平衡条件的应用.pptx

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1、平衡条件的应用平衡条件的应用一、受力分析一、受力分析1定义定义把指定物体把指定物体(研究对象研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来，并画出受力图，这个过程就是受力分析出来，并画出受力图，这个过程就是受力分析2受力分析的顺序受力分析的顺序先找重力，次找接触力先找重力，次找接触力(弹力、摩擦力弹力、摩擦力)，最后分析电场力、磁场，最后分析电场力、磁场力、其他力力、其他力3受力分析的步骤受力分析的步骤(1)明确研究对象明确研究对象即确定分析受力的物体即确定分析受力的物体(2)隔离物体分析隔离物体分析将研究对象从周围物体中将研究对象从周围物体中 出来，进

2、而分析出来，进而分析周围有哪些物体对它施加了力的作用周围有哪些物体对它施加了力的作用隔离隔离第1页/共32页(3)画出受力示意图画出受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出 (4)检查画出的每一个力能否找出它的检查画出的每一个力能否找出它的 ，检查分析结果能否，检查分析结果能否使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力、添力使研究对象处于题目所给的运动状态，否则，必然发生了漏力、添力或错力现象或错力现象二、共点力的平衡二、共点力的平衡1平衡状态：平衡状态：物体处于静止或物体处于静止或 状态状态3平衡条件的推论平衡条件的推论(1)

3、二力平衡二力平衡如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小 、方向、方向 ，为一对平衡力，为一对平衡力力的方向力的方向施力物体施力物体匀速直线运动匀速直线运动相等相等相反相反第2页/共32页(2)三力平衡三力平衡 如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小合力一定与第三个力大小 、方向、方向 (3)多力平衡多力平衡如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力

4、的合力大小合力大小 、方向、方向 (1)在一些定性判断平衡状态的问题中，采用共点力平衡的相关推在一些定性判断平衡状态的问题中，采用共点力平衡的相关推论，可以使许多问题简化论，可以使许多问题简化(2)物体在某一时刻速度为零时不一定处于平衡状态物体在某一时刻速度为零时不一定处于平衡状态相等相等相反相反相等相等相反相反第3页/共32页1(2012年阜阳模拟年阜阳模拟)如图所示，猎人非法如图所示，猎人非法 猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处 于静止状态以下相关说法正确的是于静止状态以下相关说法正确的是()A猴子受到的三个力不是共点力猴子受到的三个力不是共点力B

5、绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡C地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力力D人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大解析：解析：以猴子为研究对象，猴子自身的重力和两根绳子的拉力在同以猴子为研究对象，猴子自身的重力和两根绳子的拉力在同一平面内平衡，属于共点力，一平面内平衡，属于共点力，A错误；绳拉猴子的力和猴子拉绳的力是错误；绳拉猴子的力和猴子拉绳的力是作用力和反作用力，地球对猴子的引力和猴子对地球的引力也是一对作用力和反作用力，地球对猴子的引力和猴子对地球

6、的引力也是一对相互作用力，相互作用力，B错误、错误、C正确；绳子拉得越紧，猴子仍然处于静止状态，正确；绳子拉得越紧，猴子仍然处于静止状态，合力仍然为零，合力仍然为零，D错误错误答案：答案：C第4页/共32页2(2012年合肥模拟年合肥模拟)在广场游玩时，一小孩将在广场游玩时，一小孩将 一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并一充有氢气的气球用细绳系于一个小石块上，并 将小石块置于水平地面上，如图所示若水平的将小石块置于水平地面上，如图所示若水平的 风速逐渐增大风速逐渐增大(设空气密度不变设空气密度不变)，则下列说法中，则下列说法中 正确的是正确的是()A细绳的拉力逐渐细绳的拉力逐渐减小减小B

