高三物理-第一章力与物体的平衡课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一,.,弹力,1.,弹力的产生及判断,(1),产生条件,:,接触,.,并发生,弹性,形变。,(2),有无的判断,:(,结合物体运动状态,),利用假设法。,例,:,如右图分析物体的受力,(,另,ag,呢,),2.,弹力的方向,:,(1),压力、支持力的方向总是垂直于接触面,温馨提示,:,接触面为圆弧或球面时,弹力一定过球心,(2),绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。,(3),杆的弹力方向不一定沿着杆。,例,1.,一光滑圆环固定在,竖直,平面内,环上套着两个小球,A,和,B,(,中央有孔,),A,、,B,间由细绳连接着,它们处于如图中所示位置时恰好都能保持静止状态,.,此情况下,B,球与环中心,O,处于同一水平面上,A,、,B,间的细绳呈伸直状态,与水平线成,30,0,夹角,.,已知,B,球的质量为,m,求细绳对,B,球的拉力和,A,球的质量。,mA,=2,m,与（施力物体）形变方向相反,例,2:,如图甲所示，轻绳,AD,跨过固定在水平横梁,BC,右端的,定滑轮,挂住一个质量为,10 kg,的物体，,ACB,30,；图乙中轻杆,HP,一端用,铰链,固定在竖直墙上，另一端,P,通过细绳,EP,拉住，,EP,与水平方向也成,30,，轻杆的,P,点用细绳,PQ,拉住一个质量也为,10 kg,的物体,g,取,10 N/kg,，求,(1),轻绳,AC,段的张力,F,AC,与细绳,EP,的张力,F,EP,之比；,(2),横梁,BC,对,C,端的支持力；,(3),轻杆,HP,对,P,端的支持力,(1),(2)100 N,，方向与水平方向成,30,角斜向,右上方,(3)173 N,，方向水平向右,例,3,.,如图所示,.,AOB,为水平放置的光滑杆,.,夹角,AOB,等于,60,杆上分别套着两个质量都是,m,的小环,两环由可伸缩的弹性绳连接,若在绳的中点,C,施以沿角,AOB,的角平分线水平向右的拉力,F,缓慢地拉绳,待两环受力达到平衡时,绳对环的拉力,T,跟,F,的关系是：,T=F,；,T,F,；,T,F,；,T=Fsin30,3,、弹力的大小,(1),对有明显形变的弹簧,.,橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律计算,.,对没有明显形变的物体,如桌面,.,绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。,(2),胡克定律可表示为,(,在弹性限度内,):,F=,kx,还可以表示成,F=,kx,即弹簧,弹力的改变量,和,弹簧形变量的改变量,成正比,.,并注意形变情况。,(3),考查重点是两个弹簧类的问题,弹簧有竖直的，也有水平的，,注意弹簧与物体,是否拴接,。,注意弹簧形变情况,要注意所求距离与形变量关系,例,1,.,如图所示,两物体重分别为,G,1,.,G,2,两弹簧劲度分别为,k,1,.,k,2,弹簧两端与物体和地面相连,.,用竖直向上的力缓慢向上拉,G,2,最后平衡时拉力,F=G,1,+2,G,2,求该过程系统重力势能的增量,.,拓展,:,两木块质量分别为,m,1,和,m,2,两轻质弹簧的劲度系,数分别为,k,1,和,k,2,上面木块压在弹簧上,(,但不拴接,),整个系统处于平衡状态,.,现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,在这个过程中下面木块,移动的距离为,C,例,2.,如图,原长分别为,L,1,和,L,2,劲度系数分别为,k,1,和,k,2,的轻质弹簧竖直地悬挂在天花板上，两弹簧之间有一质量为,m,1,的物体，最下端挂着质量为,m,2,的另一物体，整个装置处于静止状态。现用一个质量为,m,的平板把下面的物体竖直地缓慢地向上托起，直到两个弹簧的总长度等于两弹簧原长之和，这时托起平板竖直向上的力是多少？,m,2,上升的高度是多少？