处于共点力作用下物体平衡的分析及求解

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1、学生姓名年级授课时间教师姓名课时教学FI标重点难点处于共点力作用下物体平衡的分析及求解一、共点力作用下的平衡状态1.两种状态：A.静止，B.匀速直线运动2.两个基本特征：A.运动学特征：速度为0或速度不变。B.动力学特征：物体所受的合外力为0,（即平衡条件）二、求解共点力平衡的基本步骤：1.正确画出受力分析图。受力分析方法：A.整体法和隔离法（区分内力和外力）B.假设法（判定弹力、摩擦力的有无和方向）2.合理建立坐标系，对不在坐标轴上的力进行分解。3.利用力的分解和合成求合力，列平衡方程。4.解方程。三

2、、求解共点力平衡的基本方法：1.力的正交分解法：此方法适用于二个以上共点力作用下物体的平衡，注意合理选取坐标系，尽可能使落在坐标轴上的力多一些，被分解的力尽可能是已知力，不宜分解待求力。2.力的合成、分解法：对于三力平衡，可根据结论：”任意两个力的合力与第三个力等大反向”，借助几何知识求解。对于多个力的平衡，可利用先分解再合成的正交分解法。3.矢量三角形法：物体受同一平面内三个互不平行的力作用下平衡时，这三个力的矢量箭头首尾相接，构成一个矢量三角形，利用三角形法，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学

3、知识求得未知力。此种方法直观、简便，但它仅适于三力平衡。4.相似三角形法：即找一个与矢量三角形相似的三角形，利用几何知识求解。5.正弦定理法：三力平衡吋，三个力可构成一封闭的三角形，若由题设条件寻找到角度关系，则可用正弦定理列式求解。四、平衡问题中的临界与极值问题。1•临界状态：是从一种物理现象转变为另一种物理现象，或从一物理过程转入到另一物理过程的转折状态。临界状态也可理解为”恰好出现'和“恰好不出现”某种现象的状态。常见的临界状态有：A.两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为0（主要体现为两

4、物体间的弹力为0）,B.绳子断与不断的临界条件为作用力达到最大值，弯与不弯的临界条件为作用力为0;C.靠摩擦力连接的物体间发生相对滑动或相对静止的临界条件为摩擦力达到最大。作业教学效果/课后反思学生H评针对本堂收获和自我表现（对应指数上打V）冲卅八十姣夕①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩"/豕心，•‘研究的基本思维方法：采用假设推理法。2.0极值问题：是指研究平衡问题过程中某物理量变化时出现的最大值或最小值，中学物理的极值问题可分为简单极值问题和极值条件问题，区分的依据就是是否受附加条件限制。处理极值问题的两种基本方

5、法：A.解析法：根据物体的平衡条件列方程，通过数学求极值的方法求极值。思维严谨，但有时运算量比较大，相对来说较复杂。.图解法：即根据物体的平衡条件作出力的矢量三角形，然后由图进行动虫"态分析，确定最大值和最小值。此法简便、直观。通常可利用几何极值原理：如图：三角形一条边a的大小和方向都确C定，另一条边b只能确定其方向(即a、b间的夹角0角确定)，欲求第三X边的最小值，则必有c垂直于b,.ftc=asinOo*例1(2003年全国高考卷19题)如图所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O点为其球心，

6、碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为◎和加2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为®的小球与。点的连线与水平线的夹角为6(=60。.两小球的质量比〃?2伽为■适氐返G迺D•返3322解析：本题若采用整体法，因为绳与碗口处的弹力未知无法得解，故应该用隔离法。对力2进行受力分析可矢口T=m2g,对切进行受力分析，如图所示.miS由几何知识有：O=a/2由共点力的平衡条件得Tcos(a/2)+Ncos(a/2)=mgTcosa=Ncosa解得：叫3正确答案：A例2.如图所示，三

7、角形木块放在倾角为〃的斜面上，若木块与斜面问动摩擦因数卩>tan^,则无论作用在木块上竖肓向下的外力F多人，木块都不会滑动，这种现象叫做“自锁”.试证明之。证叽当F作用在物体上时，物体所受外力沿斜面向卜•的分力为：(F+/wg)sin/9假设物体下滑，则沿斜而向上的滑动摩擦力为：p(F+〃?g)cos&由p>tan&可得p(F+/«g)cos^>(F+mg)sin0即物体所受的滑动摩擦力总大于物体沿斜面向下的分力，所以物体不会滑动，出现”口锁”现彖。点评：木题是假设法在解物体平衡屮临界问题的应用，解题的

8、关键是能否找出物体滑动的临界条件：沿斜而向下的分力大于滑动摩擦力，并能巧用假设法列出相应的关系式。例3：如图所示，把一个球放在AB和CD两个与纸面垂自的光滑板之间，保持静止，AB板固定不动，与水平面间的夹角为a,CD板与AB板活动连接，CD板可绕通过D点的并垂直于纸而的轴转动，在&角缓慢地由0。增大到90。的过程中，AB板和CD板对球的支持力的大小如何变化？解法一：正交分解法：球的受力如右图所示，球在重力G、AB板的支持力尺、持力局这三个力