【與名師對(duì)話】2013屆高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 第三講 共點(diǎn)力作用下物體的平衡課件 新人教版必修1

1、(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P28)一、共點(diǎn)力的平衡,問(wèn)題探究　物體的速度為零，這和物體處于靜止?fàn)顟B(tài)是一回事嗎？為什么？[提示]　物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，不但速度為零，而且加速度(或合外力)為零．有時(shí)，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(dá)最高點(diǎn)時(shí)；擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)，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?fàn)顟B(tài)不是一回事．,二、平衡條件的推論1．二力平衡如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定大小相

2、等，方向相反，為一對(duì)平衡力．2．三力平衡如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反．3．多力平衡如果物體受多個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小相等，方向相反．在進(jìn)行一些平衡類(lèi)問(wèn)題的定性分析時(shí)，采用共點(diǎn)力平衡的相關(guān)推論，可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化．,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P28)要點(diǎn)　　處理共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的常用方法,(1)利用圖解法應(yīng)注意三點(diǎn)：①前提是合力不變，一個(gè)分力的方

3、向不變；②正確判斷某一個(gè)分力的大小和方向變化及其引起的另一分力的變化；③注意某一分力方向變化的空間．(2)當(dāng)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的任何一個(gè)物體均處于平衡狀態(tài)，此時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)列平衡方程，也可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的任何一個(gè)物體列平衡方程，并且在任意一個(gè)方向上的合力均為零．,(2011·南昌基礎(chǔ)測(cè)試)如圖所示是滑水板運(yùn)動(dòng)的示意圖．運(yùn)動(dòng)員在快艇的水平牽引下，腳踏傾斜滑板在水上勻速滑行．已知運(yùn)動(dòng)員與滑板總質(zhì)量為m＝60 kg

4、，不計(jì)滑板與水之間的摩擦，當(dāng)滑板與水平面夾角θ＝30°時(shí)，求快艇對(duì)運(yùn)動(dòng)員的牽引力F和水對(duì)滑板的支持力FN的大?。?g取10 m/s2)(可用合成法、分解法，正交分解法等求解),,,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P28)題型一　　平衡問(wèn)題中的整體法和隔離法　　　整體法和隔離法是我們?cè)谑芰Ψ治鰰r(shí)常用的兩種基本方法．解決物體的平衡問(wèn)題時(shí)，應(yīng)先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，當(dāng)分析相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上物體的受力情況及分析外力對(duì)系統(tǒng)的作用時(shí)，或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)

5、各物體具有相同大小的加速度或相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)且不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力時(shí)，宜用整體法；而在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體(或一個(gè)物體各部分)間的相互作用時(shí)或者當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各部分的加速度大小、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同時(shí)常用隔離法，運(yùn)用隔離法選擇研究對(duì)象分析物體受力時(shí)，應(yīng)按照由易到難的原則．整體法和隔離法不是獨(dú)立的，對(duì)一些較復(fù)雜問(wèn)題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替使用整體法和隔離法．,例1　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＝0

6、.5 kg，斜面傾角α＝30°，懸線與豎直方向夾角θ＝30°，光滑斜面的質(zhì)量M為3 kg，置于粗糙水平面上．整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)．(g取10 m/s2)求：(1)懸線對(duì)小球拉力的大?。?2)地面對(duì)斜面的摩擦力的大小和方向．,[思路誘導(dǎo)]　小球受到幾個(gè)力的作用？利用正交分解法處理小球的平衡問(wèn)題．由于斜面和小球都處于平衡狀態(tài)，求解地面對(duì)斜面的摩擦力時(shí)，選取哪個(gè)物體為研究對(duì)象思路更簡(jiǎn)捷？,,[答案]　(1)2.9 N　

7、(2)1.4 N，方向水平向左共點(diǎn)力作用下物體平衡的一般解題思路,如圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為θ.質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止?fàn)顟B(tài)，求地面對(duì)三棱柱的支持力和摩擦力各為多少？,[解析]　選取A和B整體為研究對(duì)象，它受到重力(M＋m)g，地面支持力FN，墻壁的彈力F和地面的摩擦力Ff的作用如圖所示，處于平衡狀態(tài)．根據(jù)平衡條件有：FN－(M＋m)g＝0

