2019-2020年高中物理 物体平衡公共学案 新人教版必修1

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1、2019-2020年高中物理物体平衡公共学案新人教版必修1学习目标：1、知道共点力作用下物理的平衡状态；2、知道共点力作用下物体的平衡条件，并能用它处理简单的平衡问题；3、会用正交分解法和与“三角形定则”相结合解决物体的平衡问题。重点与难点共点力作用下物体的平衡条件；会用正交分解法和与“三角形定则”相结合解决平衡问题。知识要点一、共点力的平衡：1、平衡状态：（1）如果一个物体在力的作用下处于静止或匀速直线运动状态，则这个物体就处于平衡状态。（2）平衡态是指加速度为零的状态，而不是速度为零的状态。注意：物体处于平衡状

2、态时分两类：一类是共点力作用下物体的平衡；另一类是有固定转轴物体的平衡。我们现阶段只研究共点力作用下物体的平衡问题。2、共点力平衡条件：在共点力作用下物体的平衡条件是：合外力为零，即。注：表示对物体所受的所有外力求合力。二、平衡条件的应用：求解共点力作用下物体平衡的方法（一）与“平行四边形定则”相结合：对于物体受多个共点力作用处于平衡态的情况，此方法处理问题较复杂，因此较少使用。一般多用于解决物体受三个及以下共点力作用处于平衡态的问题。根据矢量加法满足的“平行四边形定则”，a、合成：可先对两个力做出平行四边形，由几

3、何关系求出合力，并用所求得的合力再与第三个力求合力，再根据平衡条件：，进而解得结果。b、分解：将其中一个力根据“平行四边形定则”按另外两个力的方向进行分解，再根据平衡条件：，可知任一方向上的合力都为零，进而求得结果。注：本文内容主要介绍后面两种方法，对于此法因其只是平行四边形定则的直接应用，很简单，因此后面就将不再详细叙述。（二）正交分解法：1)解决平衡问题的一般步骤：a、选取研究对象；b、对所选研究对象进行受力分析，并画出受力图；c、对研究对象所受力进行处理：建立合适的直角坐标系，对各力按坐标轴方向进行正交分解；

4、d、建立平衡方程：由可以得到：；e、求解方程，必要时对结果进行讨论。注意：建立直角坐标系时：a、可以选任意方向为轴，轴必须与其垂直；b、一般尽量使更多的力落在坐标轴上，以减少力的分解次数，简化计算。1)正交分解法解题的优点：a、对于物体受四个及四个以上共点力平衡的问题，应用正交分解法更加方便。b、将矢量运算转换为代数运算，降低了难度。c、将求合力的复杂的几何问题转化为正交分解后的直角三角形问题，更便于运算。可用于求解多个未知条件的问题。（三）与“三角形定则”相结合：1)这种方法也可称之为矢量三角形法，主要用来解决三

5、力平衡的问题。根据平衡条件，并结合“三角形定则”，可得：将表示物体所受各外力的有向线段首尾顺次连接，构成一个闭合的三角形。2)优点：把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这一三角形的几何问题，求解平衡问题，使得计算更加简便。注意：求解三角形的几何问题，多数是解直角三角性形的问题。若不是直角三角形，可应用三角形的几何关系，或利用力的三角形与空间几何三角形的相似性等规律求解计算。典型例题（一）正交分解法：例1、一质量为m的木块在拉力F的作用下，沿水平地面作匀速直线运动，如图所示。F与水平面的夹角，木块与地面间的动

6、摩擦因数为μ。求拉力F的大小？解析：以物体为研究对象，对物块受力分析可知，ymgfxFN在拉力作用下，做匀速运动的物体受到重力，拉力，地面对物体竖直向上的支持力和地面对物体的摩擦力，四个力的作用。物体做匀速直线运动由平衡条件得：又解得：答：拉力F的大小为。点评：本题解题的关键是根据物体的运动状态，判断出物体所受合外力为零，然后根据受力分析画图建立直角坐标系，列出平衡方程，和滑动摩擦力满足的公式联立求解即可求得结果。例2、如图所示，一个质量为m的木块沿着倾角为θ的斜面匀速下滑，则物体与斜面间的动摩擦系数为多少？解析：

7、以物体为研究对象，对物块受力分析如图，物体匀速下滑由平衡条件得：又解得：答：物体与斜面间的动摩擦系数为。例3、如图所示，质量为m的物块在水平恒力F的作用下沿斜面匀速下滑，已知物块与固定斜面间的摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，求F的大小。解析：以物体为研究对象，对物块受力分析如图，物体匀速下滑由平衡条件得：又解得：答：F的大小为点评：例题2和例题3解题的关键是，根据物体的运动状态判断出物体所受合外力为零后，根据受力分析，选择平行于斜面的方向建立直角坐标系，这样可以使得更多的力落在坐标轴上，简化计算。注意：物体在共点力作用

8、下处于平衡态，则物体所受合外力为零，因此其在任一方向上的合力都为零。但有时物体只在某一方向上处于平衡态，则在此方向上也可以应用平衡条件列方程求解。（二）与“三角形定则”相结合例4、如图所示，在光滑的竖直墙上用轻绳悬挂一个质量为m球，若轻绳与竖直墙之间的夹角为，求墙对球的弹力和轻绳对球的拉力分别为多少？解析：以球体为研究对象，对物块受力分析如图，球体受到重力、