2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt

《2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018版高中物理 第5章 力與平衡 第3節(jié) 力的平衡 第4節(jié) 平衡條件的應(yīng)用課件 魯科版必修1.ppt（38頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3節(jié)力的平衡 第4節(jié)平衡條件的應(yīng)用,教師備課參考,|核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)|,物理觀念 1.認(rèn)識平衡狀態(tài)及靜態(tài)平衡. 2.知道共點力的平衡條件,并能應(yīng)用其解決問題. 3.了解平衡的種類和穩(wěn)度,知道影響穩(wěn)度的因素. 科學(xué)思維與科學(xué)探究 1.注意引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會如何把生產(chǎn)和生活中的具體情景轉(zhuǎn)換成物理模型,再應(yīng)用相關(guān)的物理規(guī)律來分析力的平衡問題. 2.通過解析法和圖解法,掌握如何分析動態(tài)平衡問題. 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 通過力的平衡及平衡條件應(yīng)用的學(xué)習(xí),體會物理規(guī)律與生活的聯(lián)系.,|教學(xué)重難點|,教學(xué)重點 共點力的平衡條件. 教學(xué)難點 共點力作用下平衡條件的應(yīng)用.,感悟解題規(guī)律,探尋基本知識,測評學(xué)習(xí)效果,探尋基

2、本知識樹立物理觀念,知識點一,共點力作用下物體的平衡條件,【情境導(dǎo)學(xué)】 一物體放在粗糙的水平面上,質(zhì)量m=5 kg,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為=0.3,當(dāng)用水平力F作用在物體上時,物體恰好做勻速直線運動,(g取10 N/kg)則 (1)勻速直線運動是平衡狀態(tài)嗎? (2)物體處于平衡狀態(tài)時受的合外力是多少? (3)此時力F應(yīng)為多少?,答案:(1)是. (2)合外力為零. (3)F=mg=0.3510 N=15 N.,【知識梳理】 1.平衡狀態(tài)與靜態(tài)平衡 (1)平衡狀態(tài):物體保持 或 的狀態(tài). (2)靜態(tài)平衡:物體在力的作用下處于 狀態(tài)的平衡. 2.平衡條件:合力為 ,表達式為F合=0

3、. 3.力的平衡:作用在物體上的幾個力的合力為 的情況. 【思考判斷】 1.若一個物體處于平衡狀態(tài),則此物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài).( ) 2.物體的速度等于零時,物體一定處于平衡狀態(tài).( ) 3.物體所受合外力為零時,就一定處于平衡狀態(tài).( ),靜止,勻速直線運動,靜止,零,,,,零,知識點二,平衡的種類和穩(wěn)度,【情境導(dǎo)學(xué)】 如圖所示(甲)、(乙)、(丙)三個圓錐體分別屬于什么類型的平衡?當(dāng)它們偏離平衡位置時重心高度如何變化?,答案:(甲)屬于不穩(wěn)定平衡,(乙)屬于穩(wěn)定平衡,(丙)屬于隨遇平衡.偏離平衡位置時重心的變化情況:(甲)降低,(乙)升高,(丙)不變.,【知識梳理】 1.種類: 平衡、

4、 平衡、隨遇平衡. 2.穩(wěn)度:物體的穩(wěn)定程度,穩(wěn)度的大小由 的高低和 的大小兩個因素決定. 【思考判斷】 1.“伸臂橋”以增大支持面的形式增加了橋的穩(wěn)定性.( ) 2.不倒翁能處于平衡狀態(tài),而且不倒翁屬于穩(wěn)定平衡.( ),不穩(wěn)定,穩(wěn)定,重心,支持面,,,要點一,感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維,對平衡狀態(tài)及平衡條件的理解,1.對平衡狀態(tài)的理解 (1)靜態(tài)平衡是處于靜止?fàn)顟B(tài)的平衡,合力為零. (2)動態(tài)平衡是勻速直線運動狀態(tài)的平衡,合力為零. 總之,平衡狀態(tài)是指加速度為零的狀態(tài). 2.對共點力作用下平衡條件的理解 (1)兩種表達式 F合=0 ,(2)由平衡條件得出的結(jié)論 物體受三個力作用平衡時,其

