高中物理专题十二讲【第01讲_力的平衡】.ppt

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1、第1讲力的平衡【知识梳理查漏补缺】【典例精析举一反三】1物体处于静止或匀速运动状态，称之为平衡状态．平衡状态下的物体是高中物理中重要的模型，解平衡问题的基础是对物体进行受力分析．物体的平衡在物理学中有着广泛的应用,在静力学中有单体平衡、多体平衡；在电磁学中也有很多内容涉及平衡问题，如带电粒子在电、磁场中的运动,电磁感应中的收尾速度等等，都可能用到物体平衡知识．【知识梳理查漏补缺】2平衡态物体的特点及研究方法(1)平面共点力作用下的物体受到的合外力为零．常用正交分解法列平衡方程来解题.正交分解后，在各个方向上的合外力为零

2、即意味着物体受到的诸力在任一方向上的分力的矢量和为零．共点力平衡的求解正交分解法图解法相似三角形法隔离、整体法解决共点力平衡的常用方法三力平衡的定性分析法三力平衡的动态分析和计算多个对象相互作用问题的分析3(2)有固定转动轴物体的平衡，其合力矩为零，即M合＝0．它表示使物体顺时针转动的力矩等于使物体逆时针转动的力矩．推论：①若物体受到几个共点力的作用处于平衡状态，则其中任意一个力是另外几个力的合力的平衡力．②若物体受到几个共点力的作用处于平衡状态，则这几个力必构成闭合的矢量多边形．③若物体受到几个共点力的作用处于平衡状

3、态，则正交分解后的各个方向上合外力均为零．说明：若一个物体在三个力作用下处于平衡状态，则此三力非平行即共点．4(3)研究物体的平衡，是解力学问题的基础和关键．研究物体的平衡，对物体进行受力分析.一般有两种途径：一种是从力的概念出发，根据力产生的条件，判断是否有力的作用及力的方向等，另一种是根据物体的运动状态来判断物体的受力情况．对物体进行受力分析的一般程序是：先判断已知力、场力，然后是弹力、摩擦力．5类型一：力的正交分解法方法：先把每个分力沿选定的x轴和y轴分解，再求x轴和y轴上各分力投影的合力Fx和Fy：∑Fx＝F1

4、x＋F2x＋F3x＋…∑Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋…若物体处于平衡状态，则：∑Fx＝0∑Fy＝0【典例精析举一反三】6GABCD30o60o例1如图所示，轻绳AC与天花板夹角α＝30°，轻绳BC与天花板夹角β＝60°．设AC、BC绳能承受的最大拉力均不能超过100N，CD绳强度足够大，求CD绳下端悬挂的物重G不能超过多少?7APBCHxy甲FABFBCm0gαα乙【解析】如图甲所示，设BH=x，HC=y则由几何关系得x2+y2=25(7－ｘ)2+(7－y)2=25解得x=4，y=3(因α>45o，所以另解x=3，y

5、=4舍去)取B球为研究对象，如图乙所示，由共点力的平衡条件得FABcosα-FBCsinα=0，FABsinα-FBCcosα=m0g=0再取重物为研究对象，由共点力的平衡条件得2FBCcosα=mg8根据平行四边形法则，利用邻边及其夹角跟对角线长短的关系，分析力的大小变化情况。图解法具有直观、简便的特点，应用图解法时应注意正确判断某个分力方向的变化情况及其空间范围，注意物体“变中有不变”的特点，在变中寻找不变量.解决这类题关键在于正确画出受力分析图和熟练运用平行四边形、三角形边角关系.类型二：用图解法分析力的动态变化

6、问题9例2如图所示，在“互成角度的两个力的合成”的实验中，用A、B两只弹簧秤把橡皮条的结点拉到某一位置O，这时夹角∠AOB小于90°.现改变弹簧秤A的拉力方向，使α角减小，但不改变它的拉力大小，那么要使结点仍被拉至O点，就应调节弹簧秤B拉力的大小及β角．在下列调整中，哪些是可能的()A．增大B的拉力，增大β角B．增大B的拉力，β角不变C．增大B的拉力，减小β角D．B的拉力大小不变，增大β角αβOAB10【分析】这是三个共点力平衡的问题。由共点力作用下物体的平衡合力为零可知其中一个力一定是另外两个力合力的平衡力。根据平行

7、四边形定则可得，这三个力必将组成一个首尾相接的矢量三角形，即满足所谓力的三角形法则.11【解析】对O点受力分析如图甲所示，重力G、OA绳子的拉力TA、OB绳子的拉力TB组成如图乙中的封闭三角形。在O、A两点位置不变，B点上移的过程中，矢量G的大小、方向均不变，矢量TA的方向不变、大小变化，而矢量TB的方向、大小都改变，变化情况如图丁所示。由图丙可以看出，随B点上移，绳子OA的拉力减小，绳子OB的拉力先减小后增大，当TB与TA垂直即OB⊥OA时，TB最小。甲BATATBGOGTBTA乙GTBTA丙12类型三：力的相似三角

8、形法在平行四边形定则中，各边长表示力的大小，如果能找到力的矢量三角形和某几何三角形相似，可以利用其对应边成比例求力的大小。13例3如图所示，质量分别为p和q的两个小环，套在一光滑的均匀大圆环上．长为l的细绳(质量可略去不计)的两端分别拴住p和q，然后挂在光滑的钉子O′上，静止时O′在圆环中心的正上方，p和q到钉子的距离分别为r和r