D正確.【解析】選A、D.如圖所示,當(dāng)θ角525.（2011·蘇州高一檢測(cè)）放在水平地面上的物塊，受到一個(gè)與水平方向成θ角斜向下的力F的作用，如圖所示.如果保持力F的大小不變，而使力F與水平方向的夾角θ變小，且物塊在水平地面上始終靜止，那么，地面受到的壓力N和物塊受到的摩擦力f的變化情況是()A.N變小，f變大B.N變大，f變小C.N變小，f變小D.N變大，f變大5.（2011·蘇州高一檢測(cè)）放在水平53【解析】選A.對(duì)物塊受力分析如圖.正交分解得Fcosθ=f，F(xiàn)sinθ+mg=N.故當(dāng)θ變小時(shí)，f變大，N變小，A正確.【解析】選A.對(duì)物塊受力分析如圖.正交分解得Fcosθ=f，546.如圖所示，電燈懸掛于兩墻壁之間,更換水平繩OA使連接點(diǎn)A向上移動(dòng)而保持O點(diǎn)的位置不變,則在A點(diǎn)向上移動(dòng)的過程中()A.繩OB的拉力逐漸增大B.繩OB的拉力逐漸減小C.繩OA的拉力先增大后減小D.繩OA的拉力先減小后增大6.如圖所示，電燈懸掛于兩墻壁55【解析】選B、D.以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象,受力分析如圖(a)所示,FOA與FOB的合力大小等于G,方向豎直向上.FOA、FOB、F構(gòu)成封閉的矢量三角形,如圖(b)所示,FOB的方向不變,FOA的箭頭在FOB上滑動(dòng),而箭尾始終在O點(diǎn),則FOA先減小后增大,FOB一直減小,即選項(xiàng)B、D正確.【解析】選B、D.以O(shè)點(diǎn)為研究對(duì)象,受力分析如圖(a)所示,56二、非選擇題（本題包括2小題，共20分，要有必要的文字?jǐn)⑹觯?.（8分）（2011·南京高一檢測(cè)）傾角為θ的固定斜面上有一質(zhì)量為m的物體如圖，當(dāng)受一水平推力F作用時(shí)，求：（1）當(dāng)斜面光滑時(shí)，若要使物體沿斜面勻速下滑，F(xiàn)為多大？（2）若物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，為讓物體勻速上滑，則F又為多大？二、非選擇題（本題包括2小題，共20分，要有必要的文字?jǐn)⑹觯?7【解析】（1）受力分析如圖.物體受重力、斜面支持力和推力而處于平衡狀態(tài)，則F=mgtanθ【解析】（1）受力分析如圖.物體受重力、斜面支持力和推力而處58（2）受力分析如圖，物體受重力、斜面支持力、推力和摩擦力共4個(gè)力作用，正交分解列方程：Fcosθ-mgsinθ-f=0①Fsinθ+mgcosθ-N=0②f=μN(yùn)③由①②③得：F=mg(μcosθ+sinθ)/(cosθ-μsinθ)答案：

(1)mgtanθ(2)mg（μcosθ+sinθ)/(cosθ-μsinθ)（2）受力分析如圖，物體受重力、598．（挑戰(zhàn)能力）(12分)如圖所示，小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面上，設(shè)小球質(zhì)量m＝1kg，斜面傾角α＝30°，細(xì)繩與豎直方向夾角θ＝30°，光滑斜面