5、中任意兩力的合力必與第三個力等大反向. 物體受三個以上的力作用平衡時,其中任意一個力與其余幾個力的合力等大反向. 物體處于平衡狀態(tài)時,沿任意方向物體所受的合力均為零.,,思路探究 (1)物體靜止或勻速直線運動時,還受力的作用嗎? 答案:受力的作用,只不過合外力為零. (2)當(dāng)物體的速度為零時,物體一定處于平衡狀態(tài)嗎? 答案:不一定. (3)合外力為零時,物體的速度一定為零嗎? 答案:不一定,因為勻速直線運動時,合外力為零.,【典例1】(2016黃山高一期末)下列說法正確的是( ) A.物體速度為零時,物體一定處于平衡狀態(tài) B.靜止的物體才能平衡,運動的物體不能平衡 C.加速度不為零時,物體也可

6、能平衡 D.只要物體加速度為零,不管其運動還是靜止,都一定處于平衡狀態(tài),D,,解析:物體的速度為零時,其加速度不一定為零,則不一定處于平衡狀態(tài),如豎直上拋的最高點,故選項A錯誤;若物體做勻速直線運動,此時也是平衡狀態(tài),選項B錯誤;加速度不為零時,即合外力不為零,物體一定不平衡,選項C錯誤;平衡條件是合外力為零,與速度是否為零無關(guān),選項D正確.,誤區(qū)警示 靜止?fàn)顟B(tài)與平衡 (1)平衡狀態(tài)是指合外力為零,而不是指速度為零;靜止?fàn)顟B(tài)是指速度為零,且合外力為零. (2)速度為零可能是靜止?fàn)顟B(tài),也可能是物體做變速運動過程中的一個瞬時狀態(tài),若此狀態(tài)合外力不為零,則不是平衡狀態(tài).因此靜止的物體一定處于平衡狀態(tài)

7、,但速度為零的物體不一定處于平衡狀態(tài).,(教師備用) 例1-1:(2016靜海高一檢測)下列說法正確的是( ) A.相對另一個物體勻速運動的物體一定是動態(tài)平衡 B.相對另一個物體靜止的物體一定是靜態(tài)平衡 C.不論是動態(tài)平衡還是靜態(tài)平衡其合力一定為零 D.速度為零的物體一定是靜態(tài)平衡,,,解析:相對地面處于靜止和勻速直線運動狀態(tài)的物體才是平衡狀態(tài),所以選項A,B錯誤;平衡狀態(tài)物體所受合力必為零,選項C正確;速度為零的物體可能加速度不為零,不一定是靜態(tài)平衡,選項D錯誤.,C,針對訓(xùn)練1-1 (2016福州模擬)下列物體中,處于平衡狀態(tài)的是( ) A.正在加速駛離站臺的火車 B.正在做勻速直線飛行的

8、飛機 C.正在減速滑行的汽車 D.正在轉(zhuǎn)彎的自行車,,解析:物體受到平衡力作用時能保持平衡狀態(tài),即靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),正在加速駛離站臺的火車、正在減速滑行的汽車和正在轉(zhuǎn)彎的自行車,不是勻速直線運動,所以選項A,C,D錯誤,選項B正確.,B,要點二,靜態(tài)平衡問題的處理,1.解決靜態(tài)平衡問題的常用方法 (1)合成法:對于三個共點力作用下的物體平衡,任意兩個力的合力與第三個力大小相等、方向相反. (2)分解法:對于三個共點力作用下的物體平衡,任意一個力沿與另外兩個力反方向進行分解,所得分力與另外兩個力大小相等、方向相反. 2.解決靜態(tài)平衡問題的基本步驟 (1)選取研究對象. (2)對所選取的