7、地面受到小石块的压力逐渐减小地面受到小石块的压力逐渐减小C小石块滑动前受到地面施加的摩擦力逐渐增大，滑动后受到的小石块滑动前受到地面施加的摩擦力逐渐增大，滑动后受到的摩擦力不变摩擦力不变D小石块有可能连同气球一起被吹离地面小石块有可能连同气球一起被吹离地面解析：解析：把气球和石块看做一整体，整体受到重力，地面对石块的支把气球和石块看做一整体，整体受到重力，地面对石块的支持力，水平风力和地面对石块的摩擦力，空气对气球的浮力和支持力持力，水平风力和地面对石块的摩擦力，空气对气球的浮力和支持力的合力与重力是平衡力，石块滑动之前水平风力和地面对石块的静摩的合力与重力是平衡力，石块滑动之前水平风力和地面

8、对石块的静摩擦力是一对平衡力，滑动以后是滑动摩擦力，大小不变，故擦力是一对平衡力，滑动以后是滑动摩擦力，大小不变，故B、D错误，错误，C正确，以气球为研究对象，易知正确，以气球为研究对象，易知A错错答案：答案：C第5页/共32页3如图所示，匀强电场方向与倾斜的天花板垂直，如图所示，匀强电场方向与倾斜的天花板垂直，一带正电的物体在天花板上处于静止状态，则下列判一带正电的物体在天花板上处于静止状态，则下列判 断不正确的是断不正确的是()A天花板与物体间的弹力一定不为零天花板与物体间的弹力一定不为零B天花板对物体的摩擦力一定不为零天花板对物体的摩擦力一定不为零C物体受到天花板的摩擦力随电场强度物体受

9、到天花板的摩擦力随电场强度E的增大而增大的增大而增大D在逐渐增大电场强度在逐渐增大电场强度E的过程中，物体将始终保持静止的过程中，物体将始终保持静止解析：解析：物体受力如图所示，由于物体静止，由平衡条件物体受力如图所示，由于物体静止，由平衡条件知，沿天花板方向：知，沿天花板方向：Ffmgsin，所以，所以A对、对、B错、错、C错错垂直天花板方向：垂直天花板方向：qEmgcos FN，当，当E增大时，增大时，FN增大，增大，物体仍静止不动，物体仍静止不动，D对，故选对，故选C.答案：答案：C第6页/共32页4如图所示，一倾角为如图所示，一倾角为45的斜面固定于竖直墙上，的斜面固定于竖直墙上，为使

10、一光滑的铁球静止，需加一水平力为使一光滑的铁球静止，需加一水平力F，且，且F过球心，过球心，下列说法正确的是下列说法正确的是()A球一定受墙的弹力且水平向左球一定受墙的弹力且水平向左B球可能受墙的弹力且水平向右球可能受墙的弹力且水平向右C球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上球一定受斜面的弹力且垂直斜面向上D球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上球可能受斜面的弹力且垂直斜面向上解析：解析：对球受力分析，可以确定的力是水平力对球受力分析，可以确定的力是水平力F和重力和重力mg，根据平，根据平衡条件，斜面对球一定有弹力的作用，墙对球可能有弹力，也可能没衡条件，斜面对球一定有弹力的作用，墙对球可能有弹力，也可能

11、没有弹力有弹力答案：答案：C第7页/共32页受力分析常用的方法和应注意的问题受力分析常用的方法和应注意的问题 1常用方法常用方法(1)整体法和隔离法整体法和隔离法第8页/共32页(2)假设法假设法在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在该力是否存在2应注意的问题应注意的问题(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆

12、(2)对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一对于分析出的物体受到的每一个力，都必须明确其来源，即每一个力都应找出其施力物体，不能无中生有个力都应找出其施力物体，不能无中生有(3)合力和分力不能重复考虑合力和分力不能重复考虑(4)区分性质力与效果力：研究对象的受力图，通常只画出按性质命区分性质力与效果力：研究对象的受力图，通常只画出按性质命名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进名的力，不要把按效果命名的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行力的合成或分解行力的合成或分解(5)区分内力与外力：对几个物体的整体进行受力分析时，这几个物区分内力与外力：对几个物