,h=,F,二,.,力的合成与分解,1.,合力范围：,(1),二力合力范围,当,=0,时，,F=F,1,+F,2,当,=180,0,时，,F=F,1,-F,2,当,=90,0,时，,F=,当,=120,0,且,F,1,=F,2,时，,F=F,1,=F,2,(2),三力合力范围,若一力在其余两力合力范围内，则三力合力最小值为,0,若一力不在其余二力范围内，则合力最小值应三力之差,牛刀小试,例,1.,下列哪组力作用在物体上，有可能使物体处于平衡状态,A,3N,，,4N,，,8N B,3N,，,5N,，,1N,C,4N,，,7N,，,8N D,7N,，,9N,，,6N,例,2:,在研究两个共点力合成的实验中，得到如图所示的合力跟两个分力间夹角,的关系曲线下列法中正确的是,A.,两个分力大小分别为,1 N,、,4 N,B.,两个分力大小分别为,6 N,、,4 N,C.,合力大小的范围为,1 N,F,7 N,D.,合力大小的范围为,1 N,F,5 N,(3),两分力大小相等时,合力与分力的关系,A B,例,1,.,轻绳,AB,总长,l,用轻滑轮悬挂重,G,的物体,.,绳能承受的最大拉力是,2,G,将,A,端固定,将,B,端缓慢向右移动,d,而使绳不断,求,d,的最大可能值,.,例,2.,如右图,A,点向左或向右移动一小段距离后,系统是否可以再次平衡？,另,:,两重物质量增加后是否可再次平衡,若合力是两分力夹角的角平分线,则两分力大小相等,当两分力大小不变时,合力随夹角的增大而增大,温馨提示,:,同一根绳上的弹力大小处处相等,D,A,B,v,a,2.,合成时一定要沿合力方向合成,例,1.,A,的质量是,m,A,、,B,始终相对静止,共同沿水平面向右运动,.,当,a,1,=0,时和,a,2,=0.75,g,时,B,对,A,的作用力,F,B,各多大？,3.,分解时一般按实际效果分解,例,1.,完全相同的小球在挡板作用下静止在倾角为,的光滑斜面上,求甲、乙两种情况下小球对斜面的压力之比,4.,正交分解时,一定要将物体所有的力都沿相互垂直的两个方向分解,温馨提示,:,对,运动物体,沿运动方向和垂直运动方向分解,例,2:,如图所示,一箱苹果沿着倾角为,的光滑斜面加速下滑,在箱子正中央夹有一只质量为,m,的苹果,它受到周围苹果对它作用力的方向是,A,沿斜面向上,B,沿斜面向下,C,垂直斜面向上,D,竖直向上,例,1:,如图所示，两个大人和一,个小孩沿河岸拉一条船前进，两个大人的拉力,F,1,200 N,，,F,2,100 N,，方向如图所示，要使船在河中间平行河岸行驶，则小孩对船施加的最小力是多大？,5.,几种有条件的力的分解,已知两个分力的方向且不在同一直线上,求两个分力的,大小时,有唯一解,.,已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方,向时,有唯一解,.,已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不唯,一,.,已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力,的方向和另一个分力的大小时,其分解情况不定,附,：,最小值问题的讨论,当已知合力,F,的大小,.,方向及一个分力,F,1,的方向时,另一个分力,F,2,取最小值的条件是,两分力垂直,.,如图所示,F,2,的最小值为,:,F,2min,=,F,sin,当已知合力,F,的方向及一个分力,F,1,的大小,.,方向时,另一个分力,F,2,取最小值的条件是,:,所求,分力,F,2,与合力,F,垂直,如图所示,F,2,的最小值为,:,F,2min,=,F,1,sin,当已知合力,F,的大小及一个分力,F,1,的大小时,另一个分力,F,2,取最小值的条件是,:,已知大小的,分力,F,1,与合力,F,同方向,F,2,的最小值为,F,F,1,三,.,讨论力的变化的方法,1,.,列平衡方程讨论力的变化,（受多个力而平衡时）,例,1:,如图所示，,OA,为一遵守胡克定律的弹性轻绳，其一端固定在天花板上的,O,点，另一端与静止在动摩擦因数恒定的水平地面上的滑块,A,相连当绳处于竖直位置时，滑块,A,与地面有压力作用,B,为一紧挨绳的光滑水平小钉，它到天花板的距离,BO,等于弹性绳的自然长度现用水平力,F,作用于