9、研究對象進行受力分析,并畫出受力圖. (3)建立平衡方程.若各個力作用在同一直線上,可直接用F合=0的代數(shù)式列方程.若幾個力不在同一直線上,可用Fx合=0與Fy合=0聯(lián)立列出方程組.,【典例2】 沿光滑的墻壁用網(wǎng)兜把一個足球掛在A點,如圖所示,足球的質(zhì)量為m,網(wǎng)兜的質(zhì)量不計,足球與墻壁的接觸點為B,懸繩與墻壁的夾角為,求懸繩對球的拉力和墻壁對球的支持力的大小.,,思路探究 (1)題中的足球所處的狀態(tài)是什么?受幾個力? 答案:靜態(tài)平衡,受三個力(重力、懸繩的拉力、墻的支持力). (2)正交分解法能解決此類問題嗎?如何建坐標(biāo)系? 答案:能,可建兩軸分別為水平和豎直的坐標(biāo)系.,,解析:法一合成法 取

10、足球和網(wǎng)兜作為研究對象,它們受重力G=mg、墻壁的支持力N和懸繩的拉力T三個共點力作用而平衡.由共點力平衡的條件可知,N和T的合力F與G大小相等、方向相反,即F=G,作平行四邊形如圖所示.由三角形知識得:N=Ftan =mgtan , T= = .,法二分解法 取足球和網(wǎng)兜作為研究對象,其受重力G=mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T,如圖所示,將重力分解為F1和F2.由共點力平衡條件可知,N與F1的合力必為零,T與F2的合力也必為零,所以N=F1=mgtan ,T= F2 = .,,法三正交分解法 取足球和網(wǎng)兜作為研究對象,受三個力作用,重力G=mg、墻壁的支持力N、懸繩的拉力T,如圖所

11、示,取水平方向為x軸,豎直方向為y軸,將T分別沿x軸和y軸方向進行分解.由平衡條件可知,在x軸和y軸方向上的合力Fx合和Fy合應(yīng)分別等于零.即 Fx合=N-Tsin =0 Fy合=Tcos -G=0 由式解得T= = 代入式得N=Tsin =mgtan . 答案: mgtan ,規(guī)律方法 平衡問題求解方法的選取 (1)合成法或分解法實際上都是平行四邊形定則的運用,即通過兩個力的等效合力或某個力的兩個等效分力建立已知力與被求力之間的聯(lián)系,為利用平衡條件解決問題做好鋪墊. (2)解物體在三個以上共點力作用下的平衡問題,一般不選擇合成法,而是選擇正交分解法.,(教師備用) 例2-1:(2017

12、河北省滄州市高一月考)如圖所示,斜面和豎直擋板均光滑,斜面傾角為,A,B兩個光滑小球如圖放置在斜面和豎直擋板之間,兩小球質(zhì)量均為m,求: (1)斜面對小球A和B的支持力大小; (2)豎直擋板對小球B的支持力大小.,,,,解析:對A球進行受力分析,如圖(甲)所示,A球重力垂直于斜面方向的分力與斜面對小球的支持力相等;NA=mgcos A球重力沿斜面方向的分力與B球?qū)球的彈力相等FBA=mgsin 對B球進行受力分析,如圖(乙)所示,且FBA=FAB=mgsin , 在垂直于斜面的方向上有NB=mgcos +Nsin 沿斜面方向有:2mgsin =Ncos ,針對訓(xùn)練2-1(2017江西省景德鎮(zhèn)

