1.理解共點力作用下物體平衡狀態(tài)的概念以及共點力作用下物體的平衡條件.
2.會用共點力平衡條件解決有關力的平衡問題.
3.掌握共點力平衡問題的處理方法及分析方法.
【教學內容】
一、共點力平衡的條件
1.平衡狀態(tài):物體處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài).
2.平衡條件:合外力等于0,即F合=0或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(Fx合=0,Fy合=0)).
3.平衡條件的推論
(1)二力平衡:若物體在兩個力作用下處于平衡狀態(tài),則這兩個力一定等大、反向.
(2)三力平衡:若物體在三個共點力作用下處于平衡狀態(tài),則任意兩個力的合力與第三個力等大、反向.
(3)多力平衡:若物體在n個共點力作用下處于平衡狀態(tài),則其中任意(n-1)個力的合力必定與第n個力等大、反向.
二、共點力平衡的應用
1.力的合成法---------利用力的平行四邊形(多解決三個力的靜態(tài)與動態(tài)平衡問題)
【例1】(多選)如圖所示,是一種測定風作用力的儀器的原理圖,它能自動隨著風的轉向而轉向,使風總從圖示水平方向吹向小球P.P是質量為m的金屬球,固定在一輕質細長剛性金屬絲下端,能繞懸掛點O在豎直平面內轉動,無風時金屬絲自然下垂,有風時金屬絲將偏離豎直方向一定角度θ,角θ大小與風力大小有關,下列關于風力F、繩子拉力FT與角度θ的關系式正確的是( )
A.F=mgsinθ B.F=mgtanθ
C.FT=mgcsθ D.FT=eq \f(mg,csθ)
2.正交分解法——一般用于受力個數(shù)為三個或三個以上時
【例2】如圖所示,物體的質量m=4.4kg,用與豎直方向成θ=37°的斜向右上方的推力F把該物體壓在豎直墻壁上,并使它沿墻壁在豎直方向做勻速直線運動.物體與墻壁間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,取重力加速度g=10N/kg,求推力F的大?。?sin37°=0.6,cs37°=0.8)
3.動態(tài)平衡問題:平衡問題中的一部分力是變力,是動態(tài)力,力的大小和方向均要發(fā)生變化
基本方法:解析法、圖解法和相似三角形法.
【例3】(單選)如圖所示,一小球放置在木板與豎直墻面之間.設墻面對球的壓力大小為FN1,木板對小球的支持力大小為FN2.以木板與墻連接點為軸,將木板從圖示位置開始緩慢地轉到水平位置.不計摩擦,在此過程中( )
A.FN1始終減小,F(xiàn)N2始終增大 B.FN1始終減小,F(xiàn)N2始終減小
C.FN1先增大后減小,F(xiàn)N2始終減小 D.FN1先增大后減小,F(xiàn)N2先減小后增大
【例4】(單選)如圖所示,固定在豎直平面內的光滑圓環(huán)的最高點有一個光滑的小孔.質量為m的小球套在圓環(huán)上,一根細線的下端系著小球,上端穿過小孔用手拉?。F(xiàn)拉動細線,使小球沿圓環(huán)緩慢上移.在移動過程中手對線的拉力F和軌道對小球的彈力N的大小變化情況是( )
A. F不變,N增大
B. F不變,N減小
C. F減小,N不變
【例5】兩根等長的細線,一端拴在同一懸點O上,另一端各系一個小球,兩球的質量分別為m1和m2,已知兩球間存在大小相等、方向相反的斥力而使兩線張開一定角度,分別為45和30°,如圖所示。則m1:m2為多少?
D. F增大,N減小
4.整體法與隔離法的應用--------解決多體的平衡問題
(1)受力分析的基本方法
【例6】(單選)如圖所示,質量為m的木塊A放在質量為M的三角形斜劈B上,現(xiàn)同時用大小為F1和F2、方向相反的水平力分別推木塊A和斜劈B,它們均靜止不動,則( )
A.地面對B的支持力的大小一定等于(M+m)g
B.F1、F2一定等大反向
C.A與B之間一定存在摩擦力
D.B與地面之間一定存在摩擦力
注意:(1)解決多體問題一般先判斷求內力還是外力,求外力一般用整體法求解比較方便
(2)整體法解決平衡問題的條件:每個物體都處于平衡態(tài)
【例7】(多選)如圖所示,質量為M、半徑為R的半球形物體A放在水平地面上,通過最高點處的釘子用水平細線拉住一質量為m、半徑為r的光滑球B.以下說法正確的有( )
A.A對地面的壓力等于(M+m)gB.A對地面的摩擦力方向向左
C.B對A的壓力大小為eq \f(R+r,R)mg D.細線對小球的拉力大小為eq \f(r,R)mg
【例8】如圖所示,質量M=2eq \r(3) kg的木塊套在水平桿上,并用輕繩與質量m=eq \r(3) kg的小球相連.今用跟水平方向成α=30°角的力F=10eq \r(3) N拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中M、m相對位置保持不變,g取10 N/kg.求:
(1)運動過程中輕繩與水平方向夾角θ;
(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數(shù)μ.
5.平衡問題中的臨界問題
【例9】跨過定滑輪的輕繩兩端,分別系著物體A和物體B,物體A放在傾角為θ的斜面上如圖所示,已知物體A的質量為m ,物體A與斜面的動摩擦因數(shù)為μ(μ

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