,A,，使之向右作直线运动，在运动过程中，作用,A,的摩擦力：（）,A,逐渐增大,B,逐渐减小,C,保持不变,D,条件不足，无法判断,2.,利用菱形知识讨论,如图所示,A,、,B,两物体的质量分别为,m,A,和,m,B,且,m,A,m,B,，整个系统处于静止状态,滑轮的质量和一切摩擦均不计,.,如果绳一端由,Q,点缓慢地向左移到,P,点,整个系统重新平衡后,物体,A,的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角,如何变化,A.,物体,A,的高度升高,角变大,B.,物体,A,的高度降低,角变小,C.,物体,A,的高度升高,角不变,D.,物体,A,的高度不变,角变小,C,A,B,Q,m,2,P,3.,利用三角形定则讨论,(1),抓住不变的量及诱发因素,(,一般是角度变化,),讨论变化的量,(2),碰到大小不变的力时，应以它为半径画圆弧,例,1,.,重,G,的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小,F,1,、,F,2,各如何变化？,例,2,.,已知质量为,m,.,电荷为,q,的小球,在匀强电场中由静止释放后沿直线,OP,向斜下方运动,(,OP,和竖直方向成,角,),那么所加匀强电场的场强,E,的最小值是多少？,F,1,F,2,G,例,3,.,质量为,m,的物块与水平面间的动摩擦因数为,为使物块沿水平面做匀速直线运动,则所施加的拉力至少应为多大,例,4.,如图所示,一条易断的均匀细绳 两端固定在天花板的,A.B,两点,.,今在细绳,O,处挂一砝码,如果,AO,2BO,则,A.,增加砝码时,AO,先断,B.,增加砝码时,BO,先断,C.B,端向左移,绳子易断,D.B,端向右移,绳子易断,4.,结合整体法讨论,例,1.,有一个直角支架,AOB,AO,水平放置,表面粗糙,OB,竖直向下,表面光滑,.,AO,上套有小环,P,OB,上套有小环,Q,两环质量均为,m,两环由一根质量可忽略,.,不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡,(,如图所示,).,现将,P,环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO,杆对,P,环的支持力,F,N,和摩擦力,f,的变化情况,A.,F,N,不变，,f,变大,B.,F,N,不变，,f,变小,C.,F,N,变大，,f,变大,D.,F,N,变大，,f,变小,O,A,B,P,Q,例,2,：在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体,A,，,A,与竖直墙之间放一光滑圆球,B,，整个装置处于静止状态。现对,B,加一竖直向下的力,F,，,F,的作用线通过球心，设墙对,B,的作用力为,F,1,，,B,对,A,的作用力为,F,2,，地面对,A,的作用力为,F,3,。若,F,缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如图所示，在此过程中,A.,F,1,保持不变，,F,3,缓慢增大,B.,F,1,缓慢增大，,F,3,保持不变,C.,F,2,缓慢增大，,F,3,缓慢增大,D.,F,2,缓慢增大，,F,3,保持不变,C,例,3,.,如图所示,光滑的两个球体,直径均为,d,置于一直径为,D,的圆桶内,且,d,D,v,2,A,受到了,B,所施加向右的滑动摩擦力,C.,若,v,1,v,2,B,受到了,A,所施加向左的滑动摩擦力,(3),摩擦力的方向和物体的运动方向,可能成任意角度,.,通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同,(,作为动力,),可能和物体运动方向相反,(,作为阻力,),可能和物体速度方向垂直,(,作为匀速圆周运动的向心力,).,在特殊情况下,可能成任意角度,.,例：当人随电梯一起匀速上升时，梯面,对人有无摩擦力，若人随电梯一起匀加,速上升呢？