8、，F(xiàn)＝Ff可得FN＝(M＋m)g再以B為研究對(duì)象，它受到重力mg、三棱柱對(duì)它的支持力FAB、墻壁對(duì)它的彈力F的作用如圖所示，處于平衡狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有：豎直方向上：FABcosθ＝mg水平方向上：FABsinθ＝F解得F＝mgtanθ，所以Ff＝F＝mgtanθ.[答案]　(M＋m)g　mgtanθ,題型二　　動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的求解方法　　　動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題的處理方法所謂動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題是指通過(guò)控制某些物理量，使物體的狀態(tài)發(fā)

9、生緩慢變化，而在這個(gè)過(guò)程中物體又始終處于一系列的平衡狀態(tài)中；解決這一類(lèi)問(wèn)題的一般思路是：把“動(dòng)”化為“靜”，“靜”中求“動(dòng)”．(1)圖解分析法對(duì)研究對(duì)象在狀態(tài)變化過(guò)程中的若干狀態(tài)進(jìn)行受力分析，依據(jù)某一參量的變化，在同一圖中作出物體在若干狀態(tài)下力的平衡圖(力的平行四邊形)，再由動(dòng)態(tài)力的平行四邊形各邊長(zhǎng)度變化及角度變化確定力的大小及方向的變化情況．,動(dòng)態(tài)平衡中各力的變化情況是一種常見(jiàn)題型．總結(jié)其特點(diǎn)有：合力大小和方向都不變；一個(gè)分力的方

10、向不變，分析另一個(gè)分力方向變化時(shí)兩個(gè)分力大小的變化情況．用圖解法具有簡(jiǎn)單、直觀的優(yōu)點(diǎn)．(2)相似三角形法對(duì)受三力作用而平衡的物體，先正確分析物體的受力，畫(huà)出受力分析圖，再尋找與力的三角形相似的幾何三角形，利用相似三角形的性質(zhì)，建立比例關(guān)系，把力的大小變化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為幾何三角形邊長(zhǎng)的大小變化問(wèn)題進(jìn)行討論．(3)解析法根據(jù)物體的平衡條件列方程，在解方程時(shí)采用數(shù)學(xué)知識(shí)討論某物理量隨變量的變化關(guān)系．,例2　(2011·高三河南豫

11、南九校第一次聯(lián)考)如右圖所示，不計(jì)重力的輕桿OP能以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，P端用輕繩PB掛一重物，而另一根輕繩通過(guò)滑輪系住P端．在力F的作用下，當(dāng)桿OP和豎直方向的夾角α(0<α<π)緩慢增大時(shí)，力F的大小應(yīng)(　　)A．恒定不變　　　　　B．逐漸增大C．逐漸減小 D．先增大后減小[思路誘導(dǎo)]　 (1)注意研究對(duì)象的選?。?2)注意力的三角形與題目涉及的幾何三角形相似關(guān)系的應(yīng)用．,[答案

12、]　B,三角形法的使用技巧物體在受三個(gè)共點(diǎn)力作用而處于平衡狀態(tài)時(shí)，則表示這三個(gè)力的有向線段首尾相接后恰好能組成一個(gè)封閉矢量三角形，此時(shí)常根據(jù)等邊三角形、直角三角形、相似三角形等幾何關(guān)系采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法．(1)若出現(xiàn)直角三角形，常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系．(2)若給定條件中已知某力的大小及繩、桿等模型的長(zhǎng)度、高度時(shí)常用力組成的三角形(矢量三角形)與長(zhǎng)度組成的三角形(幾何三角形)的相似比求解(常以選擇題形式出現(xiàn))．,(2011

