共点力作用下物体的平衡.ppt

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1、共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡一、平衡状态：一、平衡状态：定义：一个物体在定义：一个物体在共点力共点力的作用下，若保持的作用下，若保持静静 止止或或匀速直线匀速直线运动，则该物体处于平衡状态。运动，则该物体处于平衡状态。(1)静止：物体的静止：物体的_和和_都等都等于零的状态于零的状态速度速度加速度加速度(2)匀速直线运动：物体的匀速直线运动：物体的_不为零，不为零，其其_为零的状态为零的状态速度速度加速度加速度例例1 1：下列物体处于平衡状态的是：下列物体处于平衡状态的是( )( )A A静止在粗糙斜面上的物体静止在粗糙斜面上的物体B B物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面自由下

2、滑物体在光滑斜面上由静止释放后沿斜面自由下滑C C在平直公路上匀速行驶的汽车在平直公路上匀速行驶的汽车D D做自由落体运动的物体在刚开始下落时做自由落体运动的物体在刚开始下落时亦即：物体处于平衡状态，则加速度亦即：物体处于平衡状态，则加速度a一定等于一定等于0，所受所受合外力合外力一定为零。一定为零。讨论：若速度等于讨论：若速度等于0，则物体是否一定处于平衡状态？，则物体是否一定处于平衡状态？举例：举例：竖直上抛最高点竖直上抛最高点答：不一定！答：不一定！AC【方法总结】【方法总结】 判断物体是否处于平衡状态的方法：判断物体是否处于平衡状态的方法：(1)根据物体的运动状态根据物体的运动状态(看

3、运动状态是静止，还是匀速看运动状态是静止，还是匀速运动运动)(2)根据物体的受力情况根据物体的受力情况(看合力是否为零看合力是否为零) 练习：练习： 下列说法正确的是下列说法正确的是() A竖直上抛物体达最高点时，物体处于平衡状态竖直上抛物体达最高点时，物体处于平衡状态 B电梯匀速上升时，电梯中的人处于平衡状态电梯匀速上升时，电梯中的人处于平衡状态 C竖直弹簧上端固定，下端挂一个重物，平衡后竖直弹簧上端固定，下端挂一个重物，平衡后 用力用力F将它在拉下一段距离后突然撤去力将它在拉下一段距离后突然撤去力F， 重物仍处于平衡状态重物仍处于平衡状态 D只有加速度为零的物体才处于平衡状态只有加速度为零

4、的物体才处于平衡状态BD 若物体受若物体受两个力两个力作用作用处于处于平衡状态平衡状态，则这两个则这两个力一定力一定等大、反向等大、反向，即，即二力平衡二力平衡 若物体受若物体受三个力三个力作用作用处于处于平衡状态平衡状态，则这三个力中则这三个力中的的任意两个力的合力一定与第三个力任意两个力的合力一定与第三个力等大、反向等大、反向思考：思考：若物体在三个以上的力的作用下而处于平衡状态若物体在三个以上的力的作用下而处于平衡状态呢？有什么特点？呢？有什么特点？若若物体受物体受多个力多个力作用处于平衡状态，其中作用处于平衡状态，其中任何一个力任何一个力与与其余力的合力其余力的合力等大、反向等大、反向

5、二、平衡条件：二、平衡条件：对物体受力分析，则物体所受合力为零，即对物体受力分析，则物体所受合力为零，即F合合=0平衡问题的解题思路例例2 2：如图所示，重力为：如图所示，重力为G G的电灯通过两根细绳的电灯通过两根细绳OBOB与与OAOA悬挂于两墙悬挂于两墙之间，细绳之间，细绳OBOB的一端固定于左墙的一端固定于左墙B B点，且点，且OBOB沿水平方向，细绳沿水平方向，细绳OAOA挂于右墙的挂于右墙的A A点。点。求：当细绳求：当细绳OAOA与竖直方向成与竖直方向成角时，两细角时，两细绳绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B分别是多大分别是多大? ? 解法一：根据力的合成

6、解法一：根据力的合成 根据题意根据题意, ,选择电灯选择电灯受力分析受力分析, ,它分别受它分别受到重力到重力G G，两细绳，两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B ，可，可画出其受力图，由于电灯处于平衡状态画出其受力图，由于电灯处于平衡状态, ,则则两细绳两细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B 的合力的合力F F与重力与重力大小相等，方向相反，构成一对大小相等，方向相反，构成一对平衡力平衡力。F FA A = = G/CoSG/CoSF FB B = = G G tantan根据力的三角关系可得：根据力的三角关系可得：解法二：根据力的效果分解解

7、法二：根据力的效果分解 根据题意根据题意, , 结点处受到电灯向下的拉力结点处受到电灯向下的拉力大小等于大小等于G G，这个拉力产生了两个作用效果，这个拉力产生了两个作用效果，方向如图所示方向如图所示, ,大小分别为大小分别为F F1 1，F F2 2T=GF1F2F1=FA;F2=FBFAFB由几何关系可得F F1 1=F=FA A = = G/CoSG/CoSF F2 2=F=FB B = = G G tantan1、定义：把力按照两个选定的相互垂直的方向分解叫、定义：把力按照两个选定的相互垂直的方向分解叫 力的正交分解力的正交分解2、步骤：、步骤：选定研究对象，对研究对象进行受力分析选定