,方案一,:,利用砝码和弹簧测力计借助平衡法测滑动摩擦力和动摩擦因数,动摩擦因素的测定,五,.,受力分析,1.,明确研究对象,(1),研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体,.,在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决,.,(2),只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力,(,既研究对象,所受的,外力,),而,不分析研究对象施予外界的力,。,2.,按顺序找力,必须是,先场力,(,重力,.,电场力,.,磁场力,),后接触力,;,接触力中必须,先弹力,后摩擦力,。,3.,只画性质力,不画效果力,4.,有时要根据结合物体运动状态分析力,5,.,有时要利用牛顿第三定律通过求作用力达到求反作用力,6,.,已知合力方向时，最好对两力进行合成；当物体所受各力相互垂直时，可将加速度沿力的方向分解,A,B,C,例,1,.,如图所示,一物体受到,1N,.,2N,.,3N,.,4N,四个力作用而处于平衡,沿,3N,力的方向作匀速直线运动,现保持,1N,.,3N,.,4N,三个力的方向和大小不变,而将,2N,的力绕,O,点旋转,60,0,此时作用在物体上的合力大小为（,）,例,2,.,如图所示,倾角为,的斜面,A,固定在水平面上,.,木块,B,、,C,的质量分别为,M,、,m,始终保持相对静止,共同沿斜面下滑,.,B,的上表面保持水平,A,、,B,间的动摩擦因数为,。,当,B,、,C,共同匀速下滑；,2.,当,B,.,C,共同加速下滑时,分别求,B,.,C,所受的各力。,A.2N,B.2 N C.3N D.3 N,例,3,.,如图所示,质量分别为,m,和,M,的两物体,P,和,Q,叠放在倾角为,的斜面上,P,.,Q,之间的动摩擦因数为,1,Q,与斜面间的动摩擦因数为,2,.,当它们从静止开始沿斜面滑下时,两物体始终保持相对静止,则物体,P,受到的摩擦力大小为多少？,例,4,.,一物体放置在倾角为,的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为,a,.,如图,(1),所示,在物体始终相对于斜面静止的条件下,下列说法中正确的是,BC,A,.,一定时,a,越大,斜面对物体的支持力越小,B.,一定时,a,越大,斜面对物体的摩擦力越大,C.a,一定时,越大,斜面对物体的支持力越小,D.a,一定时,越大,斜面对物体的摩擦力越小,2mgcos,例,5,.,一航天探测器完成对月球的探测任务后,在离开月球的过程中,由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动,再匀速运动,.,探测器通过喷气而获得推动力,.,以下关于喷气方向的描述中正确的是,A.,探测器加速运动时，沿直线向后喷气,B.,探测器加速运动时，竖直向下喷气,C,.,探测器匀速运动时，竖直向下喷气,D.,探测器匀速运动时，不需要喷气,六,.,共点力作用下物体的平衡,1,.,物体的平衡,:,质点静止或做匀速直线运动,物体的加速度为零,.,物体静止速度一定为,0,速度为,0,不一定静止。,2.,共点力,几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点,(,该点不一定在物体上,),这几个力叫共点力。,3.,共点力的平衡条件,(1),在共点力作用下物体的平衡条件是,合力为零,。,(2),任意一个力与其它力的合力平衡,例,1.,作用于,O,点的三力平衡,设其中一个力大小为,F,1,沿,-Y,方向,大小未知的力,F2,与,+X,方向夹角为,则,A.F,3,只可能在二象限,B.F,3,的最小值为,F,1,cos,C.F,3,与,F,2,夹角越小,则,F,3,、,F,2,越小,D.,力,F,3,可能在三象限的任意区,B,4.,物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡,则这三个力必为共点力,(,表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形,),例,1,.,如图所示,.,用两根细绳把重为,G,的棒悬挂起来呈水平状态,一根绳子与竖直方向的夹角为,30,0,另一根绳子与水平天花板的夹角也为,30,0,设棒的长度为,1.2m,那么棒的重心到其左端,B,的距离是多少？