13、·安徽皖南八校二次聯(lián)考)如圖所示，一端可繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的長(zhǎng)木板上方放一個(gè)物塊，手持木板的另一端，使木板從水平位置沿順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn)，則在物塊相對(duì)于木板滑動(dòng)前(　　)A．物塊對(duì)木板的壓力不變B．木板對(duì)物塊的支持力不變C．物塊對(duì)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(dòng)過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)下的受力示意圖(見(jiàn)右圖)，由共點(diǎn)力平衡條件知Ff＝mgsin(90°－θ)，F(xiàn)N＝mgcos(9

14、0°－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，構(gòu)成平衡力，故FN和Ff靜的合力不變．緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，板對(duì)物塊的作用力不變．[答案]　D,題型三　　臨界和極值問(wèn)題　　　解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)審題，挖掘出臨界條件作為解決問(wèn)題的突破口．解答平衡物體的臨界問(wèn)題時(shí)常用假設(shè)法，運(yùn)用假設(shè)法的基本步驟是：(1)明確研究對(duì)象；(2)畫(huà)受力圖；(3)假設(shè)可能發(fā)生的臨界現(xiàn)象；(4)列出滿足所發(fā)生的臨界現(xiàn)象的

15、平衡方程求解．,例3　(14分)物體的質(zhì)量為2 kg，兩根輕細(xì)繩AB和AC的一端連接于豎直墻上，另一端系于物體上，在物體上另施加一個(gè)方向與水平線成θ角的拉力F，相關(guān)幾何關(guān)系如圖所示，θ＝60°，若要使繩都能伸直，求拉力F的大小范圍．(g取10 m/s2)[思路誘導(dǎo)]　物體受到幾個(gè)力的作用，需要用矢量三角形法還是用正交分解法解決問(wèn)題？若要使兩繩都伸直，則必須保證兩繩的拉力符合什么臨界條件？請(qǐng)寫(xiě)出不同臨界條件下F的解析式．

16、,,解決極值問(wèn)題和臨界問(wèn)題的方法(1)物理分析方法：根據(jù)物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過(guò)對(duì)物理過(guò)程的分析，利用平行四邊形定則進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，確定最大值與最小值．(2)數(shù)學(xué)解法：通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析，依據(jù)物體的平衡條件寫(xiě)出物理量之間的函數(shù)關(guān)系(或畫(huà)出函數(shù)圖象)，用數(shù)學(xué)方法求極值(如求二次函數(shù)極值、公式極值、三角函數(shù)極值)．但利用數(shù)學(xué)方法求出極值后，一定要依據(jù)物理原理對(duì)該值的合理性及物理意義進(jìn)行討論或說(shuō)明．,,[答案]　C,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)

17、P30)易錯(cuò)點(diǎn)1：對(duì)整體法與隔離法選用不當(dāng)導(dǎo)致受力分析失誤如圖所示，傾角為θ的斜面體C置于水平地面上，小物塊B置于斜面上，通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)光滑的定滑輪與物體A相連接，連接B的一段細(xì)繩與斜面平行，已知A、B、C都處于靜止?fàn)顟B(tài)．則(　　)A．B受到C的摩擦力一定不為零B．C受到地面的摩擦力一定為零C．C有沿地面向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，一定受到地面向左的摩擦力D．將細(xì)繩剪斷，若物塊B依然靜止在斜面上，此時(shí)地面對(duì)C的摩擦力為0,[易錯(cuò)分析]　

18、認(rèn)為A、B、C整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，在水平方向上不受其他外力作用，故地面對(duì)系統(tǒng)的摩擦力一定為零，錯(cuò)選B項(xiàng)．[正確解答]　若繩對(duì)B的拉力恰好與B的重力沿斜面向下的分力平衡，則B與C間的摩擦力為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤；將B和C看成一個(gè)整體，則B和C受到細(xì)繩向右上方的拉力作用，故C有向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，一定受到地面向左的摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；將細(xì)繩剪斷，若物塊B依然靜止在斜面上，利用整體法判斷，B、C系統(tǒng)在水平方向不受其他外力作用，處于平衡狀態(tài)，則地面