13、体的整体进行受力分析时，这几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分体间的作用力为内力，不能在受力图中出现；当把某一物体单独隔离分析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出析时，原来的内力变成外力，要在受力分析图中画出第9页/共32页例例1(2012年宣城模拟年宣城模拟)如图所示，小车如图所示，小车M在恒力在恒力 F作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断作用下，沿水平地面做直线运动，由此可判断()A若地面光滑，则小车一定受三个力作用若地面光滑，则小车一定受三个力作用B若地面粗糙，则小车可能受三个力作用若地面粗糙，则小车可能受三个力作用C若小车做匀速运动，则小车可

14、能受三个力的作用若小车做匀速运动，则小车可能受三个力的作用D若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用若小车做加速运动，则小车可能受三个力的作用思路点拨思路点拨由物体由物体M的运动状态，分析物体的受力情况，平衡状的运动状态，分析物体的受力情况，平衡状态时物体所受的合外力必为零，非平衡状态时，物体必有加速度态时物体所受的合外力必为零，非平衡状态时，物体必有加速度反之，由物体的受力情况，确定其运动状态，注意分析摩擦力存在与反之，由物体的受力情况，确定其运动状态，注意分析摩擦力存在与否的两种情况否的两种情况第10页/共32页自主解答自主解答先分析重力和已知力先分析重力和已知力F，再分析弹力，由于，再

15、分析弹力，由于F的竖直分的竖直分力大小可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，则力大小可能等于重力，因此地面可能对物体无弹力作用，则A错；错；F的的竖直分力可能小于重力，则一定有地面对物体的弹力存在，若地面粗竖直分力可能小于重力，则一定有地面对物体的弹力存在，若地面粗糙，小车受摩擦力作用，共四个力作用，糙，小车受摩擦力作用，共四个力作用，B错；若小车做匀速运动，错；若小车做匀速运动，那么水平方向上所受摩擦力和那么水平方向上所受摩擦力和F的水平分力平衡，这时小车一定受重的水平分力平衡，这时小车一定受重力、恒力力、恒力F、地面弹力、摩擦力四个力作用，则、地面弹力、摩擦力四个力作用，则C错；若小

16、车做加速运错；若小车做加速运动，当地面光滑时，小车受重力和力动，当地面光滑时，小车受重力和力F作用或受重力、力作用或受重力、力F、地面支持、地面支持力作用，选项力作用，选项D正确正确答案答案D第11页/共32页第12页/共32页1如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜如图所示，竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上，另一端与斜面体面体P连接，连接，P的斜面与固定挡板的斜面与固定挡板MN接触且处于静止状态，则斜面体接触且处于静止状态，则斜面体P此刻所受的外力个数有可能为此刻所受的外力个数有可能为()A2个或个或3个个B3个或个或4个个C4个或个或2个个 D5个或个或4个个解析：解析：若

17、斜面体若斜面体P受到的弹簧弹力受到的弹簧弹力F大小等于大小等于其重力其重力mg，则，则MN对对P没有力的作用，如图没有力的作用，如图(a)所示，所示，P受到受到2个力；若弹簧弹力大于个力；若弹簧弹力大于P的重力，的重力，则则MN对对P有压力有压力FN，若只有压力，若只有压力FN则则P不能不能平衡，一定存在向右的力，只能是平衡，一定存在向右的力，只能是MN对对P的的摩擦力摩擦力Ff，因此，因此P此时受到此时受到4个力，如图个力，如图(b)所所示，示，C对对 答案：答案：C第13页/共32页解决平衡问题的常用方法解决平衡问题的常用方法 第14页/共32页(1)物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合

