课件：2[1].4《共点力作用下物体的平衡》

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1、第4课时共点力作用下物体的平衡考点自清1.共点力的平衡共点力力的作用点在物体上的或力的交于一点的几个力叫做共点力.能简化成质点的物体受到的力可以视为共点力平衡状态物体处于状态或状态,叫做平衡状态.(该状态下物体的加速度为零)平衡条件物体受到的为零,即F合=或同一点延长线静止匀速直线运动合外力02.平衡条件的推论(1)二力平衡如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小,方向,为一对.(2)三力平衡如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的一定与第三个力大小、方向.(3)多力平衡如果物体受多个力作用处

2、于平衡状态,其中任何一个力与其余力的大小,方向.相等相反平衡力合力相等相反合力相等相反名师点拨在进行一些平衡类问题的定性分析时,采用共点力平衡的相关推论,可以使问题简化.热点一求解平衡问题的基本思路平衡类问题不仅仅涉及力学内容,在电磁学中常涉及带电粒子在电场、磁场或复合场中的平衡,通电导体棒在磁场中平衡,但分析平衡问题的基本思路是一样的.1.分析平衡问题的基本思路(1)明确平衡状态(加速度为零);(2)巧选研究对象(整体法和隔离法);(3)受力分析(规范画出受力示意图);热点聚焦(4)建立平衡方程(灵活运用力的合成法、正交分解法

3、、矢量三角形法及数学解析法);(5)求解或讨论(解的结果及物理意义).2.求解平衡问题的常用规律(1)相似三角形法:通过力三角形与几何三角形相似求未知力.对解斜三角形的情况更显优越性.(2)拉密原理:三个共点力平衡时,每个力与另外两个力夹角的正弦之比均相等,这个结论叫拉密原理.表达式为:F1/sinα=F2/sinβ=F3/sinγ(其中α为F2与F3的夹角,β为F1与F3的夹角,γ为F1与F2的夹角).(3)三力汇交原理:物体在同一个平面内三个力作用下处于平衡状态时,若这三个力不平行,则这三个力必共点,这就是三力汇交原理.(

4、4)矢量三角形法:物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接恰好构成一个封闭的三角形,即这三个力的合力必为零,由此求得未知力.热点二一般平衡问题的解答策略1.整体法与隔离法要解决物体平衡问题,首先要能正确地选取研究对象,常用两种方法:一是隔离法,二是整体法.我们可以把具有相同运动状态且又具有相互作用的几个物体视为一个整体,当研究整体受外界作用力时可以选取整体为研究对象,而涉及内部物体之间的相互作用分析时则需采取隔离法.隔离法与整体法不是相互对立的,一般问题的求解中,随着研究对象的转变,往往两种方法交叉运用

5、.2.平衡法与正交分解法(1)平衡法这是研究平衡问题的一个基本方法,它以二力平衡为基础,重点研究三力平衡问题.根据分矢量与合矢量的等效性以及平衡力的概念,我们可以得出这样的结论:如果一个物体受三个共点力处于平衡状态,则其中任意两个力的合力与第三个力是一对平衡力.(2)正交分解法所谓正交分解就是把不在一条直线上的共点力都分解到两个互相垂直(正交)的坐标轴上,这样就可以在两个轴上进行力的合成了,所以正交分解法的实质仍然是将矢量运算最终转化为代数运算.下面是应用正交分解法的基本步骤:①建立直角坐标系.建立直角坐标系时应首先满足使尽可

6、能多的力落在坐标轴上,这样可以使需要分解的力少一些;然后尽量使x轴正方向与物体运动方向一致.②将没能落在坐标轴上的力分解到坐标轴上.③分别求出两个轴上的合外力,方法与一条直线上共点力的运算方法相同.④分别应用牛顿第二定律列出两个轴上的动力学方程,对平衡问题也可以应用平衡条件列出关系式求解.特别提示正交分解法在后面动力学的复习中还要应用到,而且动力学问题中需要分解的矢量不一定是力,也可能需要分解速度和加速度,这要视具体问题而定.总之,正交分解法的根本目的是尽可能简捷地将矢量运算转化为代数运算.题型1动态分析问题【例1】如图1所示,轻

7、绳的两端分别系在圆环A和小球B上,圆环A套在粗糙的水平直杆MN上.现用水平力F拉着绳子上的一点O,使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置,但圆环A始终保持在原位置不动.则在这一过程中,环对杆的摩擦力Ff和环对杆的压力FN的变化情况是()A.Ff不变,FN不变B.Ff增大,FN不变C.Ff增大,FN减小D.Ff不变,FN减小图1题型探究思路点拨解析以结点O为研究对象进行受力分析如图(a).由题可知,O点处于动态平衡,则可作出三力的平衡关系图如图(a).由图可知水平拉力增大.以环、绳和小球构成的整体作为研究对象,作受力分析图如图(b

8、).由整个系统平衡可知:FN=(mA+mB)g;Ff=F.即Ff增大,FN不变,故B正确.答案B动态平衡问题的处理方法所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物