,例,2.,重为,G,粗细均匀的棒用轻绳,MPN,悬吊起来,如图所示,当棒静止时有,（）,A.,棒必处于水平,B,.,棒必与水平相交成,角且,N,高,M,低,C,.,绳子,MP,和,NP,的张力必有,，且绳子,OP,的张力,D.,绳子,MP,和,NP,的张力必有,，且绳子,OP,的张力,A.,棒必处于水平,B,.,棒必与水平相交成,300,角且,N,高,M,低,C,.,绳子,MP,和,NP,的张力必有,且绳子,OP,的张力,D.,绳子,MP,和,NP,的张力必有,且绳子,OP,的张力,5.,解题技巧,(1),受两力平衡时,这两力一定等值反向,;,当物体受三个共点力平衡时,最好对其中两个力合成,;,当受多个力平衡时,最好正交分解。,例,1.,降落伞和人共重,G,在静止的空气中是匀速直线下降的,.,现在由于受到自东向西的风的影响,降落伞最终与水平方向成,60,角斜向下匀速直线下降,.,求此时所受的空气阻力,例,2,.,如图所示,A,、,B,两球用轻绳相连并静止在光滑的圆柱面上,若,A,、,B,与圆心连线与竖直方向的夹角分别为,37,0,和,53,0,若物体,A,的质量为,m,试求,B,的质量。,例,3.,用与竖直方向成,=30,斜向右上方,大小为,F,的推力把一个重量为,G,的木块压在粗糙竖直墙上保持静止,.,求墙对木块的正压力大小,N,和墙对木块的摩擦力大小,f,。,F,G,（,2,）两分力大小相等的情况,例,1,.,AO,.,BO,两根细绳上端分别固定在天花板上,下端结于,O,点,在,O,点施一个力,F,使两绳在竖直平面内绷紧,两绳与天花板的夹角如图所示,力,F,方向与绳,OB,夹角为,当,(),时,绳,AO,拉力大小等于,F,。,另,:,当,等于多少时，,OA,与,OB,拉力大小相等？,(2),两分力大小相等的情况,例,2:,重,100 N,的由轻绳悬挂于墙上的小球搁在轻质斜板上,斜板搁于墙角,.,不计一切摩擦，球和板静止于图示的位置,图中,角均为,30,0,.,求,:,悬绳中张力和小球受到斜板的支持力各是多少？小球与斜板接触点应在板上的何处？板两端所受压力是多大？,(,假设小球在板上任何位置时,图中的,均保持不变,.,T=,N=100N,;,球与板接触点在板上距,A,端距离为板长的,1/4,处,(3),利用三角形相似,(,力所在三角形和距离所在三角形相似,),例,1,.,如图所示整个装置静止时,绳与竖直方向的夹角为,30,.,AB,连线与,OB,垂直,.,若使带电小球,A,的电量加倍,带电小球,B,重新稳定时绳的拉力多大？（小球质量为,m,）,例,2,.,半径为,R,的光滑球,重为,G,光滑木块厚为,H,重为,G,1,用至少用多大的水平力,F,推木块才能使球离开地面？,（,4,）整体法与隔离法,A,、什么是整体法、隔离法,B,、内力、外力的区别（看施力物体）,C,、整体法与隔离法的选择,例,2.,如图所示,光滑的金属球,B,放在纵截面为等腰三角形的物体,A,与竖直墙壁之间,恰好匀速下滑,已知物体,A,的重力是,B,的重力的,6,倍,不计球跟斜面和墙壁之间摩擦,问,:,物体,A,与水平面之间的动摩擦因数,是多少？,(5),利用正弦定理,例,1.,一个光滑的半球面内,如图所示,已知小球,a,和,b,的质量之比为,细杆长度是球面半径的 倍,两球处于平衡状态时,细杆与水平面的夹角是,A.45,0,B.30,0,C.22.5,0,D.15,0,(6),涉及摩擦力问题,例,1.,如图,一固定斜面上两个质量相同的小物块,A,和,B,紧挨着匀速下滑,A,与,B,的接触面光滑,.,已知,A,与斜面之间的动摩擦因数是,B,与斜面之间动摩擦因数的,2,倍,斜面倾角为,.,B,与斜面之间的动摩擦因数是,A,2/3tan,B,2/3cot,C,tan,D,cot,2.,如图所示,跨过定滑轮的轻绳两端,分别系着物体,A,和,B,物体,A,在倾角为,的斜面上,已知物体,A,的质量为,m,物体,A,与斜面间动摩擦因数为,(,tg,),滑轮的摩擦不计,要使物体静止在斜面上,求物体,B,质量的取值范围,?,