18、成法比较简单物体受三个力平衡时，利用力的分解法或合成法比较简单(2)解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要解平衡问题建立坐标系时应使尽可能多的力与坐标轴重合，需要分解的力尽可能少物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解分解的力尽可能少物体受四个以上的力作用时一般要采用正交分解法法第15页/共32页思路点拨思路点拨根据物体所处平衡状态，分析物体受力情况，然后选取根据物体所处平衡状态，分析物体受力情况，然后选取解决平衡状态的方法进行数学或物理方法处理、求解解决平衡状态的方法进行数学或物理方法处理、求解第16页/共32页第17页/共32页答案答案C第18页/共32页2两刚性球两刚

19、性球a和和b的质量分别为的质量分别为ma和和mb，直径分别为，直径分别为da和和db(dadb)将将a、b球依次放入一竖直放置、内径为球依次放入一竖直放置、内径为d(daddadb)的平底圆筒的平底圆筒内，如图所示设内，如图所示设a、b两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为两球静止时对圆筒侧面的压力大小分别为FN1和和FN2，筒底所受的压力大小为，筒底所受的压力大小为F.已知重力加速度大小为已知重力加速度大小为g，若所有接触都，若所有接触都是光滑的，则是光滑的，则()AF(mamb)g，FN1FN2BF(mamb)g，FN1FN2CmagF(mamb)g，FN1FN2DmagF(mamb)g，F

20、N1FN2解析：解析：将将a、b作为一个整体，竖直方向上受力平衡，则作为一个整体，竖直方向上受力平衡，则FN(mamb)g，水平方向上受力平衡，则，水平方向上受力平衡，则FN1FN2，故选项，故选项A正确正确答案：答案：A第19页/共32页动态平衡、临界与极值问题动态平衡、临界与极值问题1动态平衡问题：动态平衡问题：通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢通过控制某些物理量，使物体的状态发生缓慢的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态的变化，而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态2临界问题：临界问题：当某物理量变化时，会引起其他几个物理量的变化，当某物理量变化时，会引起其他几

21、个物理量的变化，从而使物体所处的平衡状态从而使物体所处的平衡状态“恰好出现恰好出现”或或“恰好不出现恰好不出现”，在问题，在问题的描述中常用的描述中常用“刚好刚好”、“刚能刚能”、“恰好恰好”等语言等语言3极值问题：极值问题：平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大平衡物体的极值，一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题值和最小值问题4解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法方法方法步步 骤骤解析法解析法(1)列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式(2)根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况根据已知量的变化

22、情况来确定未知量的变化情况图解法图解法(1)根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化(2)确定未知量大小、方向的变化确定未知量大小、方向的变化第20页/共32页(1)处理平衡中的临界问题和极值问题时，首先要正确地进行受力处理平衡中的临界问题和极值问题时，首先要正确地进行受力分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点分析和变化过程分析，找出平衡的临界点和极值点(2)在高考命题中，常结合各种力考查平衡中的临界问题和极值问在高考命题中，常结合各种力考查平衡中的临界问题和极值问题，借此考查学生利用数学知识解决问题的能力以及综合推理能题，借此考查学生

23、利用数学知识解决问题的能力以及综合推理能力力 第21页/共32页思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：第22页/共32页答案答案D第23页/共32页3(2012年淮北模拟年淮北模拟)半圆柱体半圆柱体P放在粗糙的水放在粗糙的水 平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板平地面上，其右端有固定放置的竖直挡板MN.在在 P和和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q，整，整 个装置处于静止状态如图所示是这个装置的纵截面图若用外力使个装置处于静止状态如图所示是这个装置的纵截面图若用外力使MN保持竖直、缓慢地向右移动，在保持竖直、缓慢地向右移动，在Q