19、對(duì)C的摩擦力為0，D項(xiàng)正確．答案為CD.整體法與隔離法要依據(jù)題目的具體情境合理選擇．本例中要分析斜面體C與水平地面間的摩擦力情況，不能將A、B、C作為整體來(lái)考慮，而要選擇B、C作為整體來(lái)研究．這是因?yàn)樯厦娴幕嗊€要受到其他外力的作用．,有一個(gè)直角支架AOB，AO水平放置，表面粗糙．OB豎直向下，表面光滑．AO上套有小環(huán)P，OB上套有小環(huán)Q，兩環(huán)質(zhì)量均為m，兩環(huán)間由一根質(zhì)量可忽略、不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，并在某一位置平衡，如圖所示．現(xiàn)將P

20、環(huán)向左移一小段距離，兩環(huán)再次達(dá)到平衡，那么將移動(dòng)后的平衡狀態(tài)和原來(lái)的平衡狀態(tài)比較，AO桿對(duì)P環(huán)的支持力FN和細(xì)繩上的拉力T的變化情況是(　　)A．FN不變，T變大 B．FN不變，T變小C．FN變大，T變大 D．FN變大，T變小,[解析]　以兩環(huán)和細(xì)繩整體為研究對(duì)象，豎直方向只受重力和桿對(duì)P環(huán)的支持力FN，F(xiàn)N和系統(tǒng)的重力平衡，F(xiàn)N＝2mg，所以FN不變．以Q環(huán)為研究對(duì)象，受力如圖所示，根據(jù)豎直方向平衡，可得Tcosθ

21、＝mg，將P環(huán)向左移一小段距離，θ變小，cos θ變大，細(xì)繩上的拉力T變小，B項(xiàng)正確．[答案]　B,,[易錯(cuò)分析]　本題的易錯(cuò)點(diǎn)不能正確理解“死結(jié)”和“活結(jié)”的特點(diǎn)．繩子與光滑釘子的交點(diǎn)為“活結(jié)”，釘子兩側(cè)繩上的拉力大小相等；C點(diǎn)通過(guò)固定繩圈懸掛質(zhì)量為m2的鉤碼，所以C點(diǎn)為“死結(jié)”，C點(diǎn)兩側(cè)繩上的拉力大小不相等．,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

22、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(dá)到豎直前，以下分析正確的是(　　)A．繩子越來(lái)越易斷　　　B．繩子越來(lái)越不易斷C．AB桿越來(lái)越易斷 D．AB桿越來(lái)越不易斷,[答案]　B,[答案]　B,2．(2011·溫州模擬)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(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩懸于O點(diǎn)，球A固定在O點(diǎn)正下方，且點(diǎn)O、A之間的距離恰為L(zhǎng)，系統(tǒng)平

23、衡時(shí)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)較大且為k2的輕彈簧，仍使系統(tǒng)平衡，此時(shí)繩子所受的拉力為F2，則F1與F2的大小之間的關(guān)系為(　　)A．F1>F2　　　　　　B．F1＝F2C．F1<F2 D．無(wú)法確定,[答案]　B,3．(2011·佛山質(zhì)檢)如圖所示，由物體A和B組成的系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．A、B的質(zhì)量分別為mA和mB，且mA>vB.滑輪的質(zhì)量和一切摩擦不計(jì)．使繩的懸點(diǎn)由P點(diǎn)向

24、右移動(dòng)一小段距離到Q點(diǎn)，系統(tǒng)再次達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)．則懸點(diǎn)移動(dòng)前后圖中繩與水平方向間的夾角θ將(　　)A．變大 B．變小C．不變 D．可能變大，也可能變小,[解析]　因?yàn)橐苿?dòng)前后A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，對(duì)B受力分析可知繩子上的拉力不變，且繞過(guò)滑輪的各段繩子拉力相等，然后對(duì)A進(jìn)行受力分析可知，夾角θ不變，C正確．[答案]　C,4．(2011·哈師大附中模擬)兩個(gè)相同的小球A和B，質(zhì)量均為m，用長(zhǎng)度相同的兩根細(xì)線把A