8、研究对象，对研究对象进行受力分析建系建系原点：原点： （通常以力的作用点作为坐标原点）（通常以力的作用点作为坐标原点）坐标轴：坐标轴：（X、Y双轴双轴-尽可能多的力落在坐标轴上）尽可能多的力落在坐标轴上）分解不在坐标轴上的力分解不在坐标轴上的力列方程列方程FX合=0FY合=0条件？条件？ 平衡！平衡！三、正交分解三、正交分解解法三：正交分解解法三：正交分解例例2 2：如图所示，重力为：如图所示，重力为G G的电灯通过两根细绳的电灯通过两根细绳OBOB与与OAOA悬挂于两墙悬挂于两墙之间，细绳之间，细绳OBOB的一端固定于左墙的一端固定于左墙B B点，且点，且OBOB沿水平方向，细绳沿水平方向，

9、细绳OAOA挂于右墙的挂于右墙的A A点。点。求：求：当细绳当细绳OAOA与竖直方向成与竖直方向成角时，两角时，两细绳细绳OAOA、OBOB的拉力的拉力F FA A、F FB B分别是多大分别是多大? ? F FA A = = G/CoSG/CoSF FB B = = G G tantan解法三：正交分解解法三：正交分解四、动态平衡的解题思路四、动态平衡的解题思路何谓动态平衡？何谓动态平衡？物体在多个力作用下处于平衡状态，其中物体在多个力作用下处于平衡状态，其中部分力部分力发生变化发生变化，但物体始终处于，但物体始终处于受力平衡受力平衡的状态的状态。关键字眼：缓慢、逐渐变化若若保持保持O O点

10、和细绳点和细绳OBOB的位置，在的位置，在A A点下移点下移的过程中，细绳的过程中，细绳OAOA及细绳及细绳OBOB的拉力如何变的拉力如何变化化? ? 例例3 3：接例：接例2 2GGFBFA给出结论：FA 、FB 不断增大动态平衡问题的分析方法：动态平衡问题的分析方法：(1)(1)解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方解析法：对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变量的变程，求出应变参量与自变参量的一般函数式，然后根据自变量的变化确定应变参量的变化化确定应变参量的变化(2)(2)图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四

11、边形定则图解法：对研究对象进行受力分析，再根据平行四边形定则或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图或三角形定则画出不同状态下的力的矢量图( (画在同一个图中画在同一个图中) )，然，然后根据有向线段后根据有向线段( (表示力表示力) )的长度变化判断各个力的变化情况的长度变化判断各个力的变化情况图解法适用条件：图解法适用条件：质点在质点在三个力作用三个力作用下处于平衡状态，其中下处于平衡状态，其中一个力恒定一个力恒定，一个力的一个力的方向不变，第三个力的大小和方向都变化方向不变，第三个力的大小和方向都变化的情况具体做法是：的情况具体做法是：合合成两个变力，其合力与恒力等值反向成两个变力，其合力

12、与恒力等值反向GGFBFA保持保持O O点和绳点和绳OAOA的位置，在的位置，在B B点上移的过点上移的过程中，细绳程中，细绳OAOA及细绳及细绳OBOB的拉力如何变化的拉力如何变化? ?由右图可得答案:F FA A不断减小，不断减小，F FB B 先减小后增大先减小后增大你答对了么？如图所示，物体重G=100N，并保持静止绳子AC与BC分别与竖直方向成30角和60角，则绳子AC和BC的拉力分别为多大?如图所示，一个重为G的小球用两根细绳OA、OB拴住处于静止状态，绳OA是水平的，求两根绳对小球的拉力如图所示，在倾角为 的斜面上有一块竖直放置 的挡板，在挡板和斜面间搁有一个重为G的光滑圆球，试

13、求该球对斜面的压力和对挡板的压力G练习：质量为练习：质量为m m的物体放在倾角为的物体放在倾角为的斜面上，它与斜面的滑动摩擦的斜面上，它与斜面的滑动摩擦因数为因数为，在水平恒定推力，在水平恒定推力F F的作用下，物体沿斜面匀速向上运动。的作用下，物体沿斜面匀速向上运动。则物体受到的摩擦力是则物体受到的摩擦力是（ ）FNfFA、 mgcosB、 （mgcos+Fsin ）C、Fcos -mgsin D、 Fsin BCF1F2G2G1巩固强化巩固强化质量为m的木块，被水平力F紧压在倾角=60的固定木板上，如右图所示，木板对木块的作用力为()GNFf练习：如图所示挡板AB和竖直墙之间夹有小球，球的质量为m，则挡板与竖直墙壁之间的夹角缓慢增加至=90时，AB板及墙对球压力如何变化？N1重力大小方向均未发生变化（将其反向可看作另外两个力的合力），在整个变化过程中，可看作两个拉力的合力大小始终为G,方向始终竖直向上，且其中一个分力（N1）方向也始终不变，大小随着F2的变化而变化，则构成的动态的矢量三角形如图。N1N2N2,整个变化过程中，由平衡条件知，两个弹力的合力N大小方向都不变(等于G)，与向下的重力等大反向据此可知作出几组平行四边形，反映出N1、N2的变化情况，如上图所示当逐渐增大时，N2与竖直方向的夹角逐渐减小，N2N2N2；当90时，N2NGmg，所以N2逐渐减小，N1逐渐减小