高一物理必修1 共点力平衡
F1 F23
1.平衡状态: 在共点力的作用下,物体处于静止或匀速直线运动的状态.
2.共点力作用下物体的平衡条件: 合力为零,即F合=0
3.力的平衡:作用在物体上几个力的合力为零,这种情形 叫做力的平衡. (1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用,这两个力一定 大小相等、方向相反、作用在一条直线上,即二力平衡. (2)若处于平衡状态的物体受三个力作用,则这三个力中的 任意两个力的合力一定与另一个力大小相等、方向相反、 作用在一条直线上. (3)若处于平衡状态的物体受到三个或三个以上的力的作用 则宜用正交分解法处理
,这时细绳的 段即将断裂.
二、动态平衡问题的求解方法。
根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法,把三个 平衡力转化成三角形的三条边,然后通过这个三角形 求解各力的大小及变化。
【例1】如图所示,保持角a不变,将B 点向上移,则BO绳的拉力将: A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 先减小后增大 D. 先增大后减小。
共点力作用下物体的平 衡问题与物体受力分析
一、共点力
几个力如果都作用在物体上的同一点,或者它们 的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力.
图1
图2
图3
如图1、图2为共点力;而图3为非共点力.
平衡状态
物体处于静止或者保持匀速直线运动的 状态叫做平衡状态。
共点力的平衡 物体如果受到共点力的作用且处于平衡状态, 就叫做共点力的平衡。 N 受力分析 N v=0 v
F
B A
整体法与隔离法
对于连结体问题,通常用隔离法,但有时也可采 用整体法. 如果能够运用整体法,我们应该优先采用整体法, 这样涉及的研究对象少,未知量少,方程少,求解简 便; 不计物体间相互作用的内力,或物体系内的物体 的运动状态相同,一般首先考虑整体法. 对于大多数动力学问题,单纯采用整体法并不一 定能解决,通常采用整体法与隔离法相结合的方法.
一、平衡物体的临界问题
物理系统由于某些原因而发生突变时所 处的状态,叫临界状态。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。平衡物体的临界问题 的求解方法一般是采用由平衡条件求出 力的大小,看哪个力最先达到临界状态。
• 如图所示,在一细绳C点系住一重物P,细绳两端 A、B分别固定在两边墙上,使得AC保持水平, BC与水平方向成300角,已知细绳最大只能承受 200N的拉力,那么C点悬挂物体的重最多为
F2 F1 ,最小 角θ ),则另一分力F2有最小值条件是_________ F2min =F sinθ 此时F1的值为____________ F1=Fcosθ 。 值是___________,
F
F2min
θ
F1
2)已知合力F的方向及一个分力F1的大小和方向,另一 F2 F , 分力F2的小值的条件是____________ F =F sin θ F=F1cos θ 2min 1 最小值是_______________ 此时F的值是_____________. F F2min
A.FN不变,f变大 B.FN不变,f变小 C.FN变大,f变大 D.FN变大,f变小
O
P
A
Q
B
结合物体的运动进行受力分析
三、连结体的受力分析
如果几个物体通过某种方式连接起来共同 运动,这样的几个物体所组成的体系叫做 连结体。 连结体受力分析要点:
(1)首先要把各个物体隔离出来;
(2)然后分别分析每个物体的受力情况。
θ
F1
典题精选 例1、求下列每幅图中力F1、F2、F3的合力
2F3
2F3
2F2
0
2.在“验证力的平行四边形定则”实验中,F1和F2表示两 个互成角度的力,F表示由平行四边形定则作出的F1和F2 的合力;F`表示用一个弹簧秤拉橡皮条时的力,则图3.3-2 中符合实验事实的是( ) A
图3.3-2
放在倾角为θ的斜面上,它与斜面 的滑动摩擦因数为μ,在水平推力 的作用下,物体沿斜面向上匀速滑 动,则物体所受的推力为多少?
θ
三、三力平衡中的“相似三角形”问 题 有些题是不能用正交分解法来进行求解的,
这些比较特殊的情况要加以积累。
【例1】如图所示,光滑大球固定不动,它的 正上方有一个定滑轮,放在大球上的光 滑小球(可视为质点)用细绳连接,并 F 绕过定滑轮,当人用力F缓慢拉动细绳时, 小球所受支持力为N,则N,F的变化情 况是: A、都变大; B、N不变,F变小; C、都变小; D、N变小, F不变。
【例 3】如图所示,水平桌面上的物体 A 用 细绳跨过定滑轮和物体 B 相连 , 物体 A 向右运 动,试分析物体A、B的受力情况。
A
B
N
T
T
f
GA
.
GB
x y
(4)解方程(组),必要时验证结论。
【例 1 】试求沿斜面匀速下滑的木块的 受到摩擦力的大小。已知木块质量为M ,接触面动摩擦因数为μ
q
• 【变式训练1】 如图所示,用斜向上的
外力 F将质量为m的物体推着物体沿 竖直墙壁匀速运动,求物体与竖直 墙壁间的滑动摩擦因数μ为多少?
θ
F
• 【例3】 如图所示,质量为m的物体
一、受力分析
二、受力分析要点 (1)首先要确定研究对象,然后把它从周围物体中隔 离开来。
(2)然后画物体所受的重力;再画出外力。
(3)接着画物体所受的弹力。
(4)最后画物体所受的摩擦力。
【例1】如图,一个物体 A 在水平拉力作用 下做匀速直线运动,试分析物体 A 的受力情 况。
N
A F
f
F
G
王后雄 P70 4、5、6
例1.如图所示,在两块相同的竖直木板间, 有质量均为m的四块相同的砖,用两个大小均 为F的水平力压木板,使砖静止不动,则左边 木板对第一块砖,第二块砖对第三块砖的摩 擦力分别为:( B ) A.4mg、2mg B.2mg、0 C.2mg、mg D.4mg、mg
f1 1 2
2mg
f2 F
f1
f1 F
问题1、将一个已知力分解,其结果唯一的条件是什么?
1)已知两个分力的方向—— 唯一解
F2
F
2)已知一个分力的大小和方向—— 唯一解
F2
F F F2
F1
F1
F1
问题2、若已知一个分力F1的大小和另一分力F2的方向 (即已知F2和F的夹角θ ),将一已知力F分解, 其结果有多少种可能?
F1 F θ F1 F2 θ F1
A a
B
O
GC
例2 求挡板缓慢的放置水平的过程中小球对 挡板和斜面压力的变化
二、正交分解法解平衡问题的步骤
(1)选择研究对象、对研究对象进行受 力分析,画好受力图; (2) 建立直角坐标系(原则是尽量减少 力的分解);将不在坐标上的力分解; (3)根据平衡条件列方程
F 0
F 0 F 0
F F1 F2
1)F1< Fsinθ ……无解
2)F1= Fsinθ ……一解
F1
F1
θ
F2 F F1 θ F2 θ F F1
F2
3)Fsinθ <F1 < F……两解
F1
F θ
F2
4)F1 ≥ F……一解
问题3、已知两个分力F1、 F2的大小,将一个已知力F分 解,其结果有多少种可能?
1) F>F1 + F2或F < ∣ F1 – F2∣…… 无解 F F F1 F1 F2
F2
2) F=F1 + F2 或F=F1 – F2 …… 一解 F1
F
F2
F
F2
F1
问题3、已知两个分力F1、 F2的大小,将一个已知力F分 解,其结果有多少种可能?
3) ∣ F1 – F2∣< F < F1 + F2…… 无数解(一个面内两解) F F1 F1 F2
F2
F
F1
F
F2
F F1
F2
问题4、力分解中的最值问题? 1)已知合力F与一个分力F1的方向(即已知F和F1的夹
这就叫 共点力 的平衡
f
F
G 放在水平地面 上静止的物体
G 水平地面上匀 速运动的物体
共点力的平衡条件
共点力的平衡条件?
回顾:二力平衡的条件?
大小相等,方向相反
即合力为零 物体受到多个力的作用 而处于平衡状态应满足 什么条件呢?
探究共点力平衡的条件
一个物体受到三个力的作用而处于平衡状态, 则其中两个力的合力应该与第三个力 等大反向
1 2 3 4
4mg
例2、如图所示,人的质量为60kg, 木板A的质量为30kg,滑轮及绳的质 量不计,若人想通过绳子拉住木板, 他必须用力的大小是 ( A ) A. 225N B. 300N C. 450N D. 600N
A
【练习】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。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FN和摩擦力f的变化情况是
R
【变式训练2】 如图所示,绳与杆均轻 质,承受弹力的最大值一定,A端用铰 链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小 及摩擦均可不计),B端吊一重物。现 施拉力 F 将 B 缓慢上拉(均未断),在 AB杆达到竖直前 A、上端绳子上的张力越来越大 B、上端绳子上的张力越来越小 C、AB杆上的弹力越来越大 D、AB杆上的弹力越来越小