24、落到地面以前，发现落到地面以前，发现P始终保持始终保持静止在此过程中，下列说法中正确的是静止在此过程中，下列说法中正确的是()AMN对对Q的弹力逐渐减小的弹力逐渐减小B地面对地面对P的摩擦力逐渐增大的摩擦力逐渐增大CP、Q间的弹力先减小后增大间的弹力先减小后增大DQ所受的合力逐渐增大所受的合力逐渐增大第24页/共32页解析：解析：以整体为研究对象，以整体为研究对象，MN对对Q的弹力和地面对的弹力和地面对P的摩擦力是的摩擦力是一对平衡力，以一对平衡力，以Q为对象画受力分析图，可知为对象画受力分析图，可知MN右移时右移时MN对对Q的弹力和的弹力和P、Q间的弹力都是增大的；间的弹力都是增大的；Q始终

25、处于平衡状态，因此始终处于平衡状态，因此合力始终为零，故只有合力始终为零，故只有B正确正确答案：答案：B第25页/共32页1(2012年宣城模拟年宣城模拟)如图所示，将两相同的木块如图所示，将两相同的木块a、b置于粗糙的水平置于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁开始时地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁开始时a、b均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，均静止，弹簧处于伸长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力所受摩擦力Ffa0，b所受摩擦力所受摩擦力Ffb0.现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间()AFfa大小不变大小不变 BFfa方向改

26、变方向改变CFfb仍然为零仍然为零 DFfb方向向右方向向右第26页/共32页解析：解析：右侧绳剪断瞬间，右侧绳剪断瞬间，b受到弹簧向左的拉力和向右的摩擦力受到弹簧向左的拉力和向右的摩擦力(因因b在弹簧拉力作用下有向左运动的趋势在弹簧拉力作用下有向左运动的趋势)，故选项，故选项C错误、选项错误、选项D错误错误木块木块a受左侧绳的拉力和弹簧弹力不变受左侧绳的拉力和弹簧弹力不变(弹簧未来得及形变弹簧未来得及形变)，故，故Ffa不变不变选项选项A正确、选项正确、选项B错误错误答案：答案：A第27页/共32页第28页/共32页答案：C第29页/共32页3(2012年合肥模拟年合肥模拟)用一轻绳将小球用

27、一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的系于光滑墙壁上的 O点，在墙壁和球点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块之间夹有一矩形物块Q，如图所示，如图所示P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是均处于静止状态，则下列相关说法正确的是()AP物体受物体受3个力个力BQ受到受到3个力个力C若绳子变长，绳子的拉力将变小若绳子变长，绳子的拉力将变小D若绳子变短，若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大受到的静摩擦力将增大解析：解析：因墙壁光滑，故墙壁和因墙壁光滑，故墙壁和Q之间无摩擦力，之间无摩擦力，Q处于平衡状态，处于平衡状态，一定受重力，一定受重力，P对对Q的压力，墙壁对的压力，墙壁对Q的弹力，以及的弹力，以及P对

28、对Q向上的静摩擦向上的静摩擦力，而力，而P受重力，绳子的拉力，受重力，绳子的拉力，Q对对P的弹力，的弹力，Q对对P的摩擦力，把的摩擦力，把P、Q视为一整体，竖直方向有视为一整体，竖直方向有Fcos(mQmP)g，其中，其中为绳子和墙壁为绳子和墙壁的夹角，的夹角，F为绳子的拉力，易知，绳子变长，拉力变小，为绳子的拉力，易知，绳子变长，拉力变小，P、Q之间的之间的静摩擦力不变静摩擦力不变答案：答案：C第30页/共32页4(2012年蚌埠模拟年蚌埠模拟)如图所示，轻杆如图所示，轻杆AB下端固定在下端固定在 竖直墙上，上端有一光滑的轻质小滑轮，一根细绳一竖直墙上，上端有一光滑的轻质小滑轮，一根细绳一 端端C系在墙上，绕过滑轮另一端系一质量为系在墙上，绕过滑轮另一端系一质量为m的物体，的物体，当当C端缓慢地上移过程中，则杆对滑轮的作用力将端缓慢地上移过程中，则杆对滑轮的作用力将()A变小变小 B变大变大C不变不变 D无法确定无法确定答案：答案：A第31页/共32页