《共點力平衡條件的應用》.ppt
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,第2節(jié)共點力平衡條件的應用,1.物體處于平衡狀態(tài)時,其合力為零,物體在某個方向上合力為零時,該物體在這個方向上也處于平衡狀態(tài)。2.解決共點力作用下的物體平衡問題的基本方法有:力的合成法和分解法、整體法和隔離法、相似三角形法等。3.平衡分為穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡。,共點力平衡條件的應用,1.物體的靜態(tài)平衡物體所受的為零,處于的平衡狀態(tài)。2.物體在某個方向上的平衡若運動的物體在某個方向上的,則在該方向上物體處于狀態(tài)。,合力,靜止,合力為零,平衡,[重點詮釋],1.選取研究對象的方法(1)整體法:對物理問題的整個系統(tǒng)或整個過程進行分析、研究的方法。(2)隔離法:從研究問題的方便性出發(fā),將物體系統(tǒng)中的某一部分隔離出來單獨分析研究的方法。,(3)整體法、隔離法的選取原則:通常在分析外力對系統(tǒng)的作用時,用整體法;在分析系統(tǒng)內各物體(或一個物體的各部分)間相互作用時,用隔離法;有時解答一個問題需要多次選取研究對象,整體法和隔離法交替應用。,2.處理共點力平衡時常用的方法(1)合成法與分解法:對于三力平衡問題,具體求解時有兩種思路:一是將某兩個力進行合成,將三力轉化成二力,構成一對平衡力;二是將某個力沿另兩個力的反方向進行分解,將三力轉化為四力,構成兩對平衡力,該法常用于三力中有兩個力相互垂直的平衡問題。(2)正交分解法:物體所受的合力為零,則在任一方向上物體所受的合力都為零,如果把物體所受的各個力進行正交分解,即將各力分別分解到x軸和y軸上,則共點力作用下物體的平衡條件還可以表示為:Fx合=0,F(xiàn)y合=0。,(3)相似三角形法:“相似三角形”的主要性質是對應邊成比例,對應角相等。在物理中,一般當涉及矢量運算,又構建了三角形時,若該三角形與圖中的某幾何三角形為相似三角形,則可用相似三角形法解題。,圖4-2-1,(4)矢量三角形法:物體受同一平面內三個互不平行的力作用平衡時,這三個力的矢量箭頭首尾相接(如圖4-2-1所示),構成一個矢量三角形。若三個力的矢量箭頭首尾相接恰好構成三角形,則這三個力的合力必為零。利用三角形法,根據正弦定理、余弦定理或相似三角形等數(shù)學知識可求得未知力。矢量三角形作圖分析法優(yōu)點是直觀、簡便,但它僅適于解決三力平衡問題。,圖4-2-2,1.如圖4-2-2所示,一箱蘋果沿著傾角為θ的斜面,以速度v勻速下滑。在箱子的中央有一個質量為m的蘋果,它受到周圍蘋果對它的作用力的方向()A.沿斜面向上B.沿斜面向下C.豎直向上D.垂直斜面向上,解析:箱子沿斜面勻速下滑,處于平衡狀態(tài),此時箱子中央質量為m的蘋果所受合外力為零,質量為m的蘋果所受重力豎直向下,故周圍蘋果對它的作用力方向豎直向上,C正確,A、B、D錯誤。答案:C,平衡的穩(wěn)定性,1.平衡的分類處于平衡狀態(tài)的物體在受到外力的微小擾動而偏離平衡位置時,若物體能到原先的狀態(tài),這樣的平衡叫做穩(wěn)定平衡;若物體回到原先的狀態(tài),這種平衡叫做不穩(wěn)定平衡;若物體在新的位置也能平衡,這種平衡叫做隨遇平衡。,自動恢復,不能自動,2.決定平衡穩(wěn)定性的因素平衡能否穩(wěn)定取決于重力作用線與的相對位置。3.穩(wěn)度物體的穩(wěn)定程度。,支持面,2.下列關于平衡種類的說法正確的是()A.穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高B.不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會升高C.隨遇平衡的物體受到擾動后重心會降低D.以上說法都不正確解析:不穩(wěn)定平衡的物體受到擾動后重心會降低,B項錯;隨遇平衡的物體受到擾動后重心高度不變,C項錯。本題正確選項是A。答案:A,求解平衡問題的常用方法,[例1]如圖4-2-3所示,質量為m1的物體甲通過三段輕繩懸掛,三段輕繩的結點為O。輕繩OB水平且B端與放置在水平面上的質量為m2的物體乙相連,輕繩OA與豎直方向的夾角θ=37,物體甲、乙均處于靜止狀態(tài)。(已知:sin37=0.6,cos37=0.8,tan37=0.75,g取10m/s2。設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)求:,圖4-2-3,(1)輕繩OA、OB受到的拉力是多大?(2)物體乙受到的摩擦力是多大?方向如何?(3)若物體乙的質量m2=4kg,物體乙與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,則欲使物體乙在水平面上不滑動,物體甲的質量m1最大不能超過多少?,[思路點撥]解答本題時應把握以下三點:(1)平衡時結點O受平衡力作用,三個力的合力為零。(2)OB繩的拉力與乙所受摩擦力平衡。(3)甲的質量最大時乙所受摩擦力達最大值。,(1)對處于平衡的物體受力分析時,采用合成法和分解法均可,但要注意研究的對象。(2)分解法和平衡法區(qū)別:①研究對象不同:力的分解法研究的是某一個力,而平衡法研究的是處于平衡狀態(tài)的某一物體或某一點。②解題的依據不同:力的分解法是根據某個力的作用效果,而平衡法是根據物體的受力平衡條件。,在上例中,若物體甲的質量為m1″=2kg,物體乙與水平面之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.3,則欲使物體乙在水平面上不滑動,物體乙的質量至少是多少?,答案:5kg,整體法和隔離法處理平衡問題,[例2]如圖4-2-4所示,人重600N,木板重400N,人與木板、木板與地面間動摩擦因數(shù)皆為0.2,現(xiàn)在人用水平力拉繩,使他與木板一起向右勻速運動,則()A.人拉繩的力是200NB.人拉繩的力是100NC.人的腳給木板的摩擦力向右D.人的腳給木板的摩擦力向左,圖4-2-4,[思路點撥]解答本題時應注意以下兩點:(1)人與木板均處于平衡狀態(tài)。(2)人與木板間的摩擦力為靜摩擦力。,[解析]取人和木板作為一個整體,向右運動過程中受到的摩擦力f=μN=μ(G1+G2)=200N,由平衡條件得,兩繩的拉力均為100N,B正確。再取木板研究,受到人的摩擦力f′=f-F拉=200N-100N=100N,方向向右。C正確。[答案]BC,當一個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時,組成系統(tǒng)的每一個物體都處于平衡狀態(tài)。一般地,當求系統(tǒng)內各部分間的相互作用時用隔離法;求系統(tǒng)受到外力作用時用整體法。整體法的優(yōu)點是研究對象少,未知量少,方程數(shù)少,求解較簡捷。在實際應用中往往將二者結合應用。,1.兩個相同的質量均為m的物體用兩塊同樣的木板A、B夾住,使系統(tǒng)靜止,如圖4-2-5所示,所有接觸面均在豎直平面內,求兩物體之間的摩擦力。解析:先對兩個物體組成的整體受力分析可得2f=2mg。解得木板對物體的摩擦大小f=mg,方向豎直向上,再隔離物體1分析可得,此時木板對物體1的摩擦力與物體1的重力平衡,故兩物體之間無摩擦力。答案:0,圖4-2-5,- 配套講稿:
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