13、市高一檢測)如圖所示,小球被輕質(zhì)細(xì)繩系住斜吊著放在靜止的光滑斜面上,設(shè)小球質(zhì)量m=1 kg,斜面傾角=30,細(xì)繩與豎直方向夾角=30,光滑斜面體的質(zhì)量M=3 kg,置于粗糙水平面上(g取10 m/s2).求: (1)細(xì)繩對小球拉力的大小;,,解析:(1)以小球為研究對象,受力分析如圖(1)所示. 根據(jù)平衡條件得知,T與N的合力F=mg,,(2)地面對斜面體的摩擦力的大小和方向.,要點三,物體的動態(tài)平衡問題分析,所謂動態(tài)平衡問題,就是通過控制某一物理量,使物體的狀態(tài)發(fā)生緩慢變化的平衡問題.即任一時刻物體均處于平衡狀態(tài). (1)解析法:對研究對象的任一狀態(tài)進行受力分析,建立平衡方程,求出因變量與自

14、變量的一般函數(shù)式,然后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化. (2)圖解法:對研究對象進行受力分析,再根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則畫出不同狀態(tài)下的力的矢量圖(畫在同一個圖中),然后根據(jù)有向線段(表示力)的長度變化判斷各個力的變化情況.,特別提示 這類平衡問題是一個物體受到三個力(或可等效為三個力)而平衡,這三個力的特點:其中一個力的大小和方向是確定的,另一個力方向始終不改變,第三個力的大小和方向卻可改變.,【典例3】 如圖所示,一個重為G的勻質(zhì)球放在光滑斜面上,斜面傾角為,在斜面上有一光滑的不計厚度的木板擋住球,使之處于靜止?fàn)顟B(tài),今使板與斜面的夾角緩慢增大,問:在此過程中,球?qū)醢搴颓驅(qū)π泵娴膲?/p>

15、力大小如何變化?,,審題指導(dǎo),,對F2:90,sin F2. 綜上所述:球?qū)π泵娴膲毫﹄S增大而減小;球?qū)醢宓膲毫υ?0時,隨增大而增大;當(dāng)=90時,球?qū)醢宓膲毫ψ钚?,,法二圖解法 取球為研究對象,球受重力G、斜面支持力F1、擋板支持力F2,因為球始終處于平衡狀態(tài),故三個力的合力始終為零,三個力構(gòu)成封閉的三角形,當(dāng)擋板逆時針轉(zhuǎn)動時,F2的方向也逆時針轉(zhuǎn)動,作出如圖所示的動態(tài)矢量三角形,由圖可知,F2先減小后增大,F1始終隨增大而減小.,答案:見解析,規(guī)律方法 圖解法的應(yīng)用 (1)條件 (2)過程 (3)規(guī)律 當(dāng)?shù)谌齻€力與第二個力垂直時,第三個力最小.,(教師備用) 例3-1:半圓柱體P放在

16、粗糙的水平地面上,其右端有固定放置的豎直擋板MN,在P和MN之間放有一個光滑均勻的小圓柱體Q,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示是這個裝置的縱截面圖.若用外力使MN保持豎直、緩慢地向右移動,在Q落到地面以前,發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止.在此過程中,下列說法正確的是( ) A.MN對Q的彈力逐漸減小 B.地面對P的摩擦力逐漸增大 C.P,Q間的彈力先減小后增大 D.Q所受的合力逐漸增大,,B,,,解析:取Q為研究對象,Q受到mg,FMN,FP三個力的作用,由于MN緩慢向右移動,小圓柱體Q處于動態(tài)平衡狀態(tài),分析可知FMN方向不變,FP與豎直方向夾角增大,轉(zhuǎn)動過程中Q所受三力的變化情況如圖所示,可以判斷FMN,

17、FP都變大,A,C錯誤.由于Q受力平衡,合力始終為零,D錯誤.取P,Q整體為研究對象,地面對P的摩擦力應(yīng)與FMN平衡,所以地面對P的摩擦力逐漸增大,B正確.,針對訓(xùn)練3-1(2017黑龍江省哈爾濱市高一月考)如圖,斜面頂端固定有半徑為R的輕質(zhì)滑輪,用不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩將半徑為r的球沿斜面緩慢拉升.不計各處摩擦,且Rr.設(shè)繩對球的拉力為F,斜面對球的支持力為N,則關(guān)于F和N的變化情況,下列說法正確的是( ) A.F一直增大,N一直減小 B.F一直增大,N先減小后增大 C.F一直減小,N保持不變 D.F一直減小,N一直增大,,解析:對球受力分析,受重力、支持力和拉力,如圖所示, 由于細(xì)繩與斜面的夾

18、角不斷增加,故F一直增大,N一直減小,故選A.,A,測評學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法,1.(2016郴州高一檢測)如圖為節(jié)日里懸掛燈籠的一種方式,A,B點等高, O為結(jié)點,輕繩AO,BO長度相等,拉力分別為FA,FB,燈籠受到的重力為G.下列表述正確的是( ) A.FA一定小于G B.FA與FB大小相等 C.FA與FB是一對平衡力 D.FA與FB大小之和等于G,,B,解析:由A,B兩點等高,AO,BO等長可知,AO繩與BO繩上的兩力對稱,選項B正確;若兩繩間的夾角=120時,FA=FB=G;當(dāng) 120時,FA=FBG,故選項A錯誤;這兩個力的大小相等但方向不在同一直線上,不是平衡力,選項C錯誤;這

19、兩個力矢量之和等于G,選項D錯誤.,,2.(2017湖南省張家界市高一聯(lián)考)如圖所示,小強用與水平方向成角的輕繩拉木箱,未拉動,此時繩中拉力為F,則木箱所受摩擦力的大小為 ( ) A.F B.Fsin C.0 D.Fcos ,D,解析:對木箱受力分析,根據(jù)平衡條件:水平方向Fcos =f,得f=Fcos ,故選D.,3.(2017福建三明市第一中學(xué)檢測)(多選)如圖所示,一根彈性良好的橡皮繩固定在同一高度的A,B兩點,中間懸掛一輕質(zhì)光滑滑輪,滑輪下端掛一質(zhì)量為m的重物,平衡時橡皮繩之間的夾角為,現(xiàn)把B點水平右移到C點,達到新的平衡(橡皮繩始終在彈性限度內(nèi)),則移動后相比移動前,下列說法中正確的

20、是( ) A.重物所受的合力變大 B.橡皮繩的彈力變大 C.橡皮繩對滑輪的合力變大 D.橡皮繩之間的張角變大,BD,,解析:重新平衡時,物體的合力為零,沒有變化,故A錯誤.對滑輪研究,根據(jù)平衡條件得橡皮繩對滑輪的合力大小等于重物的重力,保持不變.設(shè)橡皮繩的彈力為T,重物的重力為G,則有2Tcos =G,變大,則得T變大.故B,D正確,C錯誤.,,4.(2017江蘇清江高一月考)如圖所示,A,B兩物體用細(xì)線連著跨過定滑輪靜止,A,B物體的重力分別為40 N和10 N,繩子和滑輪的質(zhì)量、摩擦不計,以下說法正確的是( ) A.地面對A的支持力是30 N B.物體A受到的合外力是30 N C.測力計示數(shù)為50 N D.測力計示數(shù)為40 N,A,解析:對B受力分析:受到向下的重力、向上的拉力.由平衡條件得GB=T=10 N,對A受力分析:受到向下的重力、向上的拉力T和地面的支持力N.由平衡條件得N=30 N,故A正確;因為物體A處于靜止?fàn)顟B(tài),所以合外力為零,故B錯誤;彈簧測力計的示數(shù)為T1=2GB=20 N,故C,D錯誤.,,5.(2017武漢二中高一質(zhì)檢)如圖所示,兩輕彈簧a,b懸掛一小球處于平衡狀態(tài),a彈簧與豎直方向成30角,b彈簧水平,a,b的勁度系數(shù)分別為k1,k2,則a,b的伸長量之比為( ),C,